山螞蝗種質(zhì)資源苗期耐鹽性研究

劉 華

(青海省草原總站，青海 西寧 810008)

鹽漬化土壤在世界上廣泛分布，我國各類鹽堿地面積約有3 460×104hm2，是世界鹽堿地大國之一[1，2]。20世紀(jì)30年代以來，美國、前蘇聯(lián)、巴基斯坦、印度、埃及、以色列及澳大利亞就十分注意土壤的鹽堿化和植物耐鹽性研究[3]。我國于20世紀(jì)80年代以來開展了大量的耐鹽性植物種質(zhì)資源評(píng)價(jià)工作[4]。山螞蝗屬植物在全世界約有350種，多分布于亞熱帶和熱帶地區(qū)，我國有27種5變種，大部分分布于西南至東南部，僅1種產(chǎn)陜、甘西南部[5]。1980年先后從澳大利亞和哥倫比亞等國引進(jìn)綠葉山螞蝗、銀葉山螞蝗和卵葉山螞蝗等種質(zhì)，在海南、廣東、云南等省區(qū)種植[6～8]，生產(chǎn)性能良好。是極具潛力的多用途豆科植物，如橡膠園覆蓋作物，或飼料作物，混播草地等，對(duì)熱帶亞熱帶地區(qū)草地畜牧業(yè)和環(huán)境保護(hù)具有重要作用[9～11]。本試驗(yàn)選用山螞蝗的不同品種為材料，通過觀察植株形態(tài)反應(yīng)，測(cè)定葉綠素含量、質(zhì)膜相對(duì)透性和脯氨酸含量等指標(biāo)，綜合比較和分析各品種的耐鹽能力，篩選出山螞蝗耐鹽品種，為生產(chǎn)實(shí)踐提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料種質(zhì)編號(hào)、經(jīng)緯度、采集地等具體情況見表1。

表1 供試材料一覽表

續(xù)表：

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子播種處理 采用80 ℃熱水處理4 min，晾干、置于培養(yǎng)皿中，放在人工光照氣候箱中培養(yǎng)，在恒溫28 ℃的條件下催芽兩天。待種子露白后，播種于沙床上，待長到四五片葉后移植到水培箱。

1.2.2 營養(yǎng)液配置

(1)母液配置方法

A液：Ca(NO3)2.4H2O 221.6g KNO3101.2g

B液：KH2PO427.2g MgSO4.7H2O 138.6g

C液：FeSO4.7H2O 13.9g Na2-EDTA 18.6g

H3BO32.86g MnCl2.4H2O 1.81g

ZnSO4.7H2O 0.22g CuSO4.5H2O 0.08g

H2MO4.H2O 0.02g

分別稱取A液、B液、C液各所需化合物溶解，并分別定容至1L，放入棕色瓶中保存。

(2)工作液配置方法

配70L(桶)工作液：首先，放40%的水量(28L)，將A母液應(yīng)加入量(175ml)倒入其中混勻，再加入B母液(175ml)慢慢倒入其中，并不斷加水稀釋，至達(dá)到總水量80%，最后按C母液按量(35ml)加入其中，然后加足水量并不斷攪拌。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)處理 當(dāng)幼苗具有3～4片真葉時(shí)，挑選生長一致的植株洗凈根部基質(zhì)后，移栽于塑料箱中。用塑料袋套在泡沫箱內(nèi)壁上避免水分滲透，每箱盛25L營養(yǎng)液。用泡沫板固定植株，覆蓋在塑料箱頂部，在泡沫塑料板上挖21個(gè)小孔(每箱7行，每行3孔)，將幼苗植入塑料板的孔中，每箱種植七個(gè)種，每行一個(gè)種，每行三株。每個(gè)種設(shè)置三個(gè)重復(fù)，用0.5%、1.0%、1.5%、2.0%4種濃度梯度的鹽溶液處理植株(鹽濃度為加入的純NaCl占培養(yǎng)箱里的培養(yǎng)液濃度)，并設(shè)對(duì)照(0%)。

1.2.4 鹽脅迫方法 把苗移植到裝有固定量培養(yǎng)液的培養(yǎng)箱中，每天觀察水位并補(bǔ)充營養(yǎng)液，到穩(wěn)定后，加鹽處理，使所加鹽量與培養(yǎng)箱里的培養(yǎng)液濃度為實(shí)驗(yàn)設(shè)定比值，一次加完所需鹽量，記下刻度，每天觀察水位并補(bǔ)充營養(yǎng)液。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 鹽脅迫下的植株形態(tài)反應(yīng) 鹽處理后，每兩天對(duì)其植株及葉片萎焉情況、死亡情況等進(jìn)行觀測(cè)和記錄。

1.3.2 葉綠素含量的測(cè)定[12]采用丙酮提取比色法，三次重復(fù)。

1.3.3 細(xì)胞質(zhì)膜透性的測(cè)定[13]采用電導(dǎo)法，三次重復(fù)。

1.3.4 脯氨酸含量的測(cè)定[14]采用磺基水楊酸法，三次重復(fù)。

1.4 評(píng)價(jià)方法

參考吐爾遜娜依[15]等的綜合評(píng)價(jià)方法。

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

本論文中所涉及的數(shù)據(jù)采用SAS9.0軟件以及Excel軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫下的植株形態(tài)反應(yīng)

從表2可以看出，在0.5%鹽濃度下，CIAT13110與050307498差異極顯著，其余均不顯著。050307498枯萎率最低，CIAT13110枯萎率最高。在1.0%鹽濃度下，CIAT13120、050307498枯萎率較低，CIAT13110、CIAT13108、070311008枯萎率很高。表明各品種在受傷害后，隨著鹽濃度的升高葉片枯萎率增大，其中CIAT13120、050307498受害程度較輕。供試各品種均能耐0.5%和1.0%鹽脅迫，少數(shù)品種能耐1.5%鹽脅迫，均不能耐2.0%鹽脅迫。

表2 鹽害20d下山螞蝗各品種的枯萎程度

2.2 鹽脅迫下植株葉綠素含量

鹽脅迫可導(dǎo)致植株葉片的葉綠素含量降低。這主要是由于受鹽脅迫，植株體內(nèi)的葉綠素酶活性增強(qiáng)，從而促進(jìn)了葉綠素b的降解所致[16]。從表3可見，CIAT13120、070303020、CIAT13646、070115045、CIAT13649在0.5%NaCl鹽脅迫下葉綠素相對(duì)含量高于對(duì)照，其它10種山螞蝗均低于對(duì)照。在5種葉綠素含量高于對(duì)照的品種中，CIAT13120、070303020、CIAT13649在 1.0%濃度條件下葉綠素含量高于0.5%濃度的葉綠素含量，CIAT13646、070115045在1.0%濃度條件下葉綠素含量低于0.5%濃度的葉綠素含量，表明葉綠素含量的高低和耐鹽性沒有一致性的關(guān)系[17]。

在0.5%，1.0%，1.5%鹽脅迫條件迫下，CIAT13120、050222175、CIAT13289、070303020、070115045葉綠素含量相對(duì)穩(wěn)定。說明CIAT13120、050222175、CIAT13289、070303020、070115045葉綠素含量受鹽脅迫的影響較小。

表3 鹽害20d各品種葉綠素相對(duì)含量的差異

續(xù)表：

2.3 鹽脅迫下細(xì)胞質(zhì)膜透性

調(diào)節(jié)植物體內(nèi)鹽分的運(yùn)輸和分配是植物耐鹽的重要機(jī)制，而膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性是控制離子運(yùn)轉(zhuǎn)和分配的主導(dǎo)因素，因此，膜系統(tǒng)是植物鹽害的主要部位，是逆境對(duì)植物傷害的原初位點(diǎn)[18]。研究表明，質(zhì)膜膜脂物理狀態(tài)改變可能是植物感受滲透脅迫的原初響應(yīng)，細(xì)胞膜鹽脅迫直接影響細(xì)胞的膜脂和膜蛋白，使脂膜透性增大和膜脂過氧化[19]，從而影響膜的正常生理功能。把測(cè)定的細(xì)胞膜功能做為鑒定樹種的抗鹽性是一種較好的方法[20]。

通過表4可知，同一山螞蝗品種隨鹽濃度的升高電解質(zhì)滲出率增大，表明各山螞蝗品種在受傷后，細(xì)胞膜透性增大，葉片內(nèi)的相對(duì)電導(dǎo)率大量增加，其電解質(zhì)外滲量隨鹽濃度的增高而增大，受迫強(qiáng)度不同，電解質(zhì)外滲量各異。在0.5%，1.0%鹽濃度下，CIAT13120、050222175、070110005、CIAT13289、070303020電解質(zhì)外滲量變化較小。

表4 鹽害20d下山螞蝗葉片種內(nèi)相對(duì)電解質(zhì)滲出率

2.4 鹽脅迫下脯氨酸含量

植物在鹽脅迫等逆境條件下，積累脯氨酸是一種較普遍的現(xiàn)象。它具有保水作用，可以降低細(xì)胞水勢(shì)，抵抗外界滲透脅迫有利于抗鹽[17]。從表5可以看出，各不同品種山螞蝗葉片的脯氨酸含量受鹽濃度脅迫變化很大。在0.5%鹽濃度下070110005的脯氨酸含量急劇增加，050307498、070108019的脯氨酸含量有點(diǎn)下降。在1.0%鹽濃度下除了CIAT13120、CIAT13089、070303020、CIAT13649外，其余的各個(gè)品種脯氨酸含量急劇增加。這說明不同品種山螞蝗對(duì)不同濃度的NaCl反應(yīng)不同。從脯氨酸絕對(duì)含量來分析，070110005、CIAT13089的耐鹽性以次排在前面；070108019、050222175則排在后面。

表5 鹽害20d下山螞蝗各品種葉片脯氨酸含量差異

2.5 耐鹽綜合評(píng)價(jià)

通過對(duì)山螞蝗各品種鹽脅迫20d后的枯萎程度，葉綠素，細(xì)胞膜透性，脯氨酸含量四項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定，參考吐爾遜娜依在8種牧草耐鹽性綜合評(píng)價(jià)的方法進(jìn)行分析和綜合評(píng)價(jià)，得出15種山螞蝗品種的耐鹽性大小。由表6可以看出：050222175的綜合評(píng)價(jià)最高，為32分； CIAT13110評(píng)價(jià)最低，為13分；其排序是： 050222175﹥CIAT13120﹥070303020﹥CIAT13289﹥070110005﹥CIAT13649﹥CIAT13089﹥060327003﹥CIAT13108﹥070115045﹥050307498﹥070311008﹥070108019﹥CIAT13646﹥CIAT13110。

表6 六種山螞蝗品種的耐鹽性評(píng)價(jià)

續(xù)表：

3 討論

3.1 鹽脅迫對(duì)植株枯萎程度的影響

在不同的鹽濃度下，山螞蝗各品種的枯萎程度隨鹽濃度的增大而增大。這與李孔晨[21]等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。本實(shí)驗(yàn)對(duì)照中050222175、CIAT13110出現(xiàn)少量的枯萎，可能是病蟲害所致。

3.2 鹽脅迫對(duì)葉片相對(duì)葉綠素的影響

在不同的鹽濃度下，葉綠素的含量的變化與各山螞蝗品種有關(guān)，CIAT13120、070303020、CIAT13646、070115045、CIAT13649在0.5%鹽脅迫下葉綠素相對(duì)含量高于對(duì)照，其它10種山螞蝗均低于對(duì)照。在5種葉綠素含量高于對(duì)照的品種中，CIAT13120、070303020、CIAT13649在 1.0%濃度條件下葉綠素含量高于0.5%濃度的葉綠素含量，CIAT13646、070115045在1.0%濃度條件下葉綠素含量低于0.5%濃度的葉綠素含量，表明葉綠素含量的高低和耐鹽性沒有一致性的關(guān)系。這與李孔晨[21]等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相符。這5種山螞蝗在鹽脅迫條件下相對(duì)葉綠素的含量高，可能是NaCl刺激了葉綠素的合成，也可能是NaCl脅迫下抑制了葉片的生長速度，而葉綠素合成沒有受到多大影響。這就使單位面積葉綠素的含量增加。

3.3 鹽脅迫對(duì)葉片膜透性和脯氨酸的影響

在不同的鹽濃度下，各種山螞蝗的葉片膜透性大小和脯氨酸含量隨鹽濃度的增大而增大。同一品種在不同濃度處理下，植株的膜透性和脯氨酸含量變化很大。這與李孔晨[21]等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。很多的研究者認(rèn)為脯氨酸是主要的有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，脯氨酸積累是植物為了對(duì)抗鹽脅迫而采取的一種保護(hù)性措施[16]。

4 結(jié)論

植物在鹽脅迫下表現(xiàn)的耐鹽性是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，其耐鹽能力的大小是多種指標(biāo)的綜合表現(xiàn)，如果用單一的指標(biāo)來評(píng)價(jià)植物的抗鹽性大小，不能客觀的反應(yīng)植物耐鹽的真實(shí)性。因此，為了能更客觀，更實(shí)際的衡量一種植物的耐鹽性，要盡可能的選多個(gè)指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)與耐鹽理論聯(lián)系，按多個(gè)生物學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了綜合評(píng)定。其最終的耐鹽性大小順序?yàn)椋?50222175﹥CIAT13120﹥070303020﹥CIAT13289﹥070110005﹥CIAT13649﹥CIAT13089﹥060327003﹥CIAT13108﹥070115045﹥050307498﹥070311008﹥070108019﹥CIAT13646﹥CIAT13110。