NaCl、Na2SO4和Na2CO3對黑果枸杞葉片生理特征的影響

高 楊，魏舒芳，安志鵬，白志強(qiáng)*

(1.大同市新榮區(qū)于政府陽光苗圃，山西 大同 037002；2.山西大同大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山西 大同 037009)

黑果枸杞(Lycium ruthencium Murr)屬于茄科枸杞屬，其富含多糖、花青素、原花青素、多酚、黃酮類，以及多種人體必需的氨基酸、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)和藥效成分，具有抗氧化、提高免疫力以及抗癌等作用[1-2]。黑果枸杞營養(yǎng)價值豐富，具有耐鹽堿、耐旱、耐寒、耐高溫等特點(diǎn)[2-3]。土壤鹽漬化是21世紀(jì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要面對的全球性生態(tài)問題，土壤中大量積累的Na+會產(chǎn)生例子毒害現(xiàn)象，破壞植物葉綠體和細(xì)胞膜等結(jié)構(gòu)，對植物種子萌發(fā)，幼苗生長發(fā)育和干物質(zhì)積累造成嚴(yán)重影響[4]。本研究通過不同濃度的NaCl、Na2SO4中性鹽和Na2CO3堿性鹽進(jìn)行實驗，測定其對大同地區(qū)人工栽培的黑果枸杞葉片生理特征的影響，從而為大同地區(qū)能夠科學(xué)引種黑果枸杞，實現(xiàn)資源開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為大同市新榮區(qū)于政府陽光苗圃提供的黑果枸杞幼苗，幼苗為苗圃同年人工栽培的同批黑果枸杞種子進(jìn)行催芽種植，幼苗高度8～9cm，其生長良好且長勢基本均勻一致，試驗于2019年07月在該苗圃盆栽溫室中進(jìn)行。試驗試劑NaCl、Na2SO4和Na2CO3均為分析純，購買自中國醫(yī)藥集團(tuán)有限公司。

1.2 試驗方法

將塑料盆缽內(nèi)裝入2mm篩的苗圃當(dāng)?shù)仫L(fēng)干土2.50 ± 0.01 kg，將黑果枸杞幼苗栽種至塑料盆缽內(nèi)。各組溶液分別設(shè)置5個濃度梯度對植株進(jìn)行鹽脅迫，NaCl溶液設(shè)置為50,100,150,200 mmol/L和300 mmol/L，分別編號為X1、X2、X3、X4和X5；Na2SO4溶液設(shè)置為50,100 ,150,200 mmol/L和300 mmol/L，分別編號為Y1、Y2、Y3、Y4和Y5；Na2CO3溶液設(shè)置為1,5,10,50 mmol/L和100 mmol/L，分別編號為Z1、Z2、Z3、Z4和Z5；每組盆缽每天早晚分別各加一次5mL溶液，設(shè)置CK為加入等體積蒸餾水作為對照組。每隔3d在各盆缽加入10 mL蒸餾水，以避免植株受干旱脅迫影響實驗數(shù)據(jù)。實驗進(jìn)行至第14天時于清晨8時取各植株枝條中部葉片，檢測葉片各生理特征指標(biāo)。

1.3 葉片生理特征檢測方法

葉片生理特征檢測方法參考李合生編著的《現(xiàn)代植物生理學(xué)》[5]。本研究數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析使用SPSS 21.0軟件進(jìn)行，P < 0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鹽脅迫對黑果枸杞葉片相對含水量的影響

在三組不同鹽脅迫組中，黑果枸杞植物葉片相對含水量(RCW)均隨著鹽濃度的增加而呈下降趨勢，RCW與鹽濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。與CK組相比，當(dāng)NaCl濃度為100 mmol/L以及Na2CO3濃度為5 mmol/L時，RCW下降顯著，而Na2SO4濃度為150 mmol/L時，RCW才下降顯著(P<0.05)。結(jié)果見圖1。

圖1 不同鹽脅迫對黑果枸杞葉片相對含水量的影響

2.2 不同鹽脅迫對黑果枸杞葉片相對電導(dǎo)率的影響

不同鹽濃度對黑果枸杞植物葉片相對電導(dǎo)率(L)的影響不同，當(dāng)NaCl、Na2SO4濃度為50 mmol/L時，Na2CO3濃度為1 mmol/L時，植物葉片L指標(biāo)與CK組相比差異不顯著(P>0.05)；當(dāng)NaCl、Na2SO4濃度為達(dá)到100 mmol/L時，Na2CO3濃度達(dá)到5 mmol/L時，隨著鹽濃度的增加，三組不同鹽脅迫的黑果枸杞植物葉片相對電導(dǎo)率(L)均呈上升趨勢(P<0.05)。結(jié)果見圖2。

圖2 不同鹽脅迫對黑果枸杞葉片相對電導(dǎo)率的影響

2.3 不同鹽脅迫對黑果枸杞葉片SOD、POD和CAT酶活的影響

不同鹽濃度脅迫下，隨著鹽濃度的增加，黑果枸杞葉片的SOD、POD和CAT酶活性均呈先升高后下降的趨勢，但是不同鹽脅迫下，酶活上升和下降的速率有所不同。當(dāng)NaCl濃度為50 mmol/L，Na2SO4濃度為100 mmol/L時，黑果枸杞葉片的SOD和POD酶活性達(dá)到最高；當(dāng)NaCl濃度為150 mmol/L，Na2SO4濃度為150 mmol/L時，葉片CAT酶活性達(dá)到最高，之后隨著鹽濃度的進(jìn)一步升高而SOD、POD和CAT酶活性均呈顯著下降趨勢(P<0.05)；Na2CO3對SOD、POD和CAT酶活有明顯抑制作用，隨著Na2CO3濃度的增高，黑果枸杞葉片SOD、POD和CAT含量均呈明顯降低趨勢(P<0.05)。結(jié)果見圖3。

圖3 不同鹽脅迫對黑果枸杞葉片SOD、POD和CAT酶活的影響

3 討論與結(jié)論

外界環(huán)境脅迫會對植物產(chǎn)生破壞作用，其中最先被損壞的細(xì)胞結(jié)構(gòu)就是細(xì)胞質(zhì)膜[6]。通過電導(dǎo)率的變化可以反映植物葉片細(xì)胞膜透性水平，在一定程度上較為準(zhǔn)確的說明外界環(huán)境脅迫對植物細(xì)胞膜的破壞程度[7]。本研究顯示黑果枸杞在不同鹽濃度脅迫下，隨著鹽濃度的提高，葉片電導(dǎo)率(L)均呈顯著上升趨勢。不同種類的鹽對黑果枸杞葉片L和RCW影響不同，在本研究中NaCl濃度為100 mmol/L時，葉片L和RCW影響與CK組相比差異顯著，Na2SO4濃度為150 mmol/L時RCW才呈現(xiàn)出顯著下降趨勢，L則顯著上升。但是，Na2CO3濃度為5 mmol/L時，L和RCW與CK組相比則存在顯著差異。3種鹽對黑果枸杞葉片L和RCW影響表現(xiàn)為Na2SO4

在正常環(huán)境下，植物細(xì)胞內(nèi)的活性氧保持在一個動態(tài)平衡的范圍內(nèi)，以維持植物的正常生長[3]。但是植物在鹽脅迫條件下會促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)大量的積累活性氧，這些活性氧對植物細(xì)胞會產(chǎn)生氧化脅迫，導(dǎo)致植物細(xì)胞進(jìn)一步被損害，為了避免細(xì)胞內(nèi)積累的活性氧對細(xì)胞產(chǎn)生傷害，植物細(xì)胞內(nèi)有消除活性氧的分子機(jī)制，其中超氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)主要作用起抗氧化酶的作用，超氧化物歧化酶(SOD)在細(xì)胞內(nèi)主要起清除自由基的作用，SOD、POD和CAT共同協(xié)作可以起到抗氧化作用以避免細(xì)胞膜被損害，實現(xiàn)保護(hù)細(xì)胞的目的[8]。

本研究人工栽培的黑果枸杞具有良好的耐鹽能力，適宜在鹽堿化土壤地區(qū)進(jìn)行栽培。在后續(xù)研究中，可以對比研究單鹽和混合鹽對大同地區(qū)人工栽培的黑果枸杞種子萌發(fā)、葉片生理特征和光合作用的影響，并篩選出更加優(yōu)良的抗鹽堿的黑果枸杞品種，為大同地區(qū)鹽堿地的土地改良、綜合利用和治理提供科學(xué)依據(jù)。