鹽堿脅迫對不同品種三葉草抗性生理特性的影響

桂枝，高建明

（天津農學院 農學與資源環境學院，天津 300384）

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鹽堿脅迫對不同品種三葉草抗性生理特性的影響

桂枝，高建明通信作者

（天津農學院 農學與資源環境學院，天津 300384）

摘 要：為了探討不同三葉草品種在鹽堿脅迫下苗期的生理特性，以7個三葉草品種為材料，研究了它們在不同濃度鹽堿脅迫下的丙二醛含量、脯氨酸含量、SOD活性的變化規律。結果表明：不同品種在不同鹽堿濃度下的丙二醛含量、游離脯氨酸含量和SOD 活性存在較大差異；7個品種的丙二醛、脯氨酸、SOD指標在8 g/L時達到最大值。白三葉、紅三葉和地三葉間的耐鹽堿性存在差異，白三葉在苗期的耐鹽堿性優于紅三葉和地三葉，但這一結論是否適合全生育期還應作進一步的深入研究。

關鍵詞：三葉草；鹽堿脅迫；丙二醛；脯氨酸；SOD

土壤鹽堿化是制約干旱區植被生長最主要的生態環境地質問題，也是土地資源利用的主要障礙因子之一。我國鹽堿土地達9 913萬hm2，主要分布在黃淮海平原、黃土高原及西北內陸區，東北平原和沿海地帶也有大面積的鹽堿地[1]。據天津市第二次土壤普查數據顯示，天津市具有的鹽堿地總面積為49.3萬hm2[2]，鹽土和鹽化土壤約占全市土壤總面積的42.3%[1]。從鹽化程度來看，天津市輕中度鹽堿土壤占到82.3%[3]，這為土壤的有效改良和利用提供了有利條件[4]。

在改良和利用鹽堿地的諸多方法中，種植耐鹽堿植物是一種經濟、有效的措施。三葉草屬（Trifolium L.）是豆科牧草中分布較廣的一個屬，在我國的大部分省區均有分布[5]。我國栽培利用較多的耐鹽堿植物有紅三葉、白三葉、雜三葉和地三葉等。由于三葉草生活力強，植株矮而匍匐，覆蓋度好，綠色期長，不需刈割，對土壤要求不高，所以現在常用于綴花草坪或斜坡綠化。在中度鹽堿化土壤上種植三葉草，不僅利用了大量的鹽堿荒地，增加了土壤的覆蓋度，還可以發揮其共生固氮的功能，進而改良土質。人們通常認為三葉草不耐干旱和鹽堿[6]，目前在耐旱方面的研究較多[7-11]，在耐鹽性方面多選擇研究NaCl脅迫[12-15]。為了研究三葉草在鹽堿脅迫下苗期的生理特性，本試驗選用7個生產中常見的三葉草品種作為試驗材料，雖然天津地區鹽堿土中主要含NaHCO3，但考慮到Na2CO3水解后的堿性大于NaHCO3，所以本試驗選用Na2CO3作為提供堿性脅迫的因子，而鹽脅迫因子仍然采用NaCl。通過考察7個三葉草品種苗期的生理生化反應，初步了解不同三葉草品種的耐鹽堿性，以便為篩選適合在鹽堿地上種植的三葉草研究提供一些基礎性的信息。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料購自西安百綠景觀設計有限責任公司，其中包括3個白三葉品種、2個紅三葉品種和2個地三葉品種，具體信息見表1。

表1 供試的7份三葉草材料

1.2 方法

試驗采用盆栽法，基質為河砂，完全隨機設計，每處理3盒，重復3次。鹽濃度設CK、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0和12.0 g/L共7個水平，其中，CK為濃度為1.0 g/L的Na2CO3，其他處理中的鹽堿由NaCl和Na2CO3組成，Na2CO3的濃度不變，NaCl濃度由低逐漸升高。首先，選取均勻、飽滿、無病蟲害的三葉草種子，用30%H2O2消毒4 min，蒸餾水沖洗3～5遍，濾紙吸干水分。因三葉草種子硬實率較高，所以用砂紙適度擦破種皮后備用。取發芽盒(12 cm×12 cm×5 cm)，內裝750 g清洗、滅菌過的河砂，加入Hoagland營養液(pH 5.7) 150 mL(約為河砂最大持水量的90%)，靜置2～3 h，待其擴散均勻。7個品種各取50粒種子均勻播種，深度為1 cm。播種后于人工氣候室內進行培育，白天溫度為(25±1) ℃，夜間溫度為(15±1) ℃，12 h光照，光照強度為300 μmol/(m2·s)。每隔1天定時稱其質量，并用1/2 Hoagland 培養液補足所缺水分。種子萌芽15 d后間苗，以保證每盒有25株生長一致的材料。生長45 d時，用1/2 Hoagland 培養液加1.0 g/L的Na2CO3配制不同濃度的鹽堿溶液以進行為期72 h的鹽堿脅迫處理。

1.3 測定項目及方法

處理72 h后，從每株三葉草上選取大小一致的一片復葉，混合后迅速進行各項指標的測定，每項測定指標重復3次。丙二醛含量的測定采用張志良等的方法[16]，脯氨酸含量的測定采用茚三酮比色法[17]，SOD酶活性的測定采用氮藍四唑(NBT)還原法[18]。

1.4 數據統計與分析

試驗數據用SPSS16.0進行統計分析，用Duncan方法進行多重比較（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 7個三葉草品種在鹽堿脅迫下的丙二醛含量變化

方差分析結果顯示，丙二醛含量在品種間(F ＝113.20，P＜0.05)、不同鹽堿濃度間(F ＝235.70，P＜0.05)及品種×鹽堿濃度間(F ＝214.96，P＜0.05)的差異均達顯著水平，表明不同品種在不同鹽堿濃度下的丙二醛含量存在較大差異。從圖1和表2、表3可以看出，7個品種受到鹽堿脅迫后丙二醛含量表現出大體相似的變化趨勢，但也略有差異。即：隨著脅迫濃度的增加，丙二醛含量逐漸增加；歌德、埃莫森、羅麗莎和安塔斯在2 g/L和8 g/L出現一小一大2個峰值；而海法、自由和雷神則僅在脅迫濃度為8 g/L時，丙二醛含量才出現一個明顯的峰值。其中，白三葉品種歌德增加的幅度最大，與對照相比，當脅迫濃度為8 g/L時，丙二醛含量是對照的2.99倍；當濃度繼續增加時，丙二醛含量依然保持在相對較高的水平；其余6個三葉草品種則是當濃度大于8 g/L時，丙二醛濃度迅速下降。由多重比較的結果可知(表2)，鹽堿濃度在6～10 g/L時，7個品種的丙二醛含量迅速增加后又下降，8 g/L時可能是大部分三葉草品種丙二醛含量變化的轉折點。

圖1 7個三葉草品種在鹽堿脅迫下的丙二醛含量變化

表2 不同濃度的鹽堿脅迫下三葉草中丙二醛、脯氨酸和SOD含量的Duncan多重比較

注：大寫字母表示0.05水平，下同

表3 不同三葉草品種在鹽堿脅迫下中丙二醛、脯氨酸和SOD含量的Duncan多重比較

2.2 7個三葉草品種在鹽堿脅迫下的脯氨酸含量變化

方差分析的結果顯示，脯氨酸含量在品種間(F ＝1.192×106，P＜0.05)、不同鹽堿濃度間(F ＝2.018×105，P＜0.05)及品種×鹽濃度間(F ＝2.875×104，P＜0.05)的差異均達顯著水平，表明不同品種在不同鹽堿濃度下的脯氨酸含量存在較大差異。從圖2可以看出，7個品種受到鹽堿脅迫后脯氨酸含量表現出相似的變化趨勢，即：隨著脅迫濃度的增加，脯氨酸含量逐漸增加；當脅迫濃度增加到8 g/L時，脯氨酸含量到達各自的峰值，之后迅速下降；按照脯氨酸含量的多少，7個品種大體可分為3類：第一類為3個白三葉品種，當濃度為8 g/L時，脯氨酸濃度處于較高的水平；第二類包括2個紅三葉品種（埃莫森、自由）和一個地三葉品種（安塔斯），脯氨酸濃度的峰值處于略低的水平；第三類僅有羅麗莎一個品種，雖然其脯氨酸濃度的峰值為對照的6.06倍，但卻是7個品種中脯氨酸含量最低的。由多重比較的結果可知（表2和表3)，與丙二醛含量的變化類似，當鹽堿濃度在6～10 g/L時，7個品種的脯氨酸含量迅速增加后又快速下降，8 g/L時可能是大部分三葉草品種脯氨酸含量變化的轉折點。由表3可知，同一類型的三葉草受到鹽堿脅迫時的反應類似，如白三葉品種（海法、歌德）以及紅三葉品種（埃莫森、自由）在受到鹽堿脅迫后的脯氨酸含量沒有差異，但不同種類的三葉草間差異相對較大。

圖2 7個三葉草品種在鹽堿脅迫下的脯氨酸含量變化

2.3 7個三葉草品種在鹽堿脅迫下的SOD酶活性變化

方差分析的結果顯示，SOD含量在品種間(F＝1.5×105，P＜0.05)、不同鹽堿濃度間(F＝2.271×104，P＜0.05)及品種×鹽濃度間(F＝1.334×103，P＜0.05)的差異均達顯著水平，表明不同三葉草品種在不同鹽堿濃度下的SOD含量存在較大差異。從圖3和表3可以看出，7個品種受到鹽堿脅迫后，SOD含量表現出大致相似的變化趨勢，即：隨著脅迫濃度的增加，SOD含量逐漸增加；當脅迫濃度增加到8 g/L時，到達各自的峰值，之后迅速下降；但7個品種的SOD活性仍略有差異。白三葉品種歌德的SOD含量仍然是7個品種中最高的；其次是海法、雷神、埃莫森和自由，這4個品種的SOD含量具有相似的單峰變化趨勢（升—降），且居于中間水平；第三類包括兩個地三葉品種，它們受到鹽堿脅迫時，SOD含量表現出“升—降—升—降”的雙峰變化趨勢。由表1可知，與丙二醛、脯氨酸含量的變化類似，當鹽堿濃度在6～10 g/L時，7個品種的SOD含量迅速增加后又快速下降，8 g/L是大部分三葉草品種SOD含量的峰值。

3 討論

本研究表明，白三葉、紅三葉和地三葉的耐鹽堿性存在差異，但總體來看，地三葉的耐鹽堿性相對較差，紅三葉居中，白三葉的整體表現較好，在白三葉中又以歌德的耐鹽堿性表現最優。這一結論與生產實際相吻合，即白三葉在我國大部分省區均有分布，紅三葉多在亞熱帶丘陵、平原或低山地區分布[5]。由于地三葉在我國的種植時間尚短，對它的了解較少。當然，在具體種植時應針對當地的土壤、氣候等情況選擇恰當的品種。此外，由于本試驗采用了砂配的方式，結果是否同樣適合土壤條件，白三葉在生長全過程中的耐鹽堿性是否優于紅三葉和地三葉，還需對更多的材料進行深入地評價和研究。

就試驗所選的三葉草品種來說，3個白三葉品種的整體表現要優于紅三葉品種和地三葉品種。這說明白三葉的抗逆性強、適應性好，這也與白三葉在我國大部分省區均有分布的現象相吻合。紅三葉的抗逆性差，耐寒性不如紫花苜蓿，耐濕、耐熱和耐寒性也較差，較難越夏[5]，故其分布范圍有限。地三葉適宜的地區最狹窄，僅能在冬季平均氣溫在7～13 ℃之間、夏季平均氣溫20～30 ℃之間、降雨量380～760 mm的地區生長，這使得地三葉的多樣性較小，適應性最低。加之地三葉因授粉后花梗及小花反轉向下延伸，并形成具錨形鉤爪的種球鉆入土中，收種較為困難，因此僅在我國云貴部分地區可以種植。若就白三葉而言，歌德和海法在8 g/L時的表現略好于雷神，但在整個生育期的綜合表現還有待于進一步考查。

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Study on Effect of Saline and Alkaline Stress on Resistance Physiological Characteristics of Different Clovers

GUI Zhi,GAO Jian-mingCorresponding Author
(College of Agronomy and Resource Environment,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384,China)

Abstract:In order to study the resistance physiological characteristics of different clovers in the saline and alkaline stress,7 clover varieties were selected to study their resistant physical features by malonaldehyde content,proline content and SOD activity under the saline and alkaline stress.The results showed that significant difference could be found among 7 clover varieties when the 3 physical index were inspected under different concentration gradients of saline and alkaline,and the maximum of 3 index could be seen separately when the concentration was 8 g/L.In conclusion,the resistance to the saline and alkaline stress of white clover is better than red clover and subterranean clover,but the further research should be done to examine the resistance to saline and alkaline in the whole growth period.

Key words:clover; stress of saline and alkaline; malonaldehyde; proline; SOD

通信作者：高建明（1971-），男，甘肅白銀人，副研究員，博士，主要從事飼用作物遺傳育種方面的研究。E-mail：gao11799713@163.com。

作者簡介：桂枝（1973-），女，山西太原人，副教授，碩士，主要從事飼草作物遺傳育種研究。E-mail：guizhi73@163.com。

基金項目：國家自然科學基金（青年）項目“苜蓿PIP3基因的遺傳研究變異、表達與功能”（31201840）；國家科技支撐計劃項目“優質多抗牧草新品種選育與良種繁育關鍵技術研究與示范”（2011BAD17B01）；天津市高等學校創新團隊培養計劃項目“作物品質及抗逆性的遺傳改良”（TD12-5017）

收稿日期：2015-08-20

文章編號：1008-5394（2016）01-0001-04

中圖分類號：Q945.78

文獻標識碼：A