復鹽脅迫對結縷草ZoysiaWilld.生理和生長的影響研究

胡化廣　張振銘　吳東德　孫同興

摘 要 以鹽生植物溝葉結縷草（Zoysia matrella）和非鹽生植物中華結縷草（Zoysia sinica）為材料，研究了0.5%復鹽脅迫對其過氧化氫酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性、可溶性總糖和游離脯氨酸含量、相對電導率和葉片相對含水量以及相對生長率和坪用價值的影響。結果表明：鹽脅迫過程中2種結縷草的CAT活性、脯氨酸含量和葉片相對電導率逐漸增加；相對生長率、坪用質量、SOD活性、可溶性總糖含量呈現先增加后降低趨勢；而葉片相對含水量逐漸下降。2種結縷草相比較，鹽脅迫過程中溝葉結縷草能保持較大的SOD和CAT酶活性，積累較多的滲透調節物質，保持較好的細胞膜完整性和持水能力，從而表現出較大的相對生長率和坪用質量，這也可能是溝葉結縷草更耐鹽的原因。

關鍵詞 結縷草；復鹽脅迫；生理；生長

中圖分類號 S543.9 文獻標識碼 A

Abstract It is important to study the effects of salt stress on plant physiology and growth to reveal the mechanisms of plant salt tolerance and cultivation management. This paper took Zoysia matrella and Zoysia sinica as the test materials to study the CAT and SOD activity， the content of total soluble sugar and proline， relative electrical conductivity， leaf water content，relative growth rate and turfgrass quality under 0.5% mixed salt stress. The results showed as the following： CAT activity， the content of proline and relative electrical conductivity of the two Zoysiagrasses increased gradually； the relative growth rate， turfgrass quality， SOD activity and content of TSC of the two Zoysiagrasses increased firstly and then decreased； leaf water content decreased gradually. Z. matrella had larger SOD and CAT activity， accumulated more osmotic adjustment substances， maintained good cell membrane integrity and water holding capacity， and showed larger relative growth rate and the turfgrass quality during salt stress compared with Z. sinica，this may be the reasons that Z. matrella was more resistant to salt stress.

Key words Zoysia Willd.； mixed salt stress； physiological indexes； growth

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.07.008

土壤鹽堿化是一個世界性的問題，全球鹽堿地面積近9.6×108 hm2；我國有鹽漬地3.47×107 hm2，相當于耕地面積的1/3[1]；江蘇沿海灘涂是重要的鹽堿地類型之一，面積約5 100 km2，占全國灘涂面積的1/4。土壤中可溶性鹽分過多，會對植物造成傷害[2]。土壤鹽堿化已經成為影響農作物生長及產量的重要因子之一，有關植物對鹽逆境適應能力的研究已成為全球關注的熱點。

土壤鹽堿化地區植被稀少，生態系統脆弱，嚴重制約了當地環境建設和經濟的可持續發展。草坪作為園林綠化的重要組成部分，對城市環境起著保護、改善和美化的積極作用，其數量和質量已成為衡量當地園林綠化水平和環境質量的標準[3]。結縷草屬植物是起源于我國的優良暖季型草坪草，具有非常強的抗逆性，耐旱，耐鹽堿，病蟲害少，耐磨性、耐寒性較強，在低水平養護下亦有不俗的表現，是國內外公認的典型環保型草坪草，可廣泛應用于觀賞草坪、休憩草坪、運動草坪以及保土草坪上。結縷草屬植物的葉片厚硬而近革質，葉肉組織中還具有雙細胞的鹽腺，其中大穗結縷草、結縷草和溝葉結縷草3 個種被列為鹽生植物[4]。研究表明結縷草屬植物的耐鹽性存在豐富的遺傳變異[5-10]，離子的選擇性吸收和區域化分布以及有機物質與鹽離子的滲透調節是結縷草屬植物耐鹽的主要機制[11-12]。這些研究多數是在模擬鹽脅迫環境下進行的，且大都采用單鹽脅迫，由于模擬環境和鹽堿地實際環境有很大的差異，因此不同環境下得出的結論可能存在較大差異。鹽堿地上各種離子成分非常復雜，包括Na+、Cl-、SO42-等，通過灘涂原土進行鹽脅迫實驗得出的結果才更可靠。

本研究以鹽生植物溝葉結縷草和非鹽生植物中華結縷草為試驗材料，將其種植在含鹽量0.5%的灘涂鹽堿土上進行鹽脅迫，研究復鹽脅迫對其過氧化氫酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性、可溶性總糖（Total Soluble Suger，TSC）和脯氨酸（Proline，Pro）含量、相對電導率和葉片相對水含量以及生長指標相對生長率和坪用質量的影響，研究結果將為抗鹽草坪草的選育、引種、應用和在鹽堿地區的開發、建植與管理提供試驗依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

取直徑為13.00 cm的2種結縷草的草皮塊種植于高為15.00 cm，盆口直徑為14.00 cm的不透水花盆中，每份材料種植8盆，其中4盆用作鹽處理，4盆用作對照。鹽脅迫處理的栽培基質為取自鹽城灘涂的原土，經反復混合，使其鹽濃度（電導率）保持在0.5%左右，將栽培基質裝入培養盆中，壓實壓平，將草皮塊種植于栽培基質上，對照采用不含NaCl的壤土培養。在室溫[培養溫度（25±5）℃]培養，每周澆灌500 mL水。栽培結束后對各盆材料進行修剪，使其距盆口3.00 cm，在栽培后的4、8、12、16、20 d進行相對生長率測定和坪用質量評分，然后取葉片測定生理指標。

1.1.1 相對生長率和坪用價值評價方法 用直尺測量結縷草每個重復的垂直生長高度，把測得的各處理生長高度除以對照的生長高度，求得的數值即為相對生長率。坪用價值評價采用9級制，參照NTEP（the National Turfgrass EvaluationProgram，美國國家草坪評比項目）標準，對每盆結縷草的密度、質地、顏色和均勻性進行評分。采取3人評價小組分別對每盆結縷草各個指標進行打分。最好質量為9分，6分為可以接受的草坪質量，0分為草坪死亡，最后得分越高，坪用價值越高。

1.1.2 生理指標測定方法 CAT活性測定采用紫外吸收法，SOD活性測定采用氮藍四唑法，可溶性總糖含量采用蒽酮比色法，脯氨酸含量測定采用酸性茚三酮法，葉片相對電導率采用電導儀法。這些指標的具體測定方法參照李合生的《植物生理生化試驗原理和技術》[13]一書。葉片含水量測定取不同鹽脅迫天數和對照的結縷草葉片，清潔葉片表面并稱其鮮重，將其置于烘箱中于105 ℃殺青15 min，然后80 ℃烘干至恒重，并稱干重，按下列公式計算葉片相對含水量[14]：

葉片相對含水量/%=（鮮重-干重）/鮮重×100

1.2 數據處理

數據采用Microsoft Excel 2007和Spss20.0進行處理。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對2種結縷草相對生長率和坪用價值的影響

在鹽脅迫初期（4～8 d），溝葉結縷草和中華結縷草的相對生長率均增加（圖1-A），說明短期的鹽脅迫有助于促進結縷草的生長。8 d后隨著鹽脅迫時間的延長，2種結縷草的相對生長率均呈逐漸下降趨勢，在鹽脅迫的16 d和20 d，中華結縷草的相對生長率顯著小于溝葉結縷草的相對生長率（p<0.05）。

2份結縷草在鹽脅迫4～8 d坪用質量略有升高，8 d后坪用質量逐漸降低，在鹽脅迫的20 d，溝葉結縷草的坪用價值仍能保持可以接受的水平（6分），但是中華結縷草的坪用價值已經降低到6分以下（圖1-B）。

2.2 鹽脅迫對2種結縷草CAT和SOD酶活性的影響

溝葉結縷草和中華結縷草鹽脅迫過程中CAT酶活性變化如圖2-A所示。從圖2-A可看出，隨著鹽脅迫時間的延長，2種結縷草的CAT活性呈逐漸增加的趨勢。在鹽脅迫的第4天，2種結縷草的CAT活性雖有增加，但與對照相比沒有顯著的差異（p>0.05）。在鹽脅迫的第8天，溝葉結縷草CAT活性比對照增加了12.87%，中華結縷草的CAT活性比對照增加了12.78%；這時，鹽脅迫處理的溝葉結縷草和中華結縷草的CAT活性均顯著高于相應的對照（p<0.05），但是它們之間沒有顯著差異（p>0.05）。到了鹽脅迫的第12天，溝葉結縷草CAT活性比對照增加了41.67%，中華結縷草的CAT活性比對照增加了26.07%，這時溝葉結縷草和中華結縷草的CAT活性不但顯著高于各自的對照（p<0.05），而且鹽處理溝葉結縷草的CAT活性也顯著的高于中華結縷草的CAT活性（p<0.05）。在鹽脅迫的第16天和20天，鹽脅迫處理的2份結縷草的CAT活性繼續升高，且差異顯著（p<0.05）。

鹽脅迫過程中，2種結縷草的SOD活性變化與CAT活性變化趨勢不同（圖2-B），SOD活性變化呈現出先增加后降低的趨勢。在鹽脅迫的前12 d，SOD酶活性逐漸上升，到第12天時SOD活性達到峰值，此時，溝葉結縷草的SOD活性比對照增加了35.18%，中華結縷草的SOD活性比對照增加了28.69%，活性均顯著大于對照（p<0.05），處理之間也呈現出顯著差異（p<0.05）。12 d以后，2種結縷草的SOD活性逐漸下降，在16 d和20 d溝葉結縷草的SOD活性略大中華于結縷草的SOD活性，但無顯著差異（p>0.05）。

2.3 鹽脅迫對2種結縷草可溶性總糖和脯氨酸含量的影響

鹽脅迫期間，2種結縷草的可溶性總糖含量變化見圖3-A。從圖3-A可看出，鹽脅迫過程中，2種結縷草的可溶性總糖呈現先增加后降低的趨勢。在鹽脅迫的4～12 d，可溶性總糖逐漸增加，其中在第4天和第8天，鹽處理的2種結縷草的可溶性總糖含量均顯著地高于各自的對照（p<0.05）；但是它們之間無顯著的差異（p>0.05）。到12 d 2種結縷草的可溶性總糖含量均達到峰值，此時，溝葉結縷草的可溶性總糖含量比對照增加了34.78%，中華結縷草的可溶性總糖比對照增加了22.73%，且差異顯著（p<0.05）。12～20 d可溶性總糖含量逐漸降低，在16 d 和20 d時，溝葉結縷草的可溶性總糖含量顯著高于中華結縷草的可溶性總糖含量（p<0.05）。

鹽脅迫期間，2種結縷草的脯氨酸含量呈現逐漸增加的趨勢，從第4天開始，鹽處理的2種結縷草的脯氨酸含量便顯著高于各自對照（p<0.05）。在第4、8、12天和第16天，處理間的脯氨酸含量沒有顯著差異（p>0.05），20 d溝葉結縷草的脯氨酸含量顯著高于中華結縷草的脯氨酸含量（p<0.05）（圖3-B）。

2.4 鹽脅迫對2種結縷草葉片相對電導率和相對含水量的變化

鹽脅迫過程中，2種結縷草的相對電導率見圖4-A。從圖4-A可看出，2種結縷草的葉片相對電導率在鹽脅迫過程中呈現逐漸增加的趨勢。在鹽脅迫的第4天，溝葉結縷草和中華結縷草相對電導率雖有升高，但與對照均無顯著差異，處理間也無顯著差異（p>0.05）。在第8天時中華結縷草的相對電導率與對照相比沒有顯著差異（p>0.05），但是溝葉結縷草的相對電導率顯著高于對照和鹽處理中華結縷草的相對電導率（p<0.05）。在鹽脅迫的12、16、20 d，2種結縷草的相對電導率不但高于對照，而且中華結縷草的相對電導率顯著高于溝葉結縷草的相對電導率（p<0.05）。

鹽脅迫過程中，2種結縷草的葉片相對含水量呈逐漸下降趨勢（4-B）。中華結縷草從第4天開始，相對含水量顯著低于對照（p<0.05），而溝葉結縷草從第8天開始，相對含水量顯著低于對照（p<0.05），在16 d和20 d處理的溝葉結縷草相對含水量顯著大于中華結縷草的相對含水量（p<0.05）。

3 討論

鹽脅迫是影響植物生長的重要因素，在鹽脅迫下，土壤中的滲透勢降低，植物根系吸水困難，造成生理干旱。組織失水作為各種脅迫均可引發的生理反應，是植物首先要克服的[15]；因而，在各種脅迫下植物維持水分平衡的機理一直是抗逆研究的熱點[16]。

高等植物對鹽逆境的適應是一個綜合的生物調節過程，需要各種生理生化過程的協同作用，而非某種單一的過程就能夠使植物成功地抵御鹽逆境[17]。CAT和SOD是生物演化過程中建立起來的細胞抵御活性氧傷害的生物酶促防御系統的關鍵酶，在清除超氧自由基、過氧自由基、羥自由基等方面起重要作用[18]。研究發現，鹽脅迫對溝葉結縷草和中華結縷草葉片生理上產生了不同的影響。在鹽脅迫過程中，2種結縷草的CAT活性不斷增加，SOD酶活性出現先增加后降低的趨勢，整個脅迫過程中溝葉結縷草的CAT和SOD活性始終大于中華結縷草，說明溝葉結縷草有更強的清除活性氧能力。這與魯艷[19]，薛秀東[20]等的結論一致。在遭受逆境脅迫時，細胞會發生代謝變化，積累滲透調節物質，可溶性總糖和游離脯氨酸是植物體內2種重要的滲透調節物質，在提高植物對各種環境脅迫因子抗性、調節植物對環境脅迫的適應性等方面起著非常重要的作用[21-22]。2種結縷草的可溶性總糖先增加后降低，脯氨酸含量逐漸增加，但是溝葉結縷草的可溶性總糖和脯氨酸含量始終大于中華結縷草，表明溝葉結縷草在鹽脅迫過程中有較強的滲透調節能力。這與Zhang和Shi的研究結果類似[23]。細胞質膜的透性是反映膜脂過氧化作用強弱和質膜破壞程度的重要指標[24]，2種結縷草的相對電導率逐漸上升，中華結縷草的相對電導率增加幅度較大，說明鹽脅迫對中華結縷草的細胞膜影響較大。Cao[25]等在馬鈴薯的耐鹽性的研究中也發現了類似現象。植物生理特征的變化會引起生長特征的變化，造成生長減緩和景觀質量下降。相對生長率和坪用質量是植物體內各種生理指標的綜合體現，試驗過程中2種結縷草相對生長率和坪用質量在脅迫初期上升，隨后下降，說明短暫的鹽脅迫可以促進結縷草的生長，隨著脅迫時間的延長，對結縷草生長產生了抑制作用。

綜上所述，在鹽脅迫過程中，溝葉結縷草具有較強的活性氧清除能力，較大的滲透調節，在鹽脅迫下能保持較高的葉片含水量，相對生長率、坪用質量以及較低的細胞膜透性，這可能是溝葉結縷草更耐鹽的原因。

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