鹽脅迫對(duì)蘇丹草幼苗生長(zhǎng)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

譚皓 雷菲

摘? ?要? ?研究不同濃度的NaCl溶液對(duì)蘇丹草幼苗的株高、葉片寬度、鉀離子、鈉離子、可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸含量的影響。結(jié)果表明：蘇丹草是一種耐鹽作物，中濃度的鹽脅迫處理（NaCl溶液濃度為100～200 mmol·L-1）對(duì)蘇丹草幼苗生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用，其株高和葉面寬度較空白對(duì)照處理均有顯著提高;細(xì)胞膜透性受影響顯著，但通過(guò)其自身滲透物質(zhì)調(diào)節(jié)可以回歸平穩(wěn)，植株能正常生長(zhǎng)，說(shuō)明蘇丹草是一種耐鹽作物。

關(guān)鍵詞? ?蘇丹草;鹽脅迫;幼苗生長(zhǎng);滲透調(diào)節(jié)

中圖分類(lèi)號(hào)：S544+1? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B? ? DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.28.007

鹽脅迫是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致其產(chǎn)量和品質(zhì)下降的主要非生物逆境因素，是植物生長(zhǎng)最主要也是最常見(jiàn)的非生物脅迫之一，對(duì)于大多數(shù)生長(zhǎng)在鹽堿土生境中的植物來(lái)說(shuō)，它們要遭受Na+毒害[1-3]。由于Na+與其他礦物質(zhì)元素的競(jìng)爭(zhēng)作用，可導(dǎo)致植物對(duì)如K+等的其他礦物質(zhì)元素的吸收和代謝困難，從而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育。

植物體內(nèi)的可溶性蛋白質(zhì)大多數(shù)是參與各種代謝的酶類(lèi)，其含量是反映植物體總代謝水平的一個(gè)重要指標(biāo)，植物體可以通過(guò)增加可溶性蛋白質(zhì)含量，提高滲透調(diào)節(jié)能力，增強(qiáng)對(duì)鹽堿脅迫的適應(yīng)能力[4]。脯氨酸也是植物體內(nèi)的主要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，在鹽脅迫下，植物體內(nèi)脯氨酸含量迅速增加是其適應(yīng)鹽漬環(huán)境的顯著特征之一。在鹽脅迫條件下，有機(jī)滲透保護(hù)物質(zhì)可以使細(xì)胞維持其完整的水合狀態(tài)，對(duì)生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能起到穩(wěn)定和保護(hù)作用[5-8]。因此，研究蘇丹草的耐鹽機(jī)理就需要研究其在鹽脅迫下，體內(nèi)Na+、K+、脯氨酸（Pro）及可溶性蛋白質(zhì)含量的變化。只有了解蘇丹草的耐鹽機(jī)理，才能合理、最大化地利用蘇丹草的耐鹽特性來(lái)進(jìn)行鹽漬化土壤的改良和高效利用。

項(xiàng)目組前期在對(duì)幾種熱帶牧草的耐鹽篩選試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)蘇丹草是一種耐鹽、耐瘠薄的熱帶牧草，其蛋白質(zhì)含量高、適口性強(qiáng)，但目前關(guān)于其耐鹽性的報(bào)道不多。本試驗(yàn)以蘇丹草為研究對(duì)象，研究鹽脅迫對(duì)蘇丹草幼苗生長(zhǎng)的影響，探索鹽脅迫下蘇丹草滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)變化規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為蘇丹草。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)根據(jù)NaCl溶液濃度不同，設(shè)4個(gè)處理，即處理1（NaCl溶液濃度為30 mmol·L-1）、處理2（NaCl溶液濃度為60 mmol·L-1）、處理3（NaCl溶液濃度為100 mmol·L-1）、處理4（NaCl溶液濃度為200 mmol·L-1），并以空白作對(duì)照（CK），每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.3? 試驗(yàn)實(shí)施

1.3.1 幼苗培育

挑選顆粒飽滿、大小一致的蘇丹草種子，用0.1% HgCl2溶液消毒10 min，蒸餾水沖洗3次后，用濾紙吸干水分，清水浸泡8 h，待種子吸漲后在大棚內(nèi)土培，每2 d澆灌一次清水，以保證幼苗生長(zhǎng)的養(yǎng)分需求。

1.3.2 鹽脅迫處理

當(dāng)幼苗長(zhǎng)出5片真葉時(shí)，每個(gè)處理選擇100株生長(zhǎng)狀況相近的幼苗，將其移栽至盆中，緩苗10 d后開(kāi)展鹽脅迫試驗(yàn)，以不同濃度的NaCl溶液澆灌幼苗。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，48 h更換一次相應(yīng)濃度的溶液，空白對(duì)照組更換蒸餾水，使各處理的溶液濃度保持不變。

1.4 測(cè)定指標(biāo)

移苗10 d后，開(kāi)始進(jìn)行NaCl溶液處理，后每隔7 d進(jìn)行一次蘇丹草的生理指標(biāo)測(cè)定，測(cè)定其株高和葉面寬度。在NaCl溶液處理第1天、第10天、第20天時(shí)，分別取植株樣本測(cè)定K+、Na+、可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸含量。試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，取其平均值。

K+、Na+含量采用硫酸-過(guò)氧化氫消化法（FP640火焰光度計(jì)）測(cè)定;可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法（SP-722分光光度計(jì)）測(cè)定;脯氨酸含量采用磺基水楊酸提取比色法（SP-722分光光度計(jì)）測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)蘇丹草幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

由表1可以看出，蘇丹草的葉面寬度和株高均在處理3中（NaCl溶液濃度為100 mmol·L-1）達(dá)到最大值。處理4的株高在鹽脅迫初期有略微下降，7 d后植株生長(zhǎng)水平恢復(fù)并超過(guò)低濃度處理。處理3的株高和葉面寬度顯著高于對(duì)照（CK），而處理1（NaCl溶液濃度30 mmol·L-1）、處理2（NaCl溶液濃度60 mmol·L-1）的株高、葉面寬度都低于對(duì)照（CK），說(shuō)明低濃度鹽溶液可輕度抑制蘇丹草幼苗生長(zhǎng)，而中鹽脅迫則對(duì)蘇丹草幼苗生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。

2.2 鹽脅迫對(duì)蘇丹草體內(nèi)Na+含量的影響

植株體內(nèi)Na+含量代表其耐鹽特性。由表2可以看出，對(duì)照處理的蘇丹草Na+含量在0.27～0.55 g·kg-1變化，10 d時(shí)出現(xiàn)峰值（0.55 g·kg-1）;鹽溶液濃度在30～100 mmol·L-1的處理，Na+含量均在10 d出現(xiàn)峰值，20 d時(shí)下降至較低水平，說(shuō)明鹽脅迫對(duì)植株造成了一定的傷害，但經(jīng)過(guò)自我調(diào)節(jié)，植株仍能正常生長(zhǎng);在200 mmol·L-1鹽溶液處理下，蘇丹草體內(nèi)Na+含量變化為0.26～7.38 g·kg-1，說(shuō)明中、低度鹽脅迫下，植株雖然受到了一定傷害，但仍能保持基本生長(zhǎng)，可以證明蘇丹草是一種耐鹽作物。

2.3 鹽脅迫對(duì)蘇丹草體內(nèi)K+含量的影響

由表3可以看出，對(duì)照處理的蘇丹草K+含量為13.58～31.17 g·kg-1，處于正常狀態(tài);在30 mmol·L-1的低鹽脅迫下，隨著處理時(shí)間延長(zhǎng)，植株出現(xiàn)輕微的K+缺乏現(xiàn)象，但不影響其正常生長(zhǎng);在200 mmol·L-1鹽溶液處理下，10 d內(nèi)植株受鹽脅迫反應(yīng)靈敏，但隨著時(shí)間延長(zhǎng)，通過(guò)其自身調(diào)節(jié)，K+含量基本恢復(fù)到受脅迫前的水平，植株仍能正常生長(zhǎng)。表明植株遭受鹽脅迫后，體內(nèi)K+含量迅速降低，出現(xiàn)K+缺乏現(xiàn)象，但通過(guò)其自身滲透物質(zhì)調(diào)節(jié)可以回歸平穩(wěn)，植株能正常生長(zhǎng)，說(shuō)明蘇丹草是一種耐鹽作物。

2.4 鹽脅迫對(duì)蘇丹草體內(nèi)脯氨酸含量的影響

脯氨酸是植物體內(nèi)一種重要的滲透調(diào)節(jié)劑，脯氨酸含量迅速增加是植物適應(yīng)鹽脅迫環(huán)境的顯著特征之一。由表4可以看出，對(duì)照處理（CK）的脯氨酸含量處于遞減狀態(tài)，20 d時(shí)降至6.07μg·g-1;處理1的脯氨酸含量先為7.89μg·g-1，10 d后出現(xiàn)峰值（12.03μg·g-1）;處理2的脯氨酸含量先為7.92μg·g-1，10 d后出現(xiàn)峰值（14.54μg·g-1）;處理3的脯氨酸含量先為7.92μg·g-1，10 d后出現(xiàn)峰值（15.38μg·g-1）。這3種處理的蘇丹草體內(nèi)脯氨酸含量都在20 d時(shí)恢復(fù)到較低水平，說(shuō)明低鹽脅迫下，植株通過(guò)增加脯氨酸含量來(lái)提高耐鹽性，調(diào)節(jié)植株適應(yīng)性，隨著處理時(shí)間延長(zhǎng)，植株可通過(guò)自身調(diào)節(jié)恢復(fù)其正常生長(zhǎng)。而在200 mmol·L-1鹽溶液處理中，蘇丹草脯氨酸含量急劇升高，在10 d時(shí)出現(xiàn)峰值（35.92μg·g-1），20 d后恢復(fù)到較低水平。各處理植株的脯氨酸含量均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)，說(shuō)明中度鹽脅迫激發(fā)了蘇丹草幼苗的抗鹽基因，從而合成了大量的脯氨酸以抵御鹽傷害。

2.5 鹽脅迫對(duì)蘇丹草體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

可溶性蛋白質(zhì)也是植物體內(nèi)一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。圖1中，各處理的蘇丹草可溶性蛋白質(zhì)含量都呈先上升后下降的趨勢(shì);1～10 d內(nèi)，各處理的可溶性蛋白質(zhì)含量與鹽溶液濃度呈顯著正相關(guān)，20 d時(shí)，各處理的可溶性蛋白質(zhì)含量與鹽溶液濃度呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明植物體內(nèi)蛋白質(zhì)合成受到抑制、分解被促進(jìn)，導(dǎo)致其可溶性蛋白質(zhì)含量下降。

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)通過(guò)不同濃度的NaCl溶液處理蘇丹草幼苗，研究鹽脅迫對(duì)蘇丹草幼苗生長(zhǎng)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響。結(jié)果表明，中鹽濃度處理的蘇丹草株高和葉面寬度較空白對(duì)照均有顯著提高，可以認(rèn)為中鹽脅迫可促進(jìn)蘇丹草的生長(zhǎng)。

研究發(fā)現(xiàn)蘇丹草體內(nèi)Na+含量與鹽脅迫程度和時(shí)間呈正相關(guān)。K+的變化與Na+相反，K+含量先降低，20 d時(shí)已經(jīng)維持在較高水平，植株生長(zhǎng)不受影響，認(rèn)為蘇丹草可以耐受中度鹽脅迫。

通過(guò)測(cè)定鹽脅迫下蘇丹草體內(nèi)脯氨酸和可溶性蛋白質(zhì)含量的變化發(fā)現(xiàn)，其脯氨酸和可溶性蛋白質(zhì)含量均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)。植株體內(nèi)蛋白質(zhì)合成受阻及脯氨酸含量增加，可以調(diào)節(jié)和保護(hù)細(xì)胞中生物大分子結(jié)構(gòu)，維持其完整的水合狀態(tài)，保護(hù)蘇丹草的正常生長(zhǎng)。在中鹽脅迫（NaCl溶液濃度為100～200 mmol·L-1）下，蘇丹草仍能正常生長(zhǎng)，表明中度鹽脅迫能夠促進(jìn)蘇丹草幼苗的生長(zhǎng)，參照鹽生植物的鹽脅迫反應(yīng)機(jī)制，表明蘇丹草是一種耐鹽性較強(qiáng)的作物。

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（責(zé)任編輯：易? 婧）