Na2CO3脅迫對蠶豆幼苗生長及葉綠素含量的影響

劉霞

Na2CO3脅迫對蠶豆幼苗生長及葉綠素含量的影響

劉霞

（棗莊學院生命科學系，山東棗莊，277160）

研究不同濃度（5，10，15，25 mmol/L）Na2CO3脅迫對蠶豆幼苗生長及葉綠素含量等指標的影響及作用機理。結果表明，低濃度的Na2CO3處理促進了蠶豆幼苗鮮、干質量增加，Na2CO3濃度超過25 mmol/L時將抑制蠶豆幼苗生長。隨Na2CO3濃度的升高，蠶豆幼苗葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b的含量先升高后降低。25 mmol/L Na2CO3較嚴重地抑制了葉綠素的合成。隨著Na2CO3濃度的升高，葉綠素a/b先升高后下降，最高點出現在5 mmol/L Na2CO3處理時，15 mmol/L Na2CO3處理葉綠素a/b與對照無明顯差別，25 mmol/L Na2CO3處理葉綠素a/b比對照有所下降。

Na2CO3脅迫；蠶豆；幼苗生長；葉綠素含量

土壤鹽漬化是世界農業所面臨的越來越嚴重的問題。根據聯合國教科文組織（UNESCO）和糧農組織（FAO）不完全統計，全世界共有約9.5億hm2鹽堿地。我國鹽漬土壤總面積為9 918.3萬hm2，其中現代鹽漬土壤約3 693.3萬hm2，殘余鹽漬土壤為4 486.7萬hm2，潛在鹽漬化土壤為1 733.3萬hm2[1]。

目前我國內陸鹽堿地蘇打鹽堿土的比重越來越大[2]。我國堿土和堿化土壤的形成，大部分與土壤中碳酸鹽的積累有關，因而堿化度普遍較高，對植物耐NaCl研究較多，而對Na2CO3脅迫研究較少，對于蠶豆的Na2CO3脅迫效應報道較少。蠶豆（Vicia fabaL.）為豆科蝶形花亞科蠶豆屬一年生或越年生草本植物，株高30～180 cm。莖直立，四棱，中空，四角上的維管束較大，羽狀復葉，總狀花序，花蝶形，莢果，種子扁平，略呈矩圓形或近于球形，為長日照作物，花果期4～5月。蠶豆有較強的抗鹽堿能力，在鹽堿地種植蠶豆均能獲得較好的收成。種子供食用，籽粒含粗蛋白27.9%，淀粉40.7%，賴氨酸1.7%，還含有維生素B2、鈣、磷、鐵和人體所必需的多種氨基酸。莖、葉富含氮素，其根部具根瘤菌，為良好的冬季綠肥；花、果莢、種殼、種子及葉均可入藥，有止血、利尿、解毒、消腫的功用。本試驗從蠶豆幼苗生長及葉綠素含量方面探討Na2CO3對其的脅迫效應，以探討蠶豆對Na2CO3脅迫的適應機制，并揭示蠶豆耐堿的可能機理，以期為進一步利用鹽堿地種植蠶豆提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

挑選籽粒飽滿的蠶豆種子（采自棗莊學院生物園地），先用3%次氯酸鈉溶液消毒20 min，然后用自來水沖洗3次，25℃浸種4 h，催芽5 d，發芽后將其移栽于直徑20 cm，裝有蛭石具孔的塑料盆缽中，每盆定苗2株，用1/4 Hoaglang培養液每日澆灌，采用自然光照，晝夜溫為（30±2）/（23±2）℃，每天光照10～12 h，光強約800 μmol·m-2·s-1，有防雨設備。

1.2 試驗處理

蠶豆幼苗生長至20 d后進行堿脅迫處理，即用含0，5，10，15，25 mmol/L Na2CO3的1/4 Hoagland培養液處理。對照用1/4 Hoagland營養液澆灌。每個處理設3次重復。脅迫處理在傍晚5：00～7：00進行，堿濃度每天遞增5 mmol/L，達到終濃度為同一天，每天澆灌1次，澆灌量為蛭石持水量的2倍，以保證Na2CO3濃度的恒定。培養液及鹽溶液每2 d更新1次，處理6 d后（以達到終濃度算起），采樣測定相關指標。每個指標測定3次重復，結果取平均值。

1.3 試驗方法

①幼苗鮮、干質量，有機、無機干質量及肉質化程度的測定 取出蠶豆幼苗，用吸水紙吸干多余水分，從根莖結合部將其分開，分別稱鮮質量，然后于105℃烘箱中殺青10 min，80℃烘至恒重后再分別稱根和地上部干質量，稱取一定量干材料于馬福爐中500℃灰化，使材料變為白色為止，稱量灰分（無機物干質量）[3]。有機干質量=干質量-無機物干質量。肉質化程度（%）=鮮質量/干質量×100%[4]。

②葉綠素含量的測定 參考張志良等[4]的方法，取待測葉片，用蒸餾水洗干凈，再用吸水紙吸干后，用直徑約5.5 mm的打孔器打下5～10片葉放入試管中，加入5 mL 80%的丙酮，5 mL二甲基亞砜，蓋好塞子，搖勻，于65℃保溫提取直至葉片變白為止，冷卻后，用80%的丙酮將提取液定容至25 mL，分別測663 nm和645 nm處的吸光度，用下列公式分別計算葉綠素a、葉綠素b以及總葉綠素的量[5～6]：Chla＝12.7A663-2.69A645；Chlb＝22.9A645-4.68A663；Chl（a+b）＝8.02A663+20.21A645。

2 結果與分析

2.1 Na2CO3脅迫對蠶豆幼苗鮮質量的影響

如圖1所示，不同Na2CO3處理6 d后，5 mmol/L Na2CO3處理蠶豆幼苗生長最好，鮮質量最大，顯著高于對照 （P＜0.05），為對照的172.5%；10，25 mmol/L Na2CO3處理時，鮮質量均高于對照，分別為對照的140.7%和137.9%；25 mmol/L Na2CO3處理時，鮮質量雖下降但與對照相比無顯著差異（P＞0.05），由此可見，蠶豆可以耐受一定范圍內的堿度，低濃度的Na2CO3處理促進了蠶豆幼苗生長，Na2CO3濃度超過25 mmol/L時將抑制蠶豆幼苗生長。

2.2 Na2CO3脅迫對蠶豆幼苗干質量、有機干質量和無機干質量的影響

與鮮質量相似，在5 mmol/L Na2CO3處理下，蠶豆的干質量、有機干質量和無機干質量達最大值，明顯高于對照（P＜0.05），分別為對照的176.2%，175.7%和178.3%。10，15 mmol/L Na2CO3處理時，干質量為對照的142.1%和134.9%，有機干質量和無機干質量均比對照有一定程度的增加，但差異不顯著；25 mmol/L Na2CO3處理時，干質量、有機干質量、無機干質量仍稍有增加（圖2），但無顯著差異（P＞0.05）。

2.3 Na2CO3脅迫對蠶豆幼苗地上部分肉質化程度的影響

如圖3所示，15 mmol/L Na2CO3處理促進蠶豆幼苗肉質化，植物體沒有缺水傷害發生，說明蠶豆有一定的稀鹽能力。25 mmol/L Na2CO3處理使蠶豆幼苗肉質化程度明顯下降。這說明Na2CO3濃度高到一定程度時，蠶豆就會出現生理失水現象。

2.4 Na2CO3脅迫對蠶豆幼苗葉綠素含量的影響

葉綠素是光合作用得以進行的重要物質之一，其含量的變化是光合速率以及植株受環境因素影響的重要反映。由圖4可見，Na2CO3脅迫處理6 d后，在Na2CO3濃度為5和10 mmol/L時，蠶豆葉片顏色濃綠，葉綠素總量增加 ，分別為對照的127.27%和138.18%，Na2CO3濃度為15 mmol/L時，蠶豆葉片顏色與對照相比變化不明顯，均呈現綠色。而當Na2CO3濃度為25 mmol/L時，少部分底部葉片呈現輕微的萎蔫發黃，葉綠素含量為對照的81.82%，且差異顯著（P＜0.05）。這表明25 mmol/L Na2CO3較嚴重地抑制了葉綠素的合成或促進了葉綠素的分解。

由圖4可見，葉綠素a含量在5 mmol/L Na2CO3處理時比對照略有升高但差異不顯著（P＞0.05）。10 mmol/L Na2CO3處理時比對照含量高且差異顯著（P＜0.05）。15 mmol/L Na2CO3處理與對照相比差別不明顯（P＞0.05），而25 mmol/L Na2CO3處理時比對照略有下降，差異不顯著（P＞0.05）。

葉綠素b含量的變化趨勢基本與葉綠素a相似，在10 mmol/L Na2CO3處理與對照相比升高明顯，差異顯著（P＜0.05）。但15，25 mmol/L Na2CO3處理與對照差異不明顯（P＞0.05)。

圖1 Na2CO3處理6 d后蠶豆幼苗整株鮮質量變化

圖2 Na2CO3處理6 d后蠶豆幼苗整株干質量、有機干質量和無機干質量的變化

圖3 Na2CO3處理6 d后蠶豆植株肉質化程度變化

Na2CO3脅迫下蠶豆幼苗葉綠素a/b隨著Na2CO3濃度的升高先升高后下降（圖5），5 mmol/L Na2CO3處理時，葉綠素a/b比對照略有升高，但差異不顯著（P＞0.05）。在10、15 mmol/L Na2CO3處理時，葉綠素a/b與對照相比雖有所下降，但差異不顯著 （P＞0.05）。25 mmol/L Na2CO3處理時葉綠素a/b低于對照，且與對照差異顯著（P＜0.05）。

圖4 Na2CO3處理6 d后蠶豆植株葉綠素含量變化

圖5 Na2CO3處理6 d后蠶豆植株葉綠素a/b的變化

3 小結與討論

用15 mmol/L Na2CO3處理6 d后，蠶豆幼苗不但沒有受到傷害，反而還促進了鮮干質量、有機無機質量、肉質化程度、葉綠素含量等基本生理指標，說明蠶豆具有較強的耐堿能力。但是，在高濃度25 mmol/L Na2CO3的處理下，蠶豆幼苗生長受到了抑制。

Na2CO3脅迫下蠶豆葉片發生黃化，且隨堿濃度遞增更加明顯，Chla、Chlb、Chl（a+b）的含量先升高后降低。說明低濃度Na2CO3可能促進蠶豆幼苗中葉綠素的合成，也可能與Na2CO3脅迫限制了蠶豆幼苗葉面積的增大有關[7]。Na2CO3濃度為15 mmol/L時，蠶豆葉片顏色與對照相比變化不明顯。25 mmol/L Na2CO3嚴重抑制了葉綠素的合成。

研究認為Chla/Chlb的變化能反映葉片光合能力大小，Chla/Chlb比值越大光合能力越強，隨著Na2CO3濃度的升高，Chla/Chlb先升高后下降，最高點出現在5 mmol/L Na2CO3處理時，15 mmol/L Na2CO3處理葉綠素a/b與對照無明顯差別，25 mmol/L Na2CO3處理葉綠素a/b比對照有所下降，說明高濃度Na2CO3使蠶豆光合能力降低。

[1]王寶山.逆境植物學[M].濟南：山東師范大學出版社，2004.

[2]吳成龍，尹金來，徐陽春，等.堿脅迫對菊芋幼苗生長及其光合作用和抗氧化作用的影響[J].西北植物學報，2006，26（3）：447-454.

[3]楊明峰，楊超，侯文蓮，等.NaCl和KCl脅迫對堿蓬根和地上部分生長的效應[J].山東師范大學學報：自然科學版，2002，3，17（1）:68-71.

[4]張志良.植物生理學實驗手冊[M].上海：上海科學技術出版社，1985.

[5]李合生.植物生理生化實驗原理和技術（1版）[M].北京：高等教育出版社，2000：260-261.

[6]鄒奇.植物生理學實驗指導[M].北京：中國農業出版社，2000：161-162，110-113.

[7]惠紅霞，許興，李守明.鹽脅迫抑制枸杞光合作用的可能機理[J].生態學雜志，2004，23（1）：5-9.

Effects of Na2CO3Stress on Growth and Chlorophyll Content of Vicia faba L.

LIU Xia
(Department of Life Science,Zaozhuang Colloge,Zaozhaung,Shandong 277160)

Four groups of young seedlings ofVicia fabaL.were treated with 5,10,15 and 25 mmol/L Na2CO3for 6 days, respectively.The fresh weight and dry weight,chlorophyll content and other physiological indices were measured.The main results showed that low concentration of Na2CO3promotes the fresh weight and dry weight ofVicia fabaL.,and high concentration of Na2CO3(25 mmol/L)inhibits its growth.Content of chlorophyll a,b,and a+b increased with the increase of Na2CO3concentration.And then decreased under the treatment with 25 mmol/L Na2CO3.Chlorophyll a/b increased significantly,it reached the peak value at 15 mmol/L Na2CO3concent and then decreased at 25 mmol/L Na2CO3concent.

Na2CO3stress;Vicia fabaL.;Growth of seedlings;Content of chlorophyll

10.3865/j.issn.1001-3547.2010.12.009

劉霞（1974-），女，實驗師，碩士，主要從事植物抗性生理研究，電話：0632-6065196，E-mail：liuxia@uzz.edu.cn

2010-01-06