鹽脅迫對尖果沙棗和大果沙棗膜脂過氧化和滲透調節的影響

張曉勉1,2，王 泳2*，高智慧2，陳婷婷3，李明良4

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鹽脅迫對尖果沙棗和大果沙棗膜脂過氧化和滲透調節的影響

張曉勉，王 泳，高智慧，陳婷婷，李明良

（1. 南京林業大學，江蘇 南京 210037；2. 浙江省林業科學研究院，浙江 杭州 310023；3. 浙江省寧波市北侖區大矸街道，浙江 寧波 315806；4. 浙江省桐廬縣莪山鄉政府，浙江 桐廬 311512）

用0%、0.4%、0.8%、1.2% 4種濃度NaCl溶液處理大果沙棗（）和尖果沙（）棗幼苗，鹽脅迫7、14、21、35 d后分別測定4種處理條件下大果沙棗幼苗和尖果沙棗幼苗葉片中可溶性糖和丙二醛的含量，研究鹽脅迫對沙棗膜脂過氧化和滲透調節的影響。結果表明：①0.4%NaCl溶液處理和0.8%NaCl溶液處理的兩種沙棗幼苗葉片中MDA濃度前期（尖果沙棗21 d內，大果沙棗7 d內）增幅較小，但隨著脅迫時間的延長，MDA濃度增幅變大，1.2%NaCl溶液處理的兩種沙棗幼苗葉片中MDA含量最高；②兩種沙棗幼苗0.4%、0.8%、1.2%三個NaCl溶液處理葉片中可溶性糖含量都高于對照水平。

沙棗幼苗；鹽脅迫；可溶性糖；丙二醛；滲透調節

大果沙棗（）、尖果沙棗（）隸屬胡頹子科胡頹子屬，為落葉喬木或小喬木，在我國主要分布于遼寧、河北、山西、河南、陜西、甘肅、內蒙古、寧夏、新疆、青海等地區的荒漠、半荒漠地帶，是抗風固沙、調節氣候、涵養水源、沙土保持、改良鹽堿地及綠化的重要樹種。

植物遭受鹽脅迫時，其生理功能會發生變化，鹽脅迫對植物造成的危害主要有離子毒害、滲透脅迫和營養失衡等。細胞膜是外界鹽離子進入細胞的第1道屏障，膜系統的完整性與植物耐鹽性呈正相關。在鹽脅迫條件下，丙二醛（MDA）含量的高低可作為細胞膜質損傷程度的參數。滲透調節一般由無機離子和有機親和物共同參與。細胞從外界吸收無機離子以降低胞內的滲透勢，同時細胞自身還合成許多有機小分子物質作為滲透調節劑（親和滲透劑），進一步降低了細胞的水勢，有機物質和無機離子協同作用，從而使胞內的水勢低于外界水勢，水分沿著水勢梯度由外向內流入胞內，保證了一系列生理活動的需要。本試驗以大果沙棗和尖果沙棗為材料，研究NaC1脅迫下兩種沙棗細胞膜脂過氧化和滲透調節的變化規律，為沙棗耐鹽性機理的研究提供資料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2009年1月，從新疆維吾爾自治區和田地區引進種子，3月播種在浙江省海寧市苗圃中，5月選沙棗幼苗移栽到浙江省林業科學研究院苗圃地，緩苗1個月后于6月移至盆中。

1.2 試驗設計

大果沙棗和尖果沙棗進行盆栽時，每盆栽種l株，每個品種共選取120株，以蛭石：珍珠巖：沙（2：2：1，體積比）的混合材料作為栽培基質，培養期間每3 ~ 5 d澆1次水，以保持土壤濕度，7月開始進行鹽脅迫實驗。有研究表明沙棗在含鹽量為0.8%的鹽漬土壤中能生長，故本實驗鹽分脅迫共設4個處理等級：對照（ck）、輕度鹽脅迫0.4%NaCl溶液、中度鹽脅迫0.8%NaCl溶液、重度鹽脅迫1.2%NaCl溶液。每個品種每個處理30株，共4個處理。針對每個處理定時定量分別澆灌含有0.0%、0.4%、0.8%、1.2%NaCI的Hoagland培養液，為避免鹽激，每天遞增0.4%，直至預定濃度，再以預定濃度澆灌。在鹽處理7、14、21、28、35 d時分別取樣進行各生理指標的測定，每個處理3個重復。

1.3 測定指標和方法

1.3.1 丙二醛（MDA）含量的測定 將幼苗從盆中小心取出，用無離子水沖洗干凈，取葉片1 g將其剪碎，加入10%三氯已酸（TCA）2 mL和少量石英砂，研磨；進一步加入8 mL TCL充分研磨，勻漿液以4 000×g離心10 min，上清液即為樣品提取液。吸取2 mL提取液，加入2 mL0.6%TBA液，混勻，在試管上加蓋塞，置于沸水中浴中沸煮15 min，迅速冷卻，離心。取上清液測定532 nm和450 nm下的OD值。對照管以2 mL水代替提取液。

1.3.2 可溶性總糖的提取 將幼苗從盆中小心取出，用無離子水沖洗干凈，在110℃烘箱烘15 min，然后調至70℃過夜。干葉片磨碎后稱取50 mg樣品倒入10 mL刻度離心管內，加入4 mL80%酒精，置于80℃水浴中不斷攪拌40 min，離心，收集上清液，其殘渣加2 mL80%酒精重復提2次，合并上清液。在上清液中加10 mg活性炭，80℃脫色30 min，定容至10 mL，過濾后取濾液測定。吸取上述酒精提取液1mL，加入5 mL蒽酮試劑混合，沸水浴煮10 min，取出冷卻。在625 nm處測OD值。從標準曲線上得到提取液中糖的含量。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對兩種沙棗葉片丙二醛含量的影響

在鹽分脅迫條件下，植物細胞，特別是葉綠體和線粒體中產生非脂性超氧化物自由基（·O，·OH），引發細胞膜系統中類脂不飽和脂肪酸的過氧化，產生過氧化物，進一步產生丙二醛。而脂質過氧化作用可產生自由基鏈式反應，使膜相分離，導致膜流動性下降，破壞膜的正常生理功能，同時作為過氧化產物的MDA本身對植物細胞有毒害作用，能降低SOD、POD和過氧化氫酶的活性，加劇過氧化作用，而且丙二醛能與蛋白質結合，使蛋白質（酶）的結構發生變化，催化功能喪失。

MDA作為脂質過氧化作用的產物，其含量的多少可以代表膜損傷程度的大小，并兼有反饋作用。從圖1和圖2中可以看出，0.4%、0.8%和1.2%NaCl溶液處理幼苗的葉片中MDA濃度在實驗的各個時期都高于對照水平，說明這三個處理的幼苗都不同程度的產生了細胞膜的損傷。有研究表明，高鹽分濃度能增加細胞膜透性，加快脂質過氧化作用，最終導致膜系統的破碎。1.2%NaCl溶液處理的沙棗幼苗葉片中MDA含量最高，說明其脂質過氧化作用最強，細胞膜破壞程度最嚴重。

圖1 尖果沙棗MDA濃度與鹽脅迫時間的關系

Figure 1 Relation of MDA content inwith treated time

Figure 2 Relation of MDA content inwith treated time

從圖1和圖2中還可以看出，0.4%、0.8%和1.2%NaCl溶液處理幼苗的葉片中MDA濃度隨著實驗時間的延長逐漸增高，但在整個過程中，各處理沙棗幼苗葉片中MDA濃度增長幅度不同。采用Duncan’s新復極差法對0.4%、0.8%和1.2%NaCl溶液處理下尖果沙棗和大果沙棗葉片MDA濃度與對照值進行差異檢驗，0.4%NaCl和0.8%NaCl溶液處理的兩種沙棗幼苗葉片MDA濃度前期（尖果沙棗21 d內，大果沙棗7 d內）與對照間差異不顯著，而處理后期（尖果沙棗21 d后，大果沙棗7 d后）與對照差異顯著。

分析原因可能為：在鹽脅迫條件下，沙棗可通過保護酶系統和滲透調節等適應性防御反應在一定程度上維持正常生長。特別是SOD、POD、CAT等抗氧化酶與其他一些非酶類抗氧化劑能在逆境脅迫中清除植物體內過量的活性氧，維持活性氧代謝平衡、保護膜結構，使細胞在鹽脅迫下所能忍受的活性氧水平存在一個閾值。在此閾值內，植株能提高抗氧化酶的活性，有效消除活性氧自由基所帶來的傷害；當超過這個閾值時，抗氧化酶活性就會下降，活性氧的積累量將超過其被清除的量，植株受到損害。因此，0.4%NaCl和0.8%NaCl溶液處理的兩種沙棗幼苗MDA濃度前期（尖果沙棗21 d內，大果沙棗7 d內），由于保護酶系統和滲透調節等適應性防御反應的作用，鹽脅迫傷害被減弱，作為膜損傷程度大小表征的MDA濃度增幅較小，但隨著脅迫時間延長，超過了適應性防御反應的能力，使細胞膜受到破壞，MDA濃度增幅隨之增加。

2.2 鹽脅迫對兩種沙棗葉片可溶性糖含量的影響

滲透調節能力是植物耐鹽所必須擁有的特點。植物有兩種滲透調節方式：一是在細胞中積累和吸收Na、K、Ca和Cl等無機離子；二是植物對鹽漬適應的同時還能在細胞中積累一定量的可溶性有機物質，作為滲透調節劑共同進行滲透調節，以適應外界的低水勢。滲透調節劑包括無機離子和有機親和性物質兩類，其中無機離子包括Na、K、Cl等。有機滲透調節劑包括可溶性糖如單糖、多糖、氨基酸及其衍生物、多元醇等。

從圖3和圖4中可以看出，兩種沙棗幼苗0.4%、0.8%、1.2% 3個NaCl溶液處理葉片中可溶性糖含量都高于對照水平。說明在鹽脅迫下，由于葉片細胞外的水勢低于細胞內，引起細胞失水，為維持細胞的正常生理代謝，細胞通過滲透調節，降低細胞內水勢。可溶性糖在鹽逆境中既是滲透調節劑，也是合成其他有機溶質的碳架和能量的來源，同時可在細胞內無機離子濃度過高時起保護酶類的作用。因此可以看出兩種沙棗幼苗在鹽脅迫條件下，通過增加可溶性糖等滲透調節劑的含量來提高逆境條件下植物細胞汁液濃度、降低細胞水勢、增強吸水功，達到滲透調節的作用。而且隨著鹽分含量的增加，可溶性糖等滲透調節劑含量逐漸增大。

采用Duncan’s新復極差法對0.4%、0.8%和1.2%NaCl溶液處理下尖果沙棗和大果沙棗葉片可溶性糖濃度與對照值進行差異檢驗：在剛開始（7 d）鹽脅迫時0.4%、0.8%和1.2%NaCl溶液處理的尖果沙棗葉片可溶性糖濃度與對照值沒有顯著差異，到了14 d時0.8%NaCl溶液處理和1.2%NaCl溶液處理才與對照間出現顯著差異（a = 0.05），到了21 d后出現了極顯著差異（a = 0.01），而0.4%NaCl溶液處理到了21 d后才與對照間出現了顯著差異（a = 0.05），隨后3種處理與對照的差異趨于穩定。而大果沙棗3種濃度處理開始時差異顯著，21 d后差異不顯著，隨后差異趨于穩定。這與MDA含量變化趨勢相似，說明在鹽脅迫前期沙棗通過增加可溶性糖含量等一系列適應性防御反應，使細胞所能忍受的活性氧水平保持在閾值內，但隨著時間的延長，鹽脅迫的破壞超過了沙棗適應性防御反應能力的閾值，滲透調節等適應性防御反應降低，可溶性糖含量增幅減小，細胞膜受到破壞。

圖3 尖果沙棗可溶性糖含量與鹽脅迫時間的關系

Figure 3 Relation of soluble sugar content inwith treated time

Figure 4 Relation of soluble sugar content inwith treated time

3 結論

（1）高鹽分能增加細胞膜透性，加強脂質過氧化作用，最終導致膜系統的破壞。MDA作為脂質過氧化作用的產物，其含量的多少可以代表膜損傷程度的大小，并兼有反饋作用。兩種沙棗幼苗3個濃度NaCl處理，葉片中MDA含量均高于對照，說明兩種幼苗葉片都不同程度的產生了細胞膜的損傷，1.2%NaCl溶液處理的兩種沙棗幼苗葉片中MDA含量最高，說明其脂質過氧化作用最強，細胞膜破壞程度最嚴重。

（2）在鹽脅迫條件下，沙棗通過保護酶系統和滲透調節等適應性防御反應使細胞所能忍受的活性氧水平存在一個閾值。在鹽脅迫實驗過程中，0.4%NaCl溶液處理和0.8%NaCl溶液處理的兩種沙棗幼苗葉片中MDA濃度前期（尖果沙棗21 d內，大果沙棗7 d內）增幅較小，但隨著脅迫時間的延長，MDA濃度增幅增大。說明實驗前期（尖果沙棗21 d內，大果沙棗7 d內），由于保護酶系統和滲透調節等適應性防御反應的作用，使細胞所能忍受的活性氧水平保持在閾值內，所以MDA濃度增幅較小，但隨著時間的延長，鹽脅迫的破壞能力超過了沙棗適應性防御反應能力的閾值，使細胞膜受到破壞，MDA濃度增幅變大。鹽脅迫對大果沙棗和尖果沙棗幼苗生長的影響也存在這種情況。

（3）滲透調節是植物耐鹽的一個重要方法。可溶性糖是很多植物的主要滲透調節劑。在鹽脅迫條件下，沙棗幼苗葉片通過可溶性糖等滲透調節劑進行滲透調節，來適應高鹽環境。在鹽脅迫前期，沙棗通過增加可溶性糖含量等一系列適應性防御反應，使細胞所能忍受的活性氧水平保持在閾值內，但隨著時間的延長，鹽脅迫的破壞能力超過了沙棗適應性防御反應能力的閾值，可溶性糖含量增幅減小，滲透調節等適應性防御反應降低，細胞膜受到破壞。

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Effect of Salt Stress on Membrane Lipid Peroxidation and Osmotic Adjustment inand

ZHANG Xiao-mian，WANG Yong，GAO Zhi-hui，CHEN Ting-ting，LI Ming-liang

（）

andseedlings were treated with concentrations of 0％, 0.4％, 0.8％, 1.2％NaCl, MDA and soluble sugar of seedlings were determined after 7,14,21 and 35 days．The results showed that MDA in the two species of seedlings treated with 0.4% and 0.8% NaCl increased a little at the early stage (within 21 days,within 7 days), but latter, MDA increased. And leaves of two species treated with 1.2% NaCl had the highest MDA content. Soluble sugar content in treated two species seedling was higher than that in the control.

;; salt stress; soluble sugar; MDA; osmotic adjustment

1001-3776（2012）04-0001-05

S793.3

A

2012-03-11；

2012-06-07

浙江省林業科研成果推廣項目（08A08）

張曉勉（1983－），男，河南南陽人，助理研究員，從事生態學研究；*通訊作者。