12份扁蓿豆種質(zhì)苗期耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

潘濤濤，魚小軍，肖 紅，柴錦隆，王 艷，張建文，楊海磊

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院 草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心 甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070)

扁蓿豆(Medicagoruthenica)是豆科(Leguminosae)苜蓿屬(Medicago)多年野生草本植物，又名花苜蓿、野苜蓿、網(wǎng)果葫蘆巴等，國(guó)內(nèi)分布于內(nèi)蒙古、遼寧、陜西、甘肅、青海、寧夏、四川等地，多生于草原與草甸[1-2]。由于其分枝多、葉量豐富、適口性好、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及產(chǎn)量高，被認(rèn)為是北方地區(qū)不可或缺的優(yōu)等飼用植物，可與羊草(Leymuschinensis)等禾本科牧草建立混播栽培草地，從而提高栽培草地的產(chǎn)量和品質(zhì)及畜牧業(yè)數(shù)量和質(zhì)量，對(duì)實(shí)現(xiàn)草地可持續(xù)發(fā)展具有重要意義；同時(shí)扁蓿豆具有生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)、生態(tài)幅較寬、抗旱抗寒、耐鹽堿瘠薄、耐踐踏等優(yōu)點(diǎn)，可作為我國(guó)北方鹽堿地改良、防治水土流失等生態(tài)治理的優(yōu)異牧草，且對(duì)寒冷半干旱、土壤貧瘠區(qū)引種具有特殊意義[3-5]。

近年來(lái)，相關(guān)學(xué)者對(duì)扁蓿豆生產(chǎn)性能、遺傳多樣性和抗逆性方面進(jìn)行了廣泛研究。陳陸軍等[6]、李鴻雁等[7]分別將來(lái)自甘肅及內(nèi)蒙古地區(qū)的扁蓿豆材料采用不同指標(biāo)建立評(píng)價(jià)體系，綜合評(píng)價(jià)了各材料品質(zhì)與生產(chǎn)性能并選出優(yōu)質(zhì)材料；部分學(xué)者基于表型形態(tài)分析、細(xì)胞水平和分子生物學(xué)技術(shù)對(duì)不同生態(tài)區(qū)野生扁蓿豆種質(zhì)材料遺傳多樣性進(jìn)行了系列研究[8-11]，闡明其遺傳結(jié)構(gòu)、遺傳變異及分化機(jī)理，為其鑒定評(píng)價(jià)、篩選培育優(yōu)良品種等提供了科學(xué)依據(jù)。此外，一些學(xué)者通過(guò)觀察分析形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)、聚乙二醇(PEG)高滲溶液模擬干旱脅迫、抗寒相關(guān)表達(dá)基因分離與篩選等方法技術(shù)系統(tǒng)研究了不同地區(qū)扁蓿豆抗旱、抗寒性[12-14]。而關(guān)于其耐鹽性的研究較少，除張建文等[15]對(duì)采自不同生境的9份扁蓿豆種子萌發(fā)期耐鹽性做了綜合評(píng)價(jià)外，其余相關(guān)研究所用材料幾乎均源于內(nèi)蒙古地區(qū)，迄今對(duì)分布于甘肅的扁蓿豆種質(zhì)苗期耐鹽性方面的研究尚鮮見(jiàn)報(bào)道。為此，以土默特扁蓿豆為對(duì)照，采用砂培法設(shè)置不同濃度NaCl溶液模擬鹽脅迫，應(yīng)用隸屬函數(shù)對(duì)12份扁蓿豆種質(zhì)材料苗期耐鹽性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，明晰各供試材料對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)能力，以期鑒定篩選出優(yōu)良的耐鹽種質(zhì)材料，為甘肅野生扁蓿豆種質(zhì)的耐鹽性研究和進(jìn)一步引種馴化、耐鹽新品種培育提供基礎(chǔ)材料和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試扁蓿豆種子共12份，11份于2012年9-10月采集于甘肅各地(表1)，1份為2012年野生栽培品種土默特扁蓿豆(由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所提供)。

1.2 試驗(yàn)方法

播種前將供試扁蓿豆種子用砂紙打磨3～5 min破除硬實(shí)[16]。塑料杯(規(guī)格：上徑9.5 cm，下徑5.0 cm，高10.5 cm)底部均勻打孔便于滲透，用臺(tái)秤稱取等量洗凈后高溫滅菌的砂子裝入塑料杯，每6杯放入規(guī)格相同的盒中待用。

試驗(yàn)于2015年4月中旬至6月中旬在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)科樓組培室中進(jìn)行。采用砂培法[17]，先將杯中砂子用蒸餾水澆透，選取大小均等、籽粒飽滿的扁蓿豆種子于4月17日均勻撒播于杯中，再輕輕覆一層薄砂，每杯30粒。隔天定量澆水，出苗兩周后每盒澆灌1 L的1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液(每周換1次，共4次)，三葉齡間苗，每杯定苗10株(長(zhǎng)勢(shì)均一的健康苗)。經(jīng)培養(yǎng)后于6葉齡期(6月1日)用分析純NaCl開始鹽脅迫處理，NaCl濃度梯度[15]為0(CK)、100、200 、300 mmol·L-1。每個(gè)濃度的鹽脅迫處理設(shè)6個(gè)重復(fù)，每個(gè)處理1盒。每個(gè)處理中加入1 L用1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液配置的不同濃度NaCl溶液，標(biāo)記液面高度，每天觀察補(bǔ)充水分，保持鹽濃度不變，每3 d換一次培養(yǎng)液。在鹽處理10 d后進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。

表1 供試12份扁蓿豆種質(zhì)Table 1 Information of the tested 12 germplasms of Medicago ruthenica

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1形態(tài)指標(biāo) 絕對(duì)株高，用卷尺測(cè)定土壤表面至主莖葉間的拉直長(zhǎng)度，每處理測(cè)定15株。

單株地上生物量，從杯中輕取幼苗，用流水將根系洗凈吸干，用剪刀剪取地上部分，放入紙袋。然后地上部分在105 ℃殺青20 min后，于80 ℃烘箱中烘至恒重，稱重。每處理測(cè)定15株，取平均值即為單株地上生物量。

根系形態(tài)指標(biāo)，采用根系掃描儀(Epson Expression 10000XL)掃描成圖像，然后用Epson Scan軟件分析獲取根總長(zhǎng)、根表面積、根體積、根平均直徑等數(shù)據(jù)。

1.3.2生理指標(biāo) 采集同一生長(zhǎng)部位完全展開的葉片，用錫箔紙包住放入冰盒保存，用以生理指標(biāo)的測(cè)定。

葉片相對(duì)含水量采用飽和稱重法[18]。稱取葉片0.5 g，在蒸餾水中浸泡24 h吸水飽和后，取出葉片，擦干表面水分，稱取飽和鮮重，然后置于烘箱于105 ℃殺青，再于80 ℃下烘至恒重，稱其干重。

相對(duì)含水量=(鮮重-干重)/(飽和鮮重-干重)×100%。

可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定[18]。稱取0.2 g葉片，加入5 mL蒸餾水于沸水中提取30 min(提取2次)，過(guò)濾定容。吸取上述提取液1 mL，加入1.5 mL蒸餾水、0.5 mL蒽酮乙酸乙酯試劑和5 mL濃硫酸，混勻，在沸水浴中保溫1 min，自然冷卻至室溫，在630 nm波長(zhǎng)下測(cè)光密度。由標(biāo)準(zhǔn)曲線求得提取液中的糖含量。

葉綠素含量測(cè)定采用丙酮-乙醇浸泡法[19]。稱取0.2 g葉片，用蒸餾水沖洗干凈，加入酒精與丙酮(1∶1)10 mL置于35 ℃恒溫箱黑暗浸提直至葉片無(wú)色為止，在663和645 nm波長(zhǎng)下測(cè)定其吸光度。

1.3.3光合指標(biāo) 光合氣體交換參數(shù)采用GFS-3000便攜式光合測(cè)定儀(德國(guó)產(chǎn))，選擇晴朗天09:00-12:00測(cè)定，每盒選3株，選健康、長(zhǎng)勢(shì)一致、同一生長(zhǎng)部位完全展開的葉片各一片，測(cè)定各扁蓿豆葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)及胞間CO2濃度(Ci)。

1.4 耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

采用隸屬函數(shù)法對(duì)12份扁蓿豆種質(zhì)苗期耐鹽性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[15]。以不同鹽處理下絕對(duì)株高、地上生物量、根總長(zhǎng)、根表面積、根體積、根平均直徑、葉片相對(duì)含水量、可溶性糖含量、葉綠素含量、葉片Pn、Tr、Gs和Ci共13項(xiàng)指標(biāo)的相對(duì)值(各指標(biāo)的相對(duì)值=鹽脅迫處理測(cè)定值/對(duì)照值)為耐鹽性評(píng)價(jià)指標(biāo)。采用下述公式計(jì)算各指標(biāo)具體隸屬函數(shù)值。

當(dāng)指標(biāo)與耐鹽性呈正相關(guān)關(guān)系時(shí)：

X(μ)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)。

式中:X為參試植物某一耐鹽指標(biāo)測(cè)定值的相對(duì)值，Xmax和Xmin分別為所有材料中該指標(biāo)的最大值和最小值；

當(dāng)指標(biāo)與耐鹽性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系時(shí)：

X(μ)=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)。

然后把每一指標(biāo)在不同鹽脅迫下的隸屬值累加求平均值，最后把每份材料各項(xiàng)耐鹽指標(biāo)隸屬函數(shù)值累加，取平均值為綜合評(píng)價(jià)值。根據(jù)各種質(zhì)平均隸屬函數(shù)值大小確定其耐鹽性強(qiáng)弱，平均值越大，耐鹽性越強(qiáng)；反之，耐鹽性越弱。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和表格繪制；采用SPSS 19.0軟件對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，分別對(duì)同一種質(zhì)不同濃度鹽處理、同一濃度鹽不同種質(zhì)處理進(jìn)行單因素方差分析，并用Duncan法對(duì)各測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較，用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示測(cè)定結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)12份扁蓿豆種質(zhì)形態(tài)指標(biāo)的影響

2.1.1鹽脅迫對(duì)12份扁蓿豆地上部分形態(tài)指標(biāo)的影響 12份扁蓿豆種質(zhì)絕對(duì)株高均隨鹽濃度的增加呈下降趨勢(shì)，同一濃度鹽處理下土默特扁蓿豆絕對(duì)株高均顯著高于其他11份種質(zhì)(P<0.05)(表2)。與對(duì)照相比，100 mmol·L-1NaCl處理下，除寧縣、土默特、自選8號(hào)、景泰、天水種質(zhì)外，其余種質(zhì)絕對(duì)株高顯著降低(P<0.05)；300 mmol·L-1處理下除了鎮(zhèn)原外的其余種質(zhì)的株高均顯著低于200 mmol·L-1(P<0.05)。供試材料中，株高較對(duì)照平均下降率最小的種質(zhì)為景泰扁蓿豆。

12份供試扁蓿豆種質(zhì)單株地上生物量均隨鹽濃度的增加逐漸下降(表3)。對(duì)照處理下榆中扁蓿豆種質(zhì)地上生物量顯著低于除景泰外的其他10份種質(zhì)(P<0.05)，100～300 mmol·L-1NaCl處理下永昌扁蓿豆種質(zhì)地上生物量均達(dá)最高。與對(duì)照相比，300 mmol·L-1NaCl處理下鎮(zhèn)原種質(zhì)的降幅最大，為52.5%，隴西和天水種質(zhì)次之，均為50.0%，其他9份種質(zhì)降幅為28.0%～50.0%。各材料中鎮(zhèn)原、臨夏扁蓿豆種質(zhì)單株地上生物量較對(duì)照平均降幅較大，說(shuō)明鹽脅迫對(duì)二者地上部分生長(zhǎng)的抑制作用最明顯。

2.1.2鹽脅迫對(duì)12份扁蓿豆根系形態(tài)指標(biāo)的影響 隨著鹽脅迫的加劇，各供試扁蓿豆種質(zhì)根總長(zhǎng)呈現(xiàn)出不同變化規(guī)律(表4)。臨夏扁蓿豆種質(zhì)根總長(zhǎng)在100、300 mmol·L-1NaCl處理下急劇減?。幌暮颖廪６狗N質(zhì)根總長(zhǎng)在200 mmol·-1NaCL處理下最大；隴西、天祝、土默特、景泰扁蓿豆種質(zhì)根總長(zhǎng)僅100 mmol·L-1NaCl處理下較對(duì)照高；剩余6份材料根總長(zhǎng)隨鹽濃度增加依次下降。300 mmol·L-1NaCl處理下各種質(zhì)根總長(zhǎng)較對(duì)照均下降，其中鎮(zhèn)原、天水種質(zhì)降幅較大，分別為61.3%、64.3%，隴西種質(zhì)降幅最小，為11.1%。

供試種質(zhì)根表面積對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)不盡相同(表4)。對(duì)照和100 mmol·L-1NaCl處理下天水扁蓿豆種質(zhì)根表面積均顯著高于其他材料(P<0.05)。與對(duì)照相比，隴西、天祝、土默特、自選8號(hào)扁蓿豆種質(zhì)在低鹽濃度處理時(shí)根表面積有所增大，且后兩者差異顯著；臨夏和夏河扁蓿豆種質(zhì)在200 mmol·L-1NaCl處理時(shí)根表面積均大量增加，分別增加了54.3%、23.5%；其他6份材料隨鹽濃度的升高，根表面積均呈依次下降趨勢(shì)。在300 mmol·L-1NaCl處理下，各種質(zhì)根表面積較對(duì)照大幅度減少，其中天水扁蓿豆減少最多，為73.8%，隴西減少最小，為14.9%。

不同濃度鹽處理對(duì)各供試種質(zhì)根體積的影響與對(duì)總根長(zhǎng)和根表面積的影響趨勢(shì)相似(表4)。與對(duì)照相比，隴西、天祝、土默特種質(zhì)在100 mmol·L-1NaCl處理下的根體積均增加，在200～300 mmol·L-1NaCl時(shí)逐漸下降；臨夏扁蓿豆種質(zhì)根體積在200 mmol·L-1NaCl處理時(shí)大幅上升，增加了1.2倍；夏河扁蓿豆種質(zhì)根體積在100～200 mmol·L-1NaCl脅迫下不斷上升，但差異不顯著(P>0.05)；其他7份材料根體積隨鹽脅迫加劇均逐漸減小，其中天水扁蓿豆種質(zhì)下降最快。300 mmol·L-1NaCl處理下，永昌扁蓿豆種質(zhì)根體積最大，與其他材料差異顯著(P<0.05)。

不同濃度鹽脅迫下各供試扁蓿豆種質(zhì)根平均直徑變化規(guī)律不同(表4)。與對(duì)照相比，永昌、土默特扁蓿豆根平均直徑僅在100 mmol·L-1NaCl處理下顯著增加(P<0.05)；鹽脅迫對(duì)寧縣扁蓿豆種質(zhì)根平均直徑影響不大，各鹽脅迫處理間無(wú)顯著差異(P>0.05)。

表2 12份扁蓿豆在不同濃度鹽脅迫下的絕對(duì)株高Table 2 Absolute plant heights of the 12 germplasms of Medicago ruthenica under the stress induced by different salt concentrations cm

同列不同小寫字母表示不同扁蓿豆種質(zhì)間差異顯著(P<0.05)，同行不同大寫字母表示不同濃度鹽處理間差異顯著(P<0.05)。下表同。

Different lowercase letters within the same column show significant difference among different germplasm ofMedicagoruthenicaat the 0.05 level, while different capital letters within the same line show significant difference among different treatments at the 0.05 level; similarly for the following tables.

表3 12份扁蓿豆在不同濃度鹽脅迫下的單株地上生物量Table 3 Aboveground biomass per plant of the 12 germplasms of Medicago ruthenica under the stress induced by different salt concentrations g

表4 12份扁蓿豆在不同濃度鹽脅迫下的根總長(zhǎng)、根表面積、根體積和根平均直徑Table 4 Root total lengths, root surface areas, root volumes, and root average diameters of the 12 germplasms of Medicago ruthenica under the stress induced by different salt concentrations

天水扁蓿豆根平均直徑在100和200 mmol·L-1NaCl處理下逐漸增加，在300 mmol·L-1NaCl脅迫下顯著低于對(duì)照(P<0.05)；其他8份種質(zhì)根平均直徑均隨著鹽脅迫的加劇總體呈上升趨勢(shì)。

2.2 鹽脅迫對(duì)12份扁蓿豆葉片相對(duì)含水量、可溶性糖含量和葉綠素含量的影響

各供試扁蓿豆種質(zhì)葉片相對(duì)含水量隨鹽濃度的增加呈下降趨勢(shì)(表5)。與對(duì)照相比，100mmol·L-1NaCl處理對(duì)扁蓿豆葉片相對(duì)含水量的影響較小，除隴西扁蓿豆降幅為6.2%外，其他11份種質(zhì)降幅均在5%以內(nèi)。200、300 mmol·L-1NaCl處理下各扁蓿豆葉片相對(duì)含水量均與對(duì)照間差異顯著(P<0.05)，且后者顯著低于前者(P<0.05)，且200、300 mmol·L-1NaCl處理下隴西降幅均最大，分別為21.5%、30.3%。

表5 NaCl脅迫下各扁蓿豆幼苗的葉片相對(duì)含水量、可溶性糖含量和葉綠素含量Table 5 The leaf relative water content, soluble sugar content and chlorophyll content of different germplasms of Medicago ruthenica seedling under NaCl stress

12份供試種質(zhì)可溶性糖含量隨鹽濃度的增大呈依次上升趨勢(shì)(表5)。100 mmol·L-1NaCl處理下各種質(zhì)可溶性糖較對(duì)照上升緩慢，其中鎮(zhèn)原扁蓿豆上升最少，為5.8%。200 mmol·L-1NaCl處理下榆中扁蓿豆可溶性糖顯著低于除臨夏、天祝、夏河外的其他8份種質(zhì)(P<0.05)。300 mmol·L-1NaCl處理下各種質(zhì)可溶性糖含量顯著高于其他鹽脅迫處理(P<0.05)；與對(duì)照相比，景泰和天水扁蓿豆種質(zhì)增加最多，均為對(duì)照的4.4倍，天祝種質(zhì)可溶性糖含量增加1.2倍，其他各材料增加2～3倍。

除鎮(zhèn)原、天水扁蓿豆種質(zhì)葉綠素含量在100 mmol·L-1NaCl處理下有所上升外，其他10份種質(zhì)都呈依次下降趨勢(shì)(表5)。與對(duì)照相比，100 mmol·L-1NaCl處理下夏河扁蓿豆種質(zhì)葉綠素含量的降幅最大，為11.7%，景泰扁蓿豆種質(zhì)降幅最小，為0.7%；而200和300 mmol·L-1NaCl處理均對(duì)隴西扁蓿豆影響較大，分別下降31.1%和60.1%，永昌扁蓿豆降幅均最小，分別為3.3%和6.3%，且300 mmol·L-1NaCl處理下各供試種質(zhì)葉綠素含量均顯著低于對(duì)照(P<0.05)。

2.3 鹽脅迫對(duì)12份扁蓿豆種質(zhì)苗期光合氣體交換參數(shù)的影響

除永昌、景泰、天水扁蓿豆Pn在100 mmol·L-1NaCl處理時(shí)較對(duì)照略有上升外，其他種質(zhì)Pn均隨鹽濃度的增加依次下降(表6)。與對(duì)照相比，100 mmol·L-1NaCl處理下隴西種質(zhì)Pn降幅最大，為30.9%；200、300 mmol·L-1NaCl處理下各材料Pn均顯著低于對(duì)照(P<0.05)；300 mmol·L-1NaCl處理下永昌扁蓿豆種質(zhì)Pn降幅最小，為44.2%，其他種質(zhì)降幅均在55%以上。

寧縣、鎮(zhèn)原、景泰、天水扁蓿豆種質(zhì)Tr在100 mmol·L-1NaCl處理下均高于對(duì)照，但差異不顯著(P>0.05)，而其他供試種質(zhì)Tr隨鹽濃度的增加逐漸降低(表6)。與對(duì)照相比，100 mmol·L-1NaCl處理對(duì)各供試種質(zhì)Tr影響較??；200 mmol·L-1NaCl處理下，自選8號(hào)扁蓿豆種質(zhì)Tr降幅最大，為74.6%，寧縣種質(zhì)降幅最小，為29.2%；300 mmol·L-1NaCl處理下各扁蓿豆種質(zhì)Tr均顯著低于對(duì)照(P<0.05)，其中永昌和天水種質(zhì)的Tr下降較慢，分別下降51.6%和57.1%，其他材料降幅均高于65%。

各供試種質(zhì)葉片Gs隨著鹽濃度的增加均不同程度下降(表6)。對(duì)照處理下土默特扁蓿豆Gs顯著高于隴西、臨夏、寧縣、天水扁蓿豆種質(zhì)(P<0.05)。與對(duì)照相比，100 mmol·L-1NaCl處理下供試種質(zhì)Gs降幅較??；200 mmol·L-1NaCl(除隴西外)、300 mmol·L-1NaCl處理下供試種質(zhì)Gs均顯著低于對(duì)照(P<0.05)；200 mmol·L-1NaCl處理下鎮(zhèn)原扁蓿豆種質(zhì)Gs降幅最高，為72.5%，臨夏扁蓿豆種質(zhì)最小，為27.9%，300 mmol·L-1NaCl處理下永昌扁蓿豆Gs降幅最小，為49.4%，其他各種質(zhì)平均降幅高達(dá)73.8%。

不同鹽濃度處理下各供試扁蓿豆種質(zhì)Ci不盡相同，其中隴西、臨夏、寧縣、土默特扁蓿豆Ci隨鹽濃度的增加呈依次上升趨勢(shì)，其他種質(zhì)總體呈先升后降趨勢(shì)(表6)。100 mmol·L-1NaCl處理下景泰扁蓿豆Ci顯著高于除夏河外的其他種質(zhì)(P<0.05)，200和300 mmol·L-1NaCl處理下土默特扁蓿豆Ci均最高。除臨夏、寧縣、天水種質(zhì)外，100 mmol·L-1NaCl處理下其他種質(zhì)Ci顯著高于對(duì)照。

2.4 12份扁蓿豆種質(zhì)苗期耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

采用隸屬函數(shù)法對(duì)12份扁蓿豆種質(zhì)苗期不同鹽處理下絕對(duì)株高、地上生物量、根總長(zhǎng)、根表面積、根體積、根平均直徑、葉片相對(duì)含水量、可溶性糖含量、葉綠素含量、葉片Pn、Tr、Gs和Ci共13項(xiàng)指標(biāo)的相對(duì)值進(jìn)行耐鹽性綜合評(píng)價(jià)(表7)，結(jié)果顯示，耐鹽性強(qiáng)弱的順序依次為景泰>永昌>土默特>寧縣>天水>天祝>夏河>臨夏>榆中>自選8號(hào)>隴西>鎮(zhèn)原。

3 討論

植物為應(yīng)對(duì)與適應(yīng)鹽堿環(huán)境都會(huì)誘導(dǎo)其自身形態(tài)發(fā)育產(chǎn)生顯著變化，整體表現(xiàn)為抑制植物組織和器官的生長(zhǎng)，致使其生長(zhǎng)發(fā)育緩慢、生理代謝受阻[20]。株高、生物量作為表征植物耐鹽性的直接生長(zhǎng)指標(biāo)，其變化量是反映植物對(duì)鹽脅迫耐受性和適應(yīng)性強(qiáng)弱的綜合體現(xiàn)[21]。本研究中，不同濃度NaCl脅迫下12份扁蓿豆種質(zhì)幼苗株高、單株地上生物量均呈不同程度的下降趨勢(shì)，在300 mmol·L-1NaCl脅迫下二者均下降至最低。這與關(guān)于花椰菜(Brassicaoleracea)[22]、黃瓜(Cucumissativus)[23]和紅豆草(Onobrychisviciaefolia)[24]的抗鹽性研究結(jié)果一致。這說(shuō)明各供試材料在鹽脅迫下生長(zhǎng)均受到抑制，但各供試材料對(duì)鹽脅迫的耐受性和適應(yīng)性不同，且高濃度的鹽脅迫對(duì)扁蓿豆幼苗生長(zhǎng)具有明顯的抑制作用。此外，鹽脅迫下植物根系最先感受到逆境脅迫信號(hào)，承受最直接的危害，其形態(tài)結(jié)構(gòu)不僅能反映自身生長(zhǎng)狀況，也能在很大程度上體現(xiàn)地上部分的生長(zhǎng)狀況[25]。本研究中，與對(duì)照相比，各材料根總長(zhǎng)、根表面積及根體積在100和200 mmol·L-1NaCl脅迫下有升有降，在300 mmol·L-1處理下均呈不同程度的下降；平均直徑在不同濃度NaCl處理下變化規(guī)律不盡相同。這與黃依婷等[26]對(duì)紫花苜蓿(Medicagosativa)的研究結(jié)果相似。這說(shuō)明鹽脅迫逆境會(huì)使扁蓿豆根系形態(tài)與分布發(fā)生改變，高濃度鹽處理下使其根系的生長(zhǎng)受到抑制，且不同種質(zhì)之間存在分異。

表6 NaCl脅迫下各扁蓿豆幼苗的葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度Table 6 The net photosynthetic rate(Pn), transpiration rate(Tr), stomatal conductance(Gs) and intercellular CO2concentration(Ci) of different germplasms of Medicago ruthenica seedling under NaCl stress

表7 12份扁蓿豆種質(zhì)苗期耐鹽性各指標(biāo)隸屬函數(shù)值及綜合排序值Table 7 The values of subordinate function and comprehensive evaluation of 12 germplasms of Medicago ruthenica at seedling stage

鹽脅迫對(duì)植物的影響除個(gè)體形態(tài)發(fā)生變化外，還表現(xiàn)于植物生理生態(tài)適應(yīng)機(jī)制上。鹽脅迫下，植物葉片相對(duì)含水量是反映植物受鹽脅迫程度的重要標(biāo)志之一[27]。本研究中，各供試種質(zhì)葉片相對(duì)含水量隨鹽濃度的增加呈直線下降趨勢(shì)，這與白穎苔草(Carexrigescens)[28]和甘草(Glycyrrhizauralensis)[29]等的結(jié)果相似，但不同扁蓿豆種質(zhì)葉片相對(duì)含水量不同，與對(duì)照比下降幅度也不同。鹽脅迫下，植物體內(nèi)會(huì)大量積累和合成可溶性糖來(lái)緩解、抵御鹽脅迫逆境對(duì)自身的傷害，這種現(xiàn)象在薊(Cirsiumjaponicum)[30]、燕麥(Avenasativa)[31]以及黃麻(Corchoruscapsularis)[32]等植物中均存在。本研究表明，較對(duì)照12份扁蓿豆種質(zhì)可溶性糖含量在不同濃度NaCl溶液脅迫下均成倍增加，在300 mmol·L-1鹽處理下增幅最大，說(shuō)明扁蓿豆像大多數(shù)植物一樣，通過(guò)滲透調(diào)節(jié)這種生理響應(yīng)來(lái)抵御鹽脅迫，而不同扁蓿豆種質(zhì)響應(yīng)的程度不同，則說(shuō)明不同扁蓿豆種質(zhì)耐鹽性也不同。此外，鹽脅迫還會(huì)造成植物體內(nèi)葉綠體結(jié)構(gòu)受損、葉綠素酶活性增強(qiáng)，使葉綠素合成受阻降解加快，從而引起植物葉片葉綠素含量不斷減少[29]。本研究表明，鎮(zhèn)原和天水扁蓿豆種質(zhì)葉綠素含量在100 mmol·L-1NaCl脅迫下有所上升，之后，隨著鹽濃度繼續(xù)增大，葉綠素含量均直線下降，說(shuō)明鎮(zhèn)原和天水扁蓿豆幼苗在低濃度鹽脅迫下表現(xiàn)出一定的適應(yīng)性，但這種適應(yīng)能力是有限的，其他10份材料隨鹽濃度的增加均持續(xù)遞減。這與前人有關(guān)高粱(Sorghumbicolor)[19]和黑麥草(Loliumperenne)[17]的研究結(jié)果相符。而不同扁蓿豆種質(zhì)間葉綠素含量的不同反映了不同扁蓿豆種質(zhì)資源耐鹽性不同。

對(duì)水稻[33]、高粱[19]、油菜(Brassicanapus)[34]以及枸杞(Lyciumbarbarum)[35]的研究均表明，鹽脅迫逆境中，光合色素含量降低、葉面積減小、葉綠體內(nèi)酶活性降低等都會(huì)顯著改變光合速率，從而抑制植物的光合作用。本研究中，各扁蓿豆種質(zhì)Pn、Tr、Gs隨鹽濃度的增加整體上均呈不同程度下降趨勢(shì)；隴西、臨夏、寧縣及土默特扁蓿豆Ci隨鹽濃度的增加呈上升趨勢(shì)，其他8份材料總體呈先升后降趨勢(shì)。這說(shuō)明鹽脅迫使扁蓿豆光合作用受阻，且抑制程度因扁蓿豆種質(zhì)不同而異。同時(shí)，各扁蓿豆種質(zhì)蒸騰速率的降低不僅使根系對(duì)水分的吸收減少，也降低了對(duì)有毒離子的吸收，這可能是各扁蓿豆種質(zhì)在鹽脅迫逆境中自我防御的一種反應(yīng)[36]。

植物的耐鹽性是一個(gè)綜合生理生化過(guò)程，不同植物材料、甚至同一植物不同品種間耐鹽性不同，各項(xiàng)耐鹽指標(biāo)的變化也不同，用單一指標(biāo)進(jìn)行耐鹽性鑒定可能會(huì)造成較大偏差[4,15]。本研究選取12份扁蓿豆種質(zhì)，在不同濃度NaCl脅迫下絕對(duì)株高、單株地上生物量、葉片相對(duì)含水量、可溶性糖含量、葉綠素含量、根系形態(tài)參數(shù)及光合氣體參數(shù)13項(xiàng)指標(biāo)，利用各指標(biāo)相對(duì)值用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法進(jìn)行耐鹽性綜合評(píng)價(jià)，從而彌補(bǔ)了單個(gè)指標(biāo)對(duì)于評(píng)定植物耐鹽性所造成的片面性，提高了耐鹽性評(píng)價(jià)及鑒定的可靠性。最終得到耐鹽性排序?yàn)榫疤?永昌>土默特>寧縣>天水>天祝>夏河>臨夏>榆中>自選8號(hào)>隴西>鎮(zhèn)原。這可能主要是由各種質(zhì)自身遺傳系統(tǒng)差異所致[37]。

4 結(jié)論

隨NaCl濃度的增加，各扁蓿豆種質(zhì)絕對(duì)株高、單株地上生物量及葉片相對(duì)含水量持續(xù)降低，可溶性糖含量不斷積累。300 mmol·L-1NaCl處理嚴(yán)重抑制了供試扁蓿豆苗期植株的生長(zhǎng)。100 mmol·L-1濃度處理各種質(zhì)葉綠素含量有升有降，但隨鹽濃度的加大均不斷降低。供試扁蓿豆Pn、Tr、Gs在NaCl脅迫下總體呈下降趨勢(shì)；隨鹽濃度的上升Ci變化規(guī)律不一，表現(xiàn)為逐漸增大和先升后降兩種趨勢(shì)。利用隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)得出12份扁蓿豆種質(zhì)苗期耐鹽性強(qiáng)弱的順序?yàn)榫疤?永昌>土默特>寧縣>天水>天祝>夏河>臨夏>榆中>自選8號(hào)>隴西>鎮(zhèn)原。