3種不同生境野大豆抗鹽性比較

時麗冉

3種不同生境野大豆抗鹽性比較

時麗冉

（衡水學院 生命科學學院，河北 衡水 053000）

以冀州衡水湖保護區(qū)、棗強大營溝渠、沈陽老禿頂子山這3種不同生境野大豆為實驗材料，分別設置質量分數(shù)為0、0.2%、0.3%、0.4%、0.5% NaCl溶液對幼苗進行處理，一個月后進行各項生理指標測定。實驗結果表明，隨著鹽質量分數(shù)的升高，3種不同生境的野大豆鮮重穩(wěn)步下降；葉綠素先上升后降低；丙二醛穩(wěn)步上升；沈陽老禿頂子山野大豆游離脯氨酸含量在0.4%、0.5% NaCl下明顯增大，衡水湖保護區(qū)野大豆、大營溝渠野大豆差異較?。豢寡趸窼OD、POD活性與對照相比，沈陽老禿頂子山野大豆降低、大營溝渠野大豆升高、衡水湖保護區(qū)野大豆先上升后降低；3種不同生境野大豆過氧化氫酶活性均呈先升高后降低趨勢。綜合分析認為，沈陽老禿頂子山野大豆抗鹽性最強。

生境；野大豆；抗鹽性；生理指標

土壤的鹽堿化不斷擴大導致世界耕地日益減少，造成農作物產量降低。鹽漬土已經成為重要的農業(yè)土地資源，所以提高作物耐鹽性、選育高抗鹽性作物品種是發(fā)揮鹽漬土效益的有效方法之一，同時也是未來農業(yè)發(fā)展的重要手段和保障。

野生大豆起源于中國，是我國重要的野生資源，是栽培大豆的近緣野生種。我國野大豆資源豐富、分布廣泛，具有高蛋白、低脂肪、多節(jié)多莢和綜合抗逆性強等特點，是重要的大豆種質資源，利用野生大豆的優(yōu)良耐鹽性培育新大豆品種具有重大意義[1-2]。由于耕地的日益減少，野生大豆生存環(huán)境也在逐步縮小，野大豆的有效種群正在減少，已成為我國重點保護和研究的野生植物資源，被列為國家二級保護植物。野生大豆在長期的進化中形成了復雜的耐鹽機理，其耐鹽性與其耐鹽結構的泌鹽、大分子物質調節(jié)、離子攝入和區(qū)域化、酶消除脅迫毒害等有關[3]。

前人對野大豆抗鹽性研究主要集中在種子萌發(fā)、離子分布、抗氧化酶活性變化等幾方面[3-7]，較少涉及不同生境下野大豆抗鹽性比較研究，在一定程度上限制了野大豆種質資源的合理利用。本實驗以生長于冀州衡水湖保護區(qū)、棗強大營溝渠、沈陽老禿頂子山這3種不同生境野大豆為實驗材料，研究鹽脅迫下野大豆生長狀況、各項生理指標的變化，探究不同生境下野大豆耐鹽性的差異，為今后的野大豆抗逆性研究與雜交育種工作提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試品種

搜集3種生長于不同生境的野大豆種質，分別是：河北冀州衡水湖野大豆保護區(qū)（生長于衡水湖濕地，采于2017年10月）、棗強縣大營溝渠（生長于干旱環(huán)境中，采于2017年10月）、沈陽老禿頂子山（采于2016年10月）。以上種子儲藏于0 ~ 4℃冰箱冷藏室保存（以下分別簡稱衡水湖、大營、沈陽）。

1.2 試驗方法

將種子用0.1%HgCl2消毒10分鐘，流水沖洗干凈，播種于盛滿蛭石的花盆中，蛭石用自來水澆透，每盆約種100粒，每個品種15盆。幼苗真葉展開后，間苗，每盆保留健壯幼苗20棵。先用1/3 Hoagland營養(yǎng)液澆灌。待幼苗長至7—8片葉后，改用1/2 Hoagland營養(yǎng)液澆灌，并開始鹽處理試驗，鹽質量分數(shù)采用0、0.2%、0.3%、0.4%、0.5% NaCl，NaCl用1/2Hoagland營養(yǎng)液配置，每個處理3次重復。每3—5天澆灌一次，每盆500 mL。培養(yǎng)條件為自然光照，溫度20~35℃。一個月后進行指標測定。

1.3 試驗指標測定

用葉綠素測定儀測量野大豆葉片葉綠素含量，每個處理隨機取植株上部葉片10片，測定葉片中部位置，避開大葉脈。用電子天秤稱量鮮重。

采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛（MDA）含量；用酸性茚三酮法測定脯氨酸含量；考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白含量；用紫外吸收法測定過氧化氫酶活性；用氮藍四唑（NBT）法測定超氧化物歧化酶活性；用愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶活性[8]。

對數(shù)據(jù)進行整理分析，應用統(tǒng)計分析軟件SPSS 19.0對試驗數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對不同生境野大豆鮮重的影響

圖1的數(shù)據(jù)表明中，鹽脅迫下不同生境野大豆鮮重均下降，鹽質量分數(shù)越高，下降程度越大。相比之下，大營鮮重下降幅度較大，在鹽質量分數(shù)為0.5%時鮮重只有對照的41.9%。來自沈陽的野大豆植株生物量較低，表現(xiàn)為植株矮小，葉片也較小，但在鹽脅迫下鮮重降低幅度較小，低鹽濃度下與對照差異不明顯。

圖1 鹽脅迫下不同生境野大豆生物量變化

2.2 鹽脅迫下不同生境野大豆葉綠素含量的變化

鹽脅迫下不同生境野大豆葉綠素含量的變化見圖2。由圖2可知，鹽處理30天后，生長于大營溝渠和衡水湖保護區(qū)野大豆葉片的葉綠素含量呈上升趨勢。在鹽質量分數(shù)為0.5%時，大營野大豆葉片的葉綠素含量達到最高，為對照的1.27倍，之后下降，但仍高于對照；在鹽質量分數(shù)為0.4%時，衡水湖野大豆葉片的葉綠素含量達到最高，為對照的1.48倍。之后下降，但仍高于對照。沈陽老禿頂子山野大豆呈先升高后降低趨勢，0.3% NaCl時達到最高，之后有所下降。3種野大豆中，沈陽老禿頂子山葉片濃綠，葉綠素含量明顯高于另外兩種。

圖2 鹽脅迫下不同生境野大豆葉綠素含量的變化

2.3 鹽脅迫下不同生境野大豆丙二醛含量的變化

鹽脅迫下不同生境野大豆丙二醛含量的變化見圖3。從圖3可以看出，不同濃度鹽脅迫后，3種不同生境野大豆葉片中的MDA含量均升高，基本趨勢是鹽濃度升高MDA含量越高，與對照相比均達到了差異顯著水平。衡水湖野大豆葉片中的MDA含量在高鹽質量分數(shù)0.3%NaCl時最大，為對照的2.26倍，沈陽老禿頂子山和大營溝渠野大豆葉片中的MDA上升幅度要低于生長于衡水湖保護區(qū)的野大豆。

圖3 鹽脅迫下不同生境野大豆丙二醛含量的變化

2.4 鹽脅迫下不同生境野大豆脯氨酸含量的變化

鹽脅迫下不同生境野大豆脯氨酸含量的變化見圖4。圖4表明，不同質量分數(shù)鹽脅迫后，3種不同生境野大豆葉片中的脯氨酸含量差異性較大，來自沈陽的野大豆葉片中的脯氨酸含量急劇增大，尤其是在0.4%NaCl和0.5%NaCl質量分數(shù)下，達到對照的3.86和4.23倍。衡水湖保護區(qū)野大豆葉片中脯氨酸含量在低于0.4%NaCl質量分數(shù)時稍有升高，最多為對照的1.13倍，而在0.5%NaCl質量分數(shù)下脯氨酸含量降低，只有對照的73%。大營溝渠野大豆的脯氨酸含量雖然呈上升趨勢，但增加幅度不大，0.5%NaCl質量分數(shù)下含量是對照的1.32倍。

圖4 鹽脅迫下不同生境野大豆脯氨酸含量的變化

2.5 鹽脅迫下不同生境野大豆3種抗氧化酶活性的變化

鹽脅迫30天后，3種不同生境野大豆的超氧化物歧化酶SOD、過氧化物酶POD、過氧化氫酶CAT的活性均隨鹽質量分數(shù)的增大呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢（圖5、6、7）。并且沈陽老禿頂子山野大豆3種酶活性高于另外兩個品種。尤其是POD活性無論是對照還是鹽處理下遠遠高出衡水湖和大營野大豆，0.2%NaCl質量分數(shù)下分別是衡水湖和大營的2.97、2.81倍。

圖5 鹽脅迫下不同生境野大豆SOD活性的變化

圖6 鹽脅迫下不同生境野大豆過氧化物酶活性的變化

圖7 鹽脅迫下不同生境野大豆過氧化氫酶活性的變化

3 討論與結論

在鹽脅迫條件下，無論是鹽生植物還是非鹽生植物細胞質中高濃度Na+對胞內的生理活動都造成離子毒害和滲透脅迫，產生大量的毒害物質，例如氧自由基、羥自由基（OH－）、過氧化氫（H2O2）、超氧陰離子（O2－）等，離子脅迫和滲透脅迫是影響植物正常生理活動的主要作用方式，因而植物為了生存和繁衍必然做出一些相應的生理反應，例如生物量的改變、葉綠素含量變化、抗氧化酶活性的變化、可溶性滲透調節(jié)物的變化等?？蒲泄ぷ髡邔χ参锬望}性方面的研究也同樣主要集中在這些方面。

生物量的變化是最直觀的體現(xiàn)鹽脅迫程度與抗鹽性的指標，在本實驗中，隨著鹽濃度的升高，3種不同生境野大豆鮮重均下降，但來源于沈陽老禿頂子山的野大豆生長受到的影響最小，鮮重下降不明顯，表明其有一定的抗鹽性，衡水湖保護區(qū)野大豆鮮重下降最多，抗鹽性較差。

鹽脅迫對植物光合作用的抑制主要表現(xiàn)在植物葉片失水，引起氣孔關閉，CO2供應不足，光合反應下降，CO2同化受阻[9]。高濃度鹽脅迫導致葉綠素合成受阻、葉綠素含量下降。本實驗中，來自3種不同生境的野大豆在鹽脅迫下葉綠素含量均有所增高，和鄭世英等[9]的研究結果一致，較低濃度的鹽脅迫下，野大豆通過增加葉綠素含量對抗鹽脅迫造成的光合速性能下降，說明野大豆有一定的抗鹽能力。來自沈陽老禿頂子山的野大豆葉片葉綠素含量較另外兩個品種高，葉片更加濃綠。

脯氨酸積累是植物體抵抗?jié)B透脅迫的有效方式之一。脯氨酸的增高能夠降低葉片細胞的滲透勢，防止細胞脫水；脯氨酸具有很高的水溶性，可以保護細胞膜系統(tǒng)，維持細胞內酶的結構，減少細胞內蛋白質的降解。大量研究表明，許多植物在鹽脅迫下脯氨酸迅速積累，耐鹽植物中的脯氨酸含量高于不耐鹽植物[10]。本實驗表明，沈陽野大豆隨鹽濃度升高，脯氨酸含量增長顯著，為對照的3.59倍，表明有良好的抗鹽性；大營野大豆脯氨酸含量增長差異不顯著，衡水湖野大豆脯氨酸含量甚至略降低，與來自沈陽老禿頂子山的野大豆相比，抗鹽性較差。

植物器官在逆境下，往往發(fā)生膜脂過氧化作用，丙二醛是其產物之一，通常利用它作為脂質過氧化指標，表示細胞膜過氧化程度和植物受逆境條件傷害程度的強弱[11]。本實驗中，沈陽老禿頂子山野大豆MDA含量隨鹽濃度升高增長幅度較小，表明有較高的耐鹽性，通過一些途徑清除活性氧、減少膜脂過氧化傷害的能力較強。

SOD是抗氧化保護系統(tǒng)清除ROS機制中首先被激活的酶，把超氧陰離子分解成H2O2和O2，POD通過共基質的酚類抗氧化劑或化合物分解H2O2。過氧化氫酶（CAT）可高效地將H2O2催化成水和氧氣無害物質[12]。在低濃度NaCl處理下，野大豆可以通過提高體內保護酶活性來維持活性氧代謝平衡，保護膜系統(tǒng)的穩(wěn)定，起主要作用的抗氧化酶可能是SOD和POD。本實驗中，鹽脅迫下3種野大豆的抗氧化酶活性均高于對照，變化趨勢遵循先升高后降低的規(guī)律，其中沈陽老禿頂子山野大豆的3種抗氧化酶活性尤其是POD活性顯著高于另外兩個品種，表明其有較好的清除活性氧的能力，抗鹽能力較強。

本實驗研究表明，鹽脅迫下3種不同生境野大豆均有良好的抗鹽性，但3種生境所表現(xiàn)出的耐鹽性不同，其中生長于沈陽老禿頂子山的野大豆抗鹽性較強。本研究結論對今后利用野大豆的優(yōu)良基因進行栽培大豆的雜交育種工作有一定的指導意義。

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Comparison of Anti-salinization of Wild Soybean in 3 DifferentHabitats

SHI Liran

(College of Life Science, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000,China)

The seedlings of wild soybean,which come from three different habitats of Hengshui Lake Reserve in Jizhou,DayingCanal in Zaoqiang, and Laotudingzi Mountainin Shenyang, were treated with 0, 0.2 %, 0.3 %, 0.4 %, and 0.5 % NaCl. A month later, various physiological indicators were determined.The experimental results show that with the increase of salt concentration, the fresh weight of wild soybean in the three different habitats decreased gradually; Chlorophyll rises first and then decreases; Malondialdehyde gradually rises. The content of free proline of the wild soybeanin Shenyang Laotudingzi Mountain was significantly increased at 0.4 % and 0.5 % NaCl, and the difference ofthat in Hengshui Lake Reserve and Daying Canal were relatively small.Compared with the controlled group, the activity of anti-oxidase SOD and POD decreased in Shenyang, increased in Daying, increased first and then decreased in Hengshui Lake Reserve. The catalase activity of wild soybean in the three different habitats showed the trend of first increasing and then decreasing.The result of comprehensive analysis shows that the anti-salinization of soybean in Shenyang Laotudingzi Mountain is the strongest.

habitat; wild soybean;salt resistance;physiological index

10.3969/j.issn.1673-2065.2020.04.006

時麗冉（1970—），女，河北深州人，教授。

Q945.78

A

1673-2065(2020)04-0022-05

2019-12-03

（責任編校：李建明 英文校對：李玉玲）