NaCl脅迫對3種木蘭科植物幼苗葉片部分生理指標的影響

沈徐悅， 金荷仙，①， 陳蓉蓉， 申亞梅， 張 浪

(1. 浙江農(nóng)林大學風景園林與建筑學院， 浙江 杭州 311300； 2. 上海市園林科學規(guī)劃研究院， 上海 200232)

上海市地處中國東南沿海，濱海鹽漬土總面積約630 km2，約占該市土壤資源的15%以上，土壤含鹽量較高，鹽分組成以NaCl為主，1 m土體平均含鹽量為0.4%～0.6%，局部表土含鹽量高達4.6%，適應生存的植物種類較少[1]，篩選出耐鹽性較好的綠化物種對鹽堿地綠化有重要意義。

玉蘭(MagnoliadenudataDesr.)、望春玉蘭(MagnoliabiondiiPampan.)和樂昌含笑(MicheliachapensisDandy)為木蘭科(Magnoliaceae)植物中常用的春花喬木及砧木，觀賞價值較高，是理想的風景樹種。目前，木蘭科植物中闊瓣含笑〔Micheliacavalerieivar.platypetala(Hand.-Mazz.) N. H. Xia〕[2]、金葉含笑(MicheliafoveolataMerr. ex Dandy)[2]、樂東擬單性木蘭〔Parakmerialotungensis(Chun et C. Tsoong) Law〕[2]、灰木蓮(ManglietiaglaucaBlume)[3]、深山含笑(MicheliamaudiaeDunn)[4]和臺灣含笑〔Micheliacompressa(Maxim.) Sarg.〕[5]等已有耐鹽性方面的研究，而有關玉蘭、望春玉蘭和樂昌含笑抗性生理方面的研究主要集中在抗寒性[6-8]和抗旱性[9]，對其耐鹽性尚缺乏深入研究。為探討玉蘭、望春玉蘭和樂昌含笑的耐鹽生理機制，以這3種植物的1年生實生苗為研究對象，分析不同濃度NaCl脅迫下葉片部分生理指標的變化，為這3種植物在鹽堿地的推廣種植提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料

供試玉蘭和樂昌含笑由嵊州市秋葉苗木開發(fā)有限公司提供，望春玉蘭由河南省南召縣林業(yè)局花卉苗木產(chǎn)業(yè)辦公室提供，均為1年生實生苗。于2019年4月定植于上口徑6 cm、下口徑5 cm、高8 cm的花盆中，栽培基質(zhì)為泥炭土、珍珠巖和蛭石(體積比1∶1∶1)，每盆1株，然后放置于浙江農(nóng)林大學園林學院教學實驗基地溫室內(nèi)，常規(guī)管理。

1.2 方法

1.2.1 處理方法 于2019年6月挑選生長基本一致的幼苗，置于上口徑6 cm、下口徑6 cm、高14 cm的玻璃培養(yǎng)瓶中，每瓶1株，采用1/2Hoagland營養(yǎng)液進行培養(yǎng)。實驗在人工氣候室中進行，培養(yǎng)條件為光照度2 200～3 000 lx、光照時間14 h·d-1、光下溫度28 ℃、暗中溫度25 ℃、空氣相對濕度68%～75%，每3 d更換1次1/2Hoagland營養(yǎng)液。待幼苗恢復正常生長后，于2019年7月進行NaCl脅迫處理，NaCl處理液采用1/2Hoagland營養(yǎng)液配制，設置0(CK)、100(T1)、200(T2)和300(T3) mmol·L-1NaCl 4個處理，每處理5株，3次重復。脅迫期間每3 d更換1次相應濃度的NaCl處理液。于處理第9天清晨，采集各處理植株從下至上的第3至第7位葉片，同一處理5株植株的葉片混合后進行生理指標測定。

1.2.2 葉片部分生理指標測定 采用乙醇提取法[10]134-137測定葉綠素含量，采用電導儀法[10]261-263測定相對電導率，采用硫代巴比妥酸法[10]260-261測定丙二醛含量，采用蒽酮比色法[10]195-197測定可溶性糖含量，采用考馬斯亮藍G-250染色法[10]184-185測定可溶性蛋白質(zhì)含量，采用磺基水楊酸法[10]258-260測定脯氨酸含量，采用氮藍四唑法[10]167-169測定超氧化物歧化酶(SOD)活性，采用愈創(chuàng)木酚法[10]164-165測定過氧化物酶(POD)活性。各指標重復測定3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用EXCEL 2010和SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進行處理，采用Duncan’s新復極差法進行多重比較。

2 結(jié)果和分析

不同濃度NaCl脅迫下玉蘭、望春玉蘭和樂昌含笑幼苗葉片部分生理指標的變化見表1。

表1 不同濃度NaCl脅迫下玉蘭、望春玉蘭和樂昌含笑幼苗葉片部分生理指標的比較Table 1 Comparison on some physiological indexes of leaves of seedlings of Magnolia denudata Desr.， Magnolia biondii Pampan.， and Michelia chapensis Dandy under NaCl stress with different concentrations

隨著NaCl濃度的提高，玉蘭幼苗葉片中葉綠素含量先升后降，但與0 mmol·L-1NaCl(CK，對照)處理無顯著差異；望春玉蘭的葉綠素含量也先升后降，其中，100(T1)和200(T2) mmol·L-1NaCl處理下顯著高于對照；樂昌含笑的葉綠素含量呈下降趨勢，各濃度NaCl處理下顯著低于對照，其中，300(T3) mmol·L-1NaCl處理下較對照下降29.92%。

隨著NaCl濃度的提高，玉蘭、望春玉蘭和樂昌含笑幼苗葉片的相對電導率呈上升趨勢，各濃度NaCl處理下3種植物的相對電導率總體上顯著高于對照，其中，T3處理下分別較對照升高69.66%、173.15%和114.21%；玉蘭、望春玉蘭和樂昌含笑的丙二醛含量也呈上升趨勢，各濃度NaCl處理下玉蘭和望春玉蘭的丙二醛含量顯著高于對照，樂昌含笑的丙二醛含量僅在T3處理下顯著高于對照，T3處理下3種植物的丙二醛含量分別較對照升高50.66%、30.87%和51.58%。

隨著NaCl濃度的提高，玉蘭、望春玉蘭和樂昌含笑幼苗葉片中可溶性糖含量以及玉蘭和樂昌含笑幼苗葉片中可溶性蛋白質(zhì)含量總體上呈上升趨勢，但大多與對照無顯著差異，僅T3處理下樂昌含笑的可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量分別較對照顯著升高25.24%和18.67%；望春玉蘭的可溶性蛋白質(zhì)含量先升后降，僅T2處理下較對照顯著升高18.76%；玉蘭、望春玉蘭和樂昌含笑的脯氨酸含量先升后降，T2處理下分別較對照顯著升高39.96%、35.16%和25.10%。

隨著NaCl濃度的提高，玉蘭、望春玉蘭和樂昌含笑幼苗葉片中SOD活性先升后降，各濃度NaCl處理下3種植物的SOD活性總體上與對照無顯著差異，僅T1和T2處理下望春玉蘭的SOD活性分別較對照顯著升高52.16%和84.32%；玉蘭、望春玉蘭和樂昌含笑的POD活性也先升后降，各濃度NaCl處理下3種植物的POD活性總體上較對照顯著升高，其中，T1處理下玉蘭的POD活性較對照升高19.44%，T2處理下望春玉蘭和樂昌含笑的POD活性分別較對照升高38.66%和30.27%。

3 討論和結(jié)論

本研究中，玉蘭和望春玉蘭幼苗葉片中葉綠素含量在高濃度(300 mmol·L-1)NaCl脅迫下較中低濃度(100和200 mmol·L-1)NaCl脅迫有所下降，說明中低濃度NaCl脅迫促進這2種植物葉綠素的合成以適應脅迫環(huán)境，也可能是NaCl脅迫使植物生長受阻，葉片失水產(chǎn)生的濃縮效應間接導致葉綠素含量升高，而高濃度NaCl脅迫下，過量NaCl進入植物細胞，葉綠素合成受到抑制。3個NaCl處理下樂昌含笑幼苗葉片中葉綠素含量均較對照(0 mmol·L-1NaCl)顯著降低，可能是其葉綠素酶對NaCl脅迫敏感，促進葉綠素分解。隨著NaCl濃度的提高，供試3種木蘭科植物的相對電導率和丙二醛含量呈上升趨勢，說明其細胞膜受到不同程度損傷。

鹽脅迫會導致滲透脅迫，植物細胞內(nèi)通過可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)和脯氨酸等小分子有機物的合成和積累降低水勢，進行滲透調(diào)節(jié)[11-12]。本研究中，隨著NaCl濃度的提高，供試3種木蘭科植物幼苗葉片中可溶性糖含量呈上升趨勢，說明其通過增加可溶性糖含量進行滲透調(diào)節(jié)；玉蘭和樂昌含笑的可溶性蛋白質(zhì)含量呈上升趨勢，而望春玉蘭的可溶性蛋白質(zhì)含量在高濃度NaCl脅迫下較中低濃度NaCl脅迫有所下降，但與對照相比仍略有升高，這有助于維持自身細胞的滲透勢；供試3種木蘭科植物的脯氨酸含量在高濃度NaCl脅迫下總體上較中低濃度NaCl脅迫有所下降，且與對照接近，說明該NaCl濃度超出了細胞調(diào)節(jié)滲透壓的限度，植物體內(nèi)不再積累脯氨酸。

鹽脅迫下，植物體通過增加SOD和POD等活性氧清除劑的活性維持植物體內(nèi)活性氧代謝平衡，維護膜結(jié)構(gòu)完整性[13-15]。本研究中，供試3種木蘭科植物幼苗葉片中SOD和POD活性在高濃度NaCl脅迫下較中低濃度NaCl脅迫有所下降，說明中低濃度NaCl脅迫下這3種植物通過增加自身的酶活性清除產(chǎn)生的活性氧，緩解氧化傷害，而高濃度NaCl超出了3種植物葉片細胞忍耐活性氧的極限，細胞膜系統(tǒng)受到破壞，SOD和POD活性下降。

綜上所述，NaCl脅迫下，3種植物的細胞膜系統(tǒng)受到一定破壞；中低濃度NaCl脅迫下，3種植物可通過調(diào)節(jié)葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化酶活性減輕NaCl脅迫帶來的傷害；而高濃度NaCl脅迫下葉片細胞膜受到不可逆損傷。