鹽脅迫對半夏組培苗生長及生理指標的影響

陳陽春 張本厚 賈明良 陳集雙

摘要：采用組織培養方法，在培養基中添加NaCl提供鹽環境，分別用鹽濃度0、02%、04%、06%、08%、0%處理3種半夏，處理后60 d測定各指標。結果表明，隨著鹽濃度升高，3種半夏組培苗生長情況總體表現為速度緩慢、增殖系數下降、生物量減少；細胞內有機滲透物質總體表現為可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、丙二醛含量升高；總生物堿表現為先下降再升高；SOD酶活性呈上升趨勢；確定NaCl濃度為08%為半夏組培苗鹽脅迫的臨界濃度；低鹽濃度（02%）不影響半夏組培苗生長，半夏屬于輕度耐鹽植物；半夏耐鹽性篩選的直接指標為生長狀態、增殖系數、生物量、干物率，間接指標為可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、丙二醛、超氧化歧化酶活性；高鹽濃度（08%、0%）脅迫下，生物堿可作為半夏的耐鹽性篩選指標；耐鹽性大小順序為柳葉型半夏>多倍體桃葉型半夏>野生桃葉型半夏。

關鍵詞：三葉半夏；鹽脅迫；臨界濃度；耐鹽指標；組培苗；生長參數；生理指標

中圖分類號： S5672390文獻標志碼： A

文章編號：002-302（204）2-0062-05

土壤鹽漬化是全球性問題，它妨礙作物生長，限制作物高產潛力的發揮。中國鹽堿土地面積占可利用土地面積的488%[2]。充分利用光資源是農業生產的重要問題，篩選一些耐鹽作物是解決這一問題的重要途徑。三葉半夏[inellia ternata （Thunb） Breit]為天南星科半夏屬植物，是中國最常用的傳統藥材之一。由于環境脅迫和耕地資源減少，半夏資源蘊藏量和產量都在大幅下降[3]，從植物資源角度，篩選培育耐鹽新品種是開發利用鹽漬化土地的有效措施之一[4]。近年來，國內外在植物耐鹽性研究領域開展了大量工作，對多種作物種質資源進行了耐鹽性篩選[5-6]，并研究了植物耐鹽性的生理機制[7-9]和遺傳規律[0-]，取得了一定進展；但有關半夏鹽脅迫的研究尚未見報道。本研究論述了加倍體半夏與普通半夏在鹽脅迫下的生理響應，確定耐鹽性半夏篩選的臨界濃度及其耐鹽指標，旨在為進一步篩選耐鹽半夏品種以及在鹽漬地引種半夏提供理論依據。

材料與方法

材料

半夏外植體：筆者所在實驗室誘變育種得到的加倍體桃葉型三葉半夏（T2）、普通桃葉型三葉半夏（T2）、普通柳葉型三葉半夏（L2）。取半夏葉柄在固體培養基中培養0 d，取長勢較好的三葉半夏叢生芽，在無菌超凈臺上切去葉片和較長的葉柄，將大小為05～08 cm3的組織塊作為外植體。

2方法

將半夏外植體接種到含有不同鹽濃度的固體培養基中進行誘導，每瓶接5個外植體。在固體培養基中添加NaCl以提供鹽環境，設定的鹽濃度分別為0、02%、04%、06%、08%、0%，其中NaCl濃度為0的處理作為對照。接種后將組培瓶置于溫度（25±2） ℃、光照 2000～3000 Lx、光照周期 4 h/d 的條件下培養，60 d后隨機抽取，測定生理指標。

不同植物的耐鹽機理不盡相同，適應的鹽臨界點也大相徑庭[2]。本研究采用多指標的綜合評價方法，包括直接鑒定、間接鑒定。直接鑒定是對植物在逆境條件下所受的直接傷害程度進行的耐鹽性評價，主要指標有生物量、干物率、增殖系數以及外觀形態。間接鑒定是對植物進行快速、準確的耐鹽性評價方法，是用生理生化分析手段研究作物在鹽逆境條件下生理代謝過程中的物質變化而進行的耐鹽性評價，主要有可溶性糖、可溶性蛋白[3]、總生物堿[4]、游離脯氨酸、丙二醛[5]、超氧化物歧化酶（SOD）活性[6]等生理生化指標。

供試品種每個生長與生理指標的相對值（RV）計算方法為RV=（Xs/Xc）×00%。其中Xs為所測指標在鹽脅迫下每次重復的平均值，Xc是所測指標在對照條件下的平均值。

2結果與分析

2鹽脅迫對半夏組培苗生長參數的影響

2鹽脅迫對半夏組培苗生長狀態的影響

由表可知，隨著鹽濃度升高，半夏組培苗生長受到抑制。L2的生長狀態優于T2、T2，T2的生長狀態優于T2。在鹽濃度為02%時，組培苗的生長狀態與對照沒有太大區別；隨著鹽濃度升高，半夏生長狀態越來越差；當鹽濃度為08%、0%時，3種半夏組培苗生長受到嚴重抑制，但不會造成死亡（圖）。

22鹽脅迫對半夏組培苗增殖狀況的影響

隨著鹽濃度升高，半夏組培苗的增殖系數呈下降趨勢，下降幅度從高到低依次為L2>T2>T2。鹽濃度02%下的半夏組培苗增殖系數與對照無顯著差異；當鹽濃度超過02%時，半夏組培苗增殖系數顯著下降；鹽濃度為08%～0% 時半夏組培苗增殖系

[FK（W3][HT6H][Z]表鹽脅迫對半夏組培苗生長狀態的影響[HTSS][STBZ]

[H5][BG（！][BHDFG3，WK4，WK56W]

鹽濃度（%）半夏組培苗生長狀態

T2T2L2

0大部分葉片展開，部分處于葉片生長期，株系豐富葉片完全展開，株系豐富，葉柄粗壯，植株較矮葉片完全展開，株系充滿組培瓶，比T2、T2生長旺盛

02一半葉片展開，部分處于葉片生長期大部分葉片展開，部分處于葉片生長期大部分葉片展開，小部分處于葉片生長期

04大部分處于葉柄伸長期，小部分在叢生芽形成期大部分處于葉片生長期，小部分處于葉柄伸長期部分葉片展開，部分處于葉片生長期

06大部分處于叢生芽形成期，愈傷組織變大，呈黃綠色大部分處于葉柄伸長期，愈傷組織變大，呈黃綠色有幾張葉片將要展開，大部分處于葉柄伸長期

08小部分叢生芽存活，愈傷組織呈黃白色大部分叢生芽枯萎，愈傷組織稍微變大，呈黃白色部分叢生芽存活，愈傷組織呈黃色或綠色

0無叢生芽存活，底部呈白色疏松組織叢生芽幾乎枯萎，愈傷組織幾乎不增大，呈白色小部分叢生芽存活，底部呈黃白色疏松組織[H][BG）F][FK）]

數達到最小值（圖2）。

23鹽脅迫對半夏組培苗生物量的影響

隨著鹽濃度升高，半夏組培苗生物量呈先緩慢上升再下降的趨勢。T2變化幅度與T2相似，均高于L2。在鹽濃度為02%時3種半夏組培苗的生物量最高，并與其他處理有顯著差異；鹽濃度為04%～06%時，半夏組培苗生物量緩慢下降，3種半夏的下降趨勢類似；當鹽濃度為08%～0%時半夏組培苗生物量達到最低值，并趨于穩定（圖3）。

24鹽脅迫對半夏組培苗干物率的影響

隨著鹽濃度升高，半夏組培苗干物率呈上升趨勢。在鹽濃度02%時T2的干[CM（25]物率最高，與T2、L2存在顯著性差異；鹽濃度為04%、[CM）]

06%時，3種半夏組培苗干物率間無顯著差異；當鹽濃度為08%～0%時，3種半夏組培苗干物率達到最大值（圖4）。

22鹽脅迫對半夏組培苗生理指標的影響

[2]22鹽脅迫對半夏組培苗細胞內有機滲透調節物質的影響

22可溶性糖含量[2]

隨著鹽濃度升高，半夏組培苗可溶性糖含量呈上升趨勢，上升幅度從大到小依次為L2>T2>T2。當鹽濃度超過02%時，3種半夏的可溶性糖含量與對照存在顯著差異。對于T2處理，在鹽濃度為04%、06%時，可溶性糖含量無顯著差異，但是與其他處理有顯著差異；鹽濃度為08%～0%時，可溶性糖含量達到最大值。對于T2、L2處理，隨著鹽濃度升高，可溶性糖含量顯著增加，到鹽濃度為08%～0%時達到最大值（圖5）。

222可溶性蛋白含量

隨著鹽濃度升高，半夏組培苗可溶性蛋白含量呈上升趨勢。鹽濃度超過06%時，T2可溶性蛋白含量的升高幅度低于T2。鹽脅迫下T2的可溶性蛋白含量與對照存在顯著差異；鹽濃度為08%時達到最大值。鹽濃度超過02%時，T2的可溶性蛋白含量與對照存在顯著差異，且隨著鹽濃度升高，可溶性蛋白含量呈顯著升高趨勢。對于L2處理，鹽濃度超過02%時的可溶性蛋白含量與對照存在顯著差異；鹽濃度04%、06%時無顯著差異，但是與其他處理有顯著差異；鹽濃度為08%時達到最大值（圖6）。

223脯氨酸含量

隨著鹽濃度升高，脯氨酸含量呈上升趨勢，上升幅度大小依次為L2>T2>T2。在鹽脅迫下，3種半夏的脯氨酸含量與對照有顯著差異。鹽濃度02%、04%、06%下的脯氨酸含量無顯著差異，但不同材料處理間

有顯著差異。鹽濃度08%～0%時脯氨酸含量達到最大值（圖7）。

222鹽脅迫對半夏組培苗丙二醛含量的影響

隨著鹽濃度升高，半夏組培苗丙二醛含量呈先升高、后減小、再升高趨勢。鹽脅迫下半夏組培苗丙二醛含量與對照存在顯著差異。鹽濃度02%、04%、06%下的丙二醛含量沒有顯著差異，但不同處理間有顯著差異。鹽濃度08%～0%時丙二醛含量達到最大值（圖8）。

223鹽脅迫對半夏組培苗總生物堿含量的影響

隨著鹽濃度升高，半夏組培苗總生物堿含量總體上呈先減少、后增加趨勢。對T2處理而言，鹽濃度為02%、0%時總生物堿含量與對照無顯著差異，其他鹽脅迫濃度下與對照有顯著差異；鹽濃度06%時總生物堿含量含量最低。對T2處理而言，鹽濃度為02%時總生物堿含量與對照無顯著差異，其他鹽脅迫濃度下與對照有顯著差異；鹽濃度為04%時總生物堿含量最低。對L2處理而言，鹽脅迫下總生物堿含量與對照有顯著差異，鹽濃度為06%時總生物堿含量最低（圖9）。

224鹽脅迫對半夏組培苗抗氧化酶系統的影響

隨著鹽濃度升高，半夏組培苗SOD活性呈升高趨勢，升高幅度大小依次為L2>T2>T2。鹽脅迫下3種半夏SOD活性與對照有顯[CM（25]著差異。對T2處理而言，各鹽脅迫濃度下SOD活性沒有[CM）]

顯著差異。對T2處理而言，鹽濃度02%時的SOD活性與其他鹽濃度處理有顯著差異；鹽濃度04%、06%下的SOD活性沒有顯著差異，但與其他鹽脅迫處理有顯著差異；鹽濃度08%～0%時SOD活性達到最大值。對L2處理而言，各鹽濃度組之間有顯著性差異，鹽濃度0%時SOD活性達到最大值（圖0）。

3結論與討論

3鹽脅迫對半夏組培苗生長參數的影響

從鹽脅迫對半夏苗生長參數、增殖系數的影響可知，低濃度（小于02%）鹽脅迫對半夏組培苗的生長狀態無影響，且會使半夏組培苗的生物量、干物率增加，證明半夏幼苗生長需要一定濃度的Na、Cl-，這與韓志平等的研究結果[7]一致。本研究表明，隨著鹽濃度升高，半夏生長受到抑制，增殖系數、生物量大幅下降，這與劉國花的研究結論[8]一致，這是由于在鹽脅迫下，一些低濃度的營養元素供應不足。培養基中鹽離子濃度升高，會使培養基水勢降低，導致植株細胞失水，使干物率上升[9]。干物率變化較大的植株保水能力弱，耐鹽性也較弱；反之，干物率變化較小的植株保水能力強，耐鹽性也較強[20]。[2]隨著鹽濃度身高，半夏干物率呈上升趨勢。這4項參數可作為半夏耐鹽指標，耐鹽性能大小順序為L2>T2>T2。

32鹽脅迫對半夏組培苗生理指標的影響

32細胞內有機滲透物質與耐鹽性

可溶性糖是很多非鹽生植物的主要滲透調節劑[2]，也是合成碳架和能量的來源[22]。本研究中半夏組培苗可溶性糖含量隨著鹽脅迫強度增大而顯著增加，這與劉愛榮等在鹽芥上的研究結果[23]一致。植物細胞中蛋白質的合成代謝增強，合成更多蛋白質，參與滲透調節，使植物適應鹽脅迫環境，研究表明，植物在鹽脅迫下有新的蛋白合成[24-26]。本研究中鹽脅迫下半夏總蛋白含量呈上升趨勢，可認為是半夏適應鹽環境的一種自我保護機制，這與高吉寅等[27]、田曉艷等[28]的研究結果一致。植物脯氨酸含量是抗逆研究的常用指標。目前對脯氨酸積累的生理生態意義還未達成一致的看法。目前把脯氨酸積累的作用大致歸結為以下幾個方面：一是可作為細胞的有效滲透調節物質[2，25，29-35]；二是保護酶和膜的結構[2]；三是作為能源和呼吸底物，參與葉綠素的合成等[36]。本研究中鹽脅迫下半夏脯氨酸含量呈上升趨勢，可認為是體現上述3種意義。從鹽脅迫對細胞內有機滲透物質的影響可知，低鹽濃度（02%）對半夏無影響；中鹽濃度（04%、06%）、高鹽濃度（08%、0%）脅迫對半夏有顯著影響，可作為半夏的耐鹽指標。本研究中3種半夏在鹽脅迫下細胞內有機滲透物質含量變化不一致，說明對鹽脅迫的忍耐程度也不同，耐鹽性能大小順序為L2>T2>T2。

322丙二醛與耐鹽性

植物在逆境下往往發生膜脂過氧化作用，破壞膜的結構，積累許多有害的過氧化物[37]。丙二醛（MDA）是膜脂過氧化的主要產物之一，其含量可代表膜損傷的嚴重程度[38]。本研究表明，在鹽脅迫下，MDA含量隨著鹽濃度升高而增加，這與陶晶等[39]、張亞冰等[40]的研究結果一致。鹽脅迫下不同品種半夏的MDA含量變化不一致，說明其膜脂過氧化程度不同，造成的傷害程度不同，對鹽脅迫的忍耐程度也不同。本研究中鹽脅迫下MDA含量大小順序為T2>T2>L2，可見耐鹽性能大小順序為L2>T2>T2。

323總生物堿與耐鹽性

在半夏化學成分中，生物堿具有明顯的生物活性，是半夏藥理作用的主要有效成分。藥材中生物堿含量是評價藥材質量的重要指標之一[4]。但是目前關于鹽脅迫對植物總生物堿影響的報道極少，王景艷認為，鹽脅迫可以提高長春花幼苗的生物堿產量[4]。逆境可以增加植物生物堿的積累，原因可能是在逆境條件下，植物體內的自由氨基酸含量升高，從而為生物堿的合成提供原料。本研究表明，在中低濃度鹽脅迫下，半夏生物堿含量降低，說明中低濃度鹽脅迫影響半夏品質；在高鹽濃度下，半夏生物堿含量逐漸增加，說明高濃度鹽脅迫可以促進生物堿產量提升。

324抗氧化酶活性與耐鹽性

植物細胞內抗氧化酶可以在一定程度上抵御各種環境因子造成的氧化脅迫。其中SOD是保護植物細胞免受自由基傷害的第一道防線[42]，它普遍存在于植物中。SOD主要調控O-2和H2O2的含量，從而避免形成對植物更具危害性的OH-[43]。本研究中，鹽脅迫下半夏SOD活性呈上升趨勢。鹽脅迫促進SOD活性升高的報道也見于一些其他植株中，如鹽脅迫促進了水稻SOD活性的提高[44]；鹽脅迫提高耐鹽植株的SOD活性[45]，且不同品種間存在差異，耐鹽植物SOD活性上升更高；Neto等發現，鹽脅迫導致耐鹽植株葉中的SOD活性上升大于敏感株[46]。本研究中，鹽脅迫下半夏SOD活性上升幅度大小順序為L2>T2>T2，可見耐鹽性能大小順序為L2>T2>T2。

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