藥用植物堿地膚響應(yīng)鹽堿脅迫的有機酸積累特點

麻瑩+張婕

摘 要：通過對堿地膚苗進(jìn)行鹽、堿處理，測定其各部位有機酸的含量，探討了堿地膚抵抗鹽堿環(huán)境的有機酸積累特點。結(jié)果表明，堿地膚不同部位的4種有機酸的含量明顯不同，而草酸是經(jīng)鹽、堿處理后莖葉部分積累的主要有機酸。

關(guān)鍵詞：有機酸；鹽堿脅迫；藥用價值；Hoagland營養(yǎng)液

中圖分類號：Q945.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）17-0111-02

東北的堿化土壤中含有中性鹽和堿性鹽。中性鹽和堿性鹽對植物造成的破壞作用分為鹽脅迫和堿脅迫。鹽脅迫主要包括離子和滲透脅迫；堿脅迫的情況比較復(fù)雜，除了包含離子脅迫和滲透脅迫外，還有堿性脅迫（高pH作用）。

一般情況下，東北堿化土壤的pH>10，只有少數(shù)植物能夠生存，例如堿地膚（Kochia sieversianus），它是一種能夠在高度堿化的土壤中生存的植物。此外，堿地膚還具有一定的藥用價值，其果實可入藥，有清熱、祛風(fēng)和止癢之功效。

當(dāng)植物遭受鉛、鎘和銅等重金屬脅迫時，往往會通過體內(nèi)積累有機酸或根系分泌有機酸來減輕毒害作用。盡管對有機酸和逆境脅迫的研究很多，但對有機酸與鹽、堿脅迫，特別是與堿脅迫關(guān)系的研究很少。對于抗鹽堿植物堿地膚，有機酸可能就是決定其耐鹽堿的重要代謝產(chǎn)物。在已有研究的基礎(chǔ)上，通過測定有機酸積累和分布的特點，以進(jìn)一步了解堿地膚適應(yīng)鹽堿環(huán)境的有機酸代謝特點。

1 材料和方法

1.1 植物培養(yǎng)和鹽、堿脅迫

堿地膚種子采于吉林省西部草原，采用砂培法培養(yǎng)，每天使用Hoagland完全營養(yǎng)液澆灌。將NaCl和Na2SO4按照等比例混合為鹽脅迫，將NaHCO3和Na2CO3按照等比例混合為堿脅迫。鹽、堿脅迫的總鹽度為200 mM。堿地膚苗培養(yǎng)6周后，選出9盆，并隨機分成3組，每組3盆，分為3次試驗。其中，1組為對照，另外2組分別為鹽脅迫和堿脅迫組。用含有相應(yīng)濃度的脅迫鹽的營養(yǎng)液作為處理液，對應(yīng)澆灌鹽、堿脅迫組；對照組只澆Hoagland營養(yǎng)液。處理時間為6 d，處理期間需人工遮雨。

1.2 樣品制備

處理結(jié)束后，取出全部幼苗。植株先后用自來水、蒸餾水沖洗，然后吸干水分。將堿地膚植株分為5部分，各部分稱取鮮重后，凍干，稱取干重。將凍干的材料粉碎、混勻后，用于有機酸含量的測定。

1.3 有機酸含量的測定

取100 mg干樣，加入10 mL的去離子水，經(jīng)數(shù)次提取、離心后，收集上清液備用。各種有機酸含量的測定均采用離子色譜系統(tǒng)（DX-300）和電導(dǎo)檢測器；草酸含量的測定采用離子交換柱（AS4A-SC），其他有機酸的測定采用離子排斥柱（ICE-AS6）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS 13.0軟件，多重比較采用LSD法，檢驗水平P<0.05.

2 結(jié)果

鹽、堿脅迫下堿地膚各部位均會不同程度地積累有機酸（如圖1、圖2、圖3和圖4所示）。在鹽脅迫條件下，除草酸外，各部位各種有機酸的含量變化很小，其有機酸的積累量低于堿

———————————————————————————

脅迫條件；在堿脅迫條件下，除草酸外，其他有機酸在堿地膚各部位均明顯增加（P<0.05）；在鹽、堿脅迫條件下，各種有機酸存在的主要部位也有所不同，草酸主要分布在成熟葉片，琥珀酸主要分布在根部，檸檬酸主要分布在幼莖和葉片，蘋果酸主要分布在莖部和根部。無論在對照組還是鹽、堿脅迫組，堿地膚體內(nèi)的草酸含量由高到低分的部位分別為成熟葉、幼葉、幼莖、老莖、根。

圖1 在鹽、堿脅迫下堿地 圖2 在鹽、堿脅迫下堿地

膚體內(nèi)檸檬酸的分布 膚體內(nèi)草酸的分布

圖3 在鹽、堿脅迫下堿地 圖4 在鹽、堿脅迫下堿地

膚體內(nèi)蘋果酸的分布 膚體內(nèi)琥珀酸的分布

3 討論

在非鹽、堿脅迫條件下，堿地膚體內(nèi)的草酸含量本身就很高，這可能就是堿地膚抵抗高pH脅迫的關(guān)鍵生理特點。植物體內(nèi)大量的草酸可以提高其容納Na+的能力，能在鹽、堿環(huán)境下保證堿地膚正常的生理代謝過程。盡管堿地膚各部位的草酸含量不同，但從整體看，草酸仍是堿地膚體內(nèi)的主要有機酸，同時，也是鹽、堿環(huán)境下有機酸積累的主要成分。由此可見，草酸在鹽堿環(huán)境中對維持堿地膚的正常生理過程具有重要意義，它是決定堿地膚耐受高pH的關(guān)鍵生理特性之一。

堿地膚不同部位各種有機酸的含量明顯不同。在鹽、堿環(huán)境下，草酸是堿地膚莖、葉部位積累的主要有機酸。禾本科抗鹽堿植物星星草主要以特異性積累檸檬酸來適應(yīng)堿脅迫環(huán)境。由此可見，堿地膚的有機酸積累特點與禾本科植物有明顯不同，在天然抗鹽堿植物中，可能存在著不同的有機酸代謝機制，值得我們深入研究。

參考文獻(xiàn)

[1]石德成，殷立娟.鹽（NaCl）與堿（Na2CO3）對星星草脅迫作用的差異[J].植物學(xué)報，1993，35（02）：144-149.

[2]鄭慧瑩，李建東.松嫩平原鹽生植物及鹽堿草地恢復(fù)[M].北京：科學(xué)出版社，1999.

[3]麻瑩，曲冰冰，郭立泉，等.鹽堿混合脅迫下抗堿鹽生植物堿地膚的生長及其莖葉中溶質(zhì)積累特點[J].草業(yè)學(xué)報，2007，16（04）：25-33.

[4]麻瑩，郭立泉，張淑芳，等.鹽堿脅迫下抗堿牧草堿地膚溶質(zhì)積累、分布特點及有機酸的生理貢獻(xiàn)[J].草業(yè)學(xué)報，2013，22（01）：193-200.

[5]Ma Y， Guo L Q， Wang H X.Accumulation， distribution， and physiological contribution of oxalic acid and other solutes in an alkali-resistant forage plant， Kochia sieversiana， during adaptation to saline and alkaline conditions[J].Journal of Plant Nutrition and Soil Science，2011，174（04）：655-663.

〔編輯：張思楠〕

Medicinal Plant Alkaloid Kochia Response Characteristics of Salinity Stress Accumulation of Organic Acids

Ma Ying， Zhang Jie

Abstract： Kochia seedlings alkali salt， alkali treatment， Determination of organic acids in its various parts， explores the alkali resistant kochia saline environment characterized by the accumulation of organic acids. The results showed that the alkali content of four kinds of organic acids in different parts of Kochia significantly different， and oxalic acid is through the salt， alkali treatment after part of the main stem and leaf accumulation of organic acids.

Key words： organic acids； salinity stress； medicinal value； Hoagland nutrient solution

摘 要：通過對堿地膚苗進(jìn)行鹽、堿處理，測定其各部位有機酸的含量，探討了堿地膚抵抗鹽堿環(huán)境的有機酸積累特點。結(jié)果表明，堿地膚不同部位的4種有機酸的含量明顯不同，而草酸是經(jīng)鹽、堿處理后莖葉部分積累的主要有機酸。

關(guān)鍵詞：有機酸；鹽堿脅迫；藥用價值；Hoagland營養(yǎng)液

中圖分類號：Q945.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）17-0111-02

東北的堿化土壤中含有中性鹽和堿性鹽。中性鹽和堿性鹽對植物造成的破壞作用分為鹽脅迫和堿脅迫。鹽脅迫主要包括離子和滲透脅迫；堿脅迫的情況比較復(fù)雜，除了包含離子脅迫和滲透脅迫外，還有堿性脅迫（高pH作用）。

一般情況下，東北堿化土壤的pH>10，只有少數(shù)植物能夠生存，例如堿地膚（Kochia sieversianus），它是一種能夠在高度堿化的土壤中生存的植物。此外，堿地膚還具有一定的藥用價值，其果實可入藥，有清熱、祛風(fēng)和止癢之功效。

當(dāng)植物遭受鉛、鎘和銅等重金屬脅迫時，往往會通過體內(nèi)積累有機酸或根系分泌有機酸來減輕毒害作用。盡管對有機酸和逆境脅迫的研究很多，但對有機酸與鹽、堿脅迫，特別是與堿脅迫關(guān)系的研究很少。對于抗鹽堿植物堿地膚，有機酸可能就是決定其耐鹽堿的重要代謝產(chǎn)物。在已有研究的基礎(chǔ)上，通過測定有機酸積累和分布的特點，以進(jìn)一步了解堿地膚適應(yīng)鹽堿環(huán)境的有機酸代謝特點。

1 材料和方法

1.1 植物培養(yǎng)和鹽、堿脅迫

堿地膚種子采于吉林省西部草原，采用砂培法培養(yǎng)，每天使用Hoagland完全營養(yǎng)液澆灌。將NaCl和Na2SO4按照等比例混合為鹽脅迫，將NaHCO3和Na2CO3按照等比例混合為堿脅迫。鹽、堿脅迫的總鹽度為200 mM。堿地膚苗培養(yǎng)6周后，選出9盆，并隨機分成3組，每組3盆，分為3次試驗。其中，1組為對照，另外2組分別為鹽脅迫和堿脅迫組。用含有相應(yīng)濃度的脅迫鹽的營養(yǎng)液作為處理液，對應(yīng)澆灌鹽、堿脅迫組；對照組只澆Hoagland營養(yǎng)液。處理時間為6 d，處理期間需人工遮雨。

1.2 樣品制備

處理結(jié)束后，取出全部幼苗。植株先后用自來水、蒸餾水沖洗，然后吸干水分。將堿地膚植株分為5部分，各部分稱取鮮重后，凍干，稱取干重。將凍干的材料粉碎、混勻后，用于有機酸含量的測定。

1.3 有機酸含量的測定

取100 mg干樣，加入10 mL的去離子水，經(jīng)數(shù)次提取、離心后，收集上清液備用。各種有機酸含量的測定均采用離子色譜系統(tǒng)（DX-300）和電導(dǎo)檢測器；草酸含量的測定采用離子交換柱（AS4A-SC），其他有機酸的測定采用離子排斥柱（ICE-AS6）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS 13.0軟件，多重比較采用LSD法，檢驗水平P<0.05.

2 結(jié)果

鹽、堿脅迫下堿地膚各部位均會不同程度地積累有機酸（如圖1、圖2、圖3和圖4所示）。在鹽脅迫條件下，除草酸外，各部位各種有機酸的含量變化很小，其有機酸的積累量低于堿

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脅迫條件；在堿脅迫條件下，除草酸外，其他有機酸在堿地膚各部位均明顯增加（P<0.05）；在鹽、堿脅迫條件下，各種有機酸存在的主要部位也有所不同，草酸主要分布在成熟葉片，琥珀酸主要分布在根部，檸檬酸主要分布在幼莖和葉片，蘋果酸主要分布在莖部和根部。無論在對照組還是鹽、堿脅迫組，堿地膚體內(nèi)的草酸含量由高到低分的部位分別為成熟葉、幼葉、幼莖、老莖、根。

圖1 在鹽、堿脅迫下堿地 圖2 在鹽、堿脅迫下堿地

膚體內(nèi)檸檬酸的分布 膚體內(nèi)草酸的分布

圖3 在鹽、堿脅迫下堿地 圖4 在鹽、堿脅迫下堿地

膚體內(nèi)蘋果酸的分布 膚體內(nèi)琥珀酸的分布

3 討論

在非鹽、堿脅迫條件下，堿地膚體內(nèi)的草酸含量本身就很高，這可能就是堿地膚抵抗高pH脅迫的關(guān)鍵生理特點。植物體內(nèi)大量的草酸可以提高其容納Na+的能力，能在鹽、堿環(huán)境下保證堿地膚正常的生理代謝過程。盡管堿地膚各部位的草酸含量不同，但從整體看，草酸仍是堿地膚體內(nèi)的主要有機酸，同時，也是鹽、堿環(huán)境下有機酸積累的主要成分。由此可見，草酸在鹽堿環(huán)境中對維持堿地膚的正常生理過程具有重要意義，它是決定堿地膚耐受高pH的關(guān)鍵生理特性之一。

堿地膚不同部位各種有機酸的含量明顯不同。在鹽、堿環(huán)境下，草酸是堿地膚莖、葉部位積累的主要有機酸。禾本科抗鹽堿植物星星草主要以特異性積累檸檬酸來適應(yīng)堿脅迫環(huán)境。由此可見，堿地膚的有機酸積累特點與禾本科植物有明顯不同，在天然抗鹽堿植物中，可能存在著不同的有機酸代謝機制，值得我們深入研究。

參考文獻(xiàn)

[1]石德成，殷立娟.鹽（NaCl）與堿（Na2CO3）對星星草脅迫作用的差異[J].植物學(xué)報，1993，35（02）：144-149.

[2]鄭慧瑩，李建東.松嫩平原鹽生植物及鹽堿草地恢復(fù)[M].北京：科學(xué)出版社，1999.

[3]麻瑩，曲冰冰，郭立泉，等.鹽堿混合脅迫下抗堿鹽生植物堿地膚的生長及其莖葉中溶質(zhì)積累特點[J].草業(yè)學(xué)報，2007，16（04）：25-33.

[4]麻瑩，郭立泉，張淑芳，等.鹽堿脅迫下抗堿牧草堿地膚溶質(zhì)積累、分布特點及有機酸的生理貢獻(xiàn)[J].草業(yè)學(xué)報，2013，22（01）：193-200.

[5]Ma Y， Guo L Q， Wang H X.Accumulation， distribution， and physiological contribution of oxalic acid and other solutes in an alkali-resistant forage plant， Kochia sieversiana， during adaptation to saline and alkaline conditions[J].Journal of Plant Nutrition and Soil Science，2011，174（04）：655-663.

〔編輯：張思楠〕

Medicinal Plant Alkaloid Kochia Response Characteristics of Salinity Stress Accumulation of Organic Acids

Ma Ying， Zhang Jie

Abstract： Kochia seedlings alkali salt， alkali treatment， Determination of organic acids in its various parts， explores the alkali resistant kochia saline environment characterized by the accumulation of organic acids. The results showed that the alkali content of four kinds of organic acids in different parts of Kochia significantly different， and oxalic acid is through the salt， alkali treatment after part of the main stem and leaf accumulation of organic acids.

Key words： organic acids； salinity stress； medicinal value； Hoagland nutrient solution

摘 要：通過對堿地膚苗進(jìn)行鹽、堿處理，測定其各部位有機酸的含量，探討了堿地膚抵抗鹽堿環(huán)境的有機酸積累特點。結(jié)果表明，堿地膚不同部位的4種有機酸的含量明顯不同，而草酸是經(jīng)鹽、堿處理后莖葉部分積累的主要有機酸。

關(guān)鍵詞：有機酸；鹽堿脅迫；藥用價值；Hoagland營養(yǎng)液

中圖分類號：Q945.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）17-0111-02

東北的堿化土壤中含有中性鹽和堿性鹽。中性鹽和堿性鹽對植物造成的破壞作用分為鹽脅迫和堿脅迫。鹽脅迫主要包括離子和滲透脅迫；堿脅迫的情況比較復(fù)雜，除了包含離子脅迫和滲透脅迫外，還有堿性脅迫（高pH作用）。

一般情況下，東北堿化土壤的pH>10，只有少數(shù)植物能夠生存，例如堿地膚（Kochia sieversianus），它是一種能夠在高度堿化的土壤中生存的植物。此外，堿地膚還具有一定的藥用價值，其果實可入藥，有清熱、祛風(fēng)和止癢之功效。

當(dāng)植物遭受鉛、鎘和銅等重金屬脅迫時，往往會通過體內(nèi)積累有機酸或根系分泌有機酸來減輕毒害作用。盡管對有機酸和逆境脅迫的研究很多，但對有機酸與鹽、堿脅迫，特別是與堿脅迫關(guān)系的研究很少。對于抗鹽堿植物堿地膚，有機酸可能就是決定其耐鹽堿的重要代謝產(chǎn)物。在已有研究的基礎(chǔ)上，通過測定有機酸積累和分布的特點，以進(jìn)一步了解堿地膚適應(yīng)鹽堿環(huán)境的有機酸代謝特點。

1 材料和方法

1.1 植物培養(yǎng)和鹽、堿脅迫

堿地膚種子采于吉林省西部草原，采用砂培法培養(yǎng)，每天使用Hoagland完全營養(yǎng)液澆灌。將NaCl和Na2SO4按照等比例混合為鹽脅迫，將NaHCO3和Na2CO3按照等比例混合為堿脅迫。鹽、堿脅迫的總鹽度為200 mM。堿地膚苗培養(yǎng)6周后，選出9盆，并隨機分成3組，每組3盆，分為3次試驗。其中，1組為對照，另外2組分別為鹽脅迫和堿脅迫組。用含有相應(yīng)濃度的脅迫鹽的營養(yǎng)液作為處理液，對應(yīng)澆灌鹽、堿脅迫組；對照組只澆Hoagland營養(yǎng)液。處理時間為6 d，處理期間需人工遮雨。

1.2 樣品制備

處理結(jié)束后，取出全部幼苗。植株先后用自來水、蒸餾水沖洗，然后吸干水分。將堿地膚植株分為5部分，各部分稱取鮮重后，凍干，稱取干重。將凍干的材料粉碎、混勻后，用于有機酸含量的測定。

1.3 有機酸含量的測定

取100 mg干樣，加入10 mL的去離子水，經(jīng)數(shù)次提取、離心后，收集上清液備用。各種有機酸含量的測定均采用離子色譜系統(tǒng)（DX-300）和電導(dǎo)檢測器；草酸含量的測定采用離子交換柱（AS4A-SC），其他有機酸的測定采用離子排斥柱（ICE-AS6）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS 13.0軟件，多重比較采用LSD法，檢驗水平P<0.05.

2 結(jié)果

鹽、堿脅迫下堿地膚各部位均會不同程度地積累有機酸（如圖1、圖2、圖3和圖4所示）。在鹽脅迫條件下，除草酸外，各部位各種有機酸的含量變化很小，其有機酸的積累量低于堿

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脅迫條件；在堿脅迫條件下，除草酸外，其他有機酸在堿地膚各部位均明顯增加（P<0.05）；在鹽、堿脅迫條件下，各種有機酸存在的主要部位也有所不同，草酸主要分布在成熟葉片，琥珀酸主要分布在根部，檸檬酸主要分布在幼莖和葉片，蘋果酸主要分布在莖部和根部。無論在對照組還是鹽、堿脅迫組，堿地膚體內(nèi)的草酸含量由高到低分的部位分別為成熟葉、幼葉、幼莖、老莖、根。

圖1 在鹽、堿脅迫下堿地 圖2 在鹽、堿脅迫下堿地

膚體內(nèi)檸檬酸的分布 膚體內(nèi)草酸的分布

圖3 在鹽、堿脅迫下堿地 圖4 在鹽、堿脅迫下堿地

膚體內(nèi)蘋果酸的分布 膚體內(nèi)琥珀酸的分布

3 討論

在非鹽、堿脅迫條件下，堿地膚體內(nèi)的草酸含量本身就很高，這可能就是堿地膚抵抗高pH脅迫的關(guān)鍵生理特點。植物體內(nèi)大量的草酸可以提高其容納Na+的能力，能在鹽、堿環(huán)境下保證堿地膚正常的生理代謝過程。盡管堿地膚各部位的草酸含量不同，但從整體看，草酸仍是堿地膚體內(nèi)的主要有機酸，同時，也是鹽、堿環(huán)境下有機酸積累的主要成分。由此可見，草酸在鹽堿環(huán)境中對維持堿地膚的正常生理過程具有重要意義，它是決定堿地膚耐受高pH的關(guān)鍵生理特性之一。

堿地膚不同部位各種有機酸的含量明顯不同。在鹽、堿環(huán)境下，草酸是堿地膚莖、葉部位積累的主要有機酸。禾本科抗鹽堿植物星星草主要以特異性積累檸檬酸來適應(yīng)堿脅迫環(huán)境。由此可見，堿地膚的有機酸積累特點與禾本科植物有明顯不同，在天然抗鹽堿植物中，可能存在著不同的有機酸代謝機制，值得我們深入研究。

參考文獻(xiàn)

[1]石德成，殷立娟.鹽（NaCl）與堿（Na2CO3）對星星草脅迫作用的差異[J].植物學(xué)報，1993，35（02）：144-149.

[2]鄭慧瑩，李建東.松嫩平原鹽生植物及鹽堿草地恢復(fù)[M].北京：科學(xué)出版社，1999.

[3]麻瑩，曲冰冰，郭立泉，等.鹽堿混合脅迫下抗堿鹽生植物堿地膚的生長及其莖葉中溶質(zhì)積累特點[J].草業(yè)學(xué)報，2007，16（04）：25-33.

[4]麻瑩，郭立泉，張淑芳，等.鹽堿脅迫下抗堿牧草堿地膚溶質(zhì)積累、分布特點及有機酸的生理貢獻(xiàn)[J].草業(yè)學(xué)報，2013，22（01）：193-200.

[5]Ma Y， Guo L Q， Wang H X.Accumulation， distribution， and physiological contribution of oxalic acid and other solutes in an alkali-resistant forage plant， Kochia sieversiana， during adaptation to saline and alkaline conditions[J].Journal of Plant Nutrition and Soil Science，2011，174（04）：655-663.

〔編輯：張思楠〕

Medicinal Plant Alkaloid Kochia Response Characteristics of Salinity Stress Accumulation of Organic Acids

Ma Ying， Zhang Jie

Abstract： Kochia seedlings alkali salt， alkali treatment， Determination of organic acids in its various parts， explores the alkali resistant kochia saline environment characterized by the accumulation of organic acids. The results showed that the alkali content of four kinds of organic acids in different parts of Kochia significantly different， and oxalic acid is through the salt， alkali treatment after part of the main stem and leaf accumulation of organic acids.

Key words： organic acids； salinity stress； medicinal value； Hoagland nutrient solution