鹽脅迫對不同品種草莓苗期生長和生理特性的影響

張慶華+曾祥國+韓永超+向發云+過聰+陳豐瀅+顧玉成

摘要：以3個草莓（Fragaria×ananassa）品種[甜查理、晶瑤及其雜交種晶玉（甜查理×晶瑤）]為材料，研究鹽脅迫對不同草莓品種幼苗生長和生理特性的影響。結果表明，100 mmol/L NaCl處理15 d后，鹽害指數甜查理>晶玉>晶瑤；3個草莓品種相對電導率、MDA含量均較對照極顯著增加（P<0.01）；POD和CAT活性均較對照極顯著降低（P<0.01），但SOD活性晶玉和晶瑤較對照均無顯著差異。其各生理指標變化幅度均為甜查理>晶玉>晶瑤。以上結果表明，晶瑤具有較好的耐鹽性，甜查理耐鹽性較差。

關鍵詞：草莓（Fragaria×ananassa）；鹽脅迫；鹽害指數；生理特性

中圖分類號：S668.4；Q945.78 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）23-4555-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.23.035

Abstract： The growth and physiological characteristics were studied in three strawberry varieties[Sweet Charlie，Jing Yao，Jing Yu（Sweet Charlie×Jing Yao）] of seedling stage under salt stress. The results showed that，after 15 d treatment under salt stress with 100 mmol/L NaCl，salt injury index of three strawberry varieties was Sweet Charlie>Jing Yu>Jing Yao. Compared with the control，electrolyte leakages and MDA contents of three strawberry varieties were very significantly increased（P<0.01），and the activities of peroxidase（POD） and catalase（CAT） were very significantly decreased（P<0.01）；nevertheless，there were no significantly difference among the activities of superoxide dismutase（SOD） of Jing Yu，Jing Yao and the control（P<0.05）. The range of physiological indexes variations was Sweet Charlie>Jing Yu>Jing Yao. The results were concluded that Jing Yao showed stronger salt stress and Sweet Charlie showed weaker salt stress.

Key words： strawberry（Fragaria×ananassa）； salt stress； salt injury index； physiological characteristics

草莓是中國栽培的主要經濟作物之一，多采用設施連作栽培模式。在中國設施栽培中，農民為追求產量，常過量施肥，導致土壤次生鹽漬化日益嚴重，對草莓生長、發育、品質和產量產生了不良影響[1，2]。目前，土壤次生鹽漬化已成為制約設施草莓栽培的重要障礙因子之一，因此進行草莓抗鹽生理特性研究對草莓耐鹽品種選育和抗鹽栽培生產的理論指導具有重要意義。在逆境條件下，植物細胞膜內自由基代謝平衡被破壞，產生活性氧自由基（H2O2、O2-等），過剩自由基會引發或加劇膜質氧化作用，破壞細胞膜系統的完整。抗氧化酶可以清除植物內源自由基，使植物具有一定的抗性[3，4]。雖然已有研究報道了鹽脅迫下草莓相關生理指標的變化[1，5]，但鮮見關于草莓品種親本及其雜交后代耐鹽性機制方面的報道。為此，試驗以3個草莓品種[甜查理、晶瑤及其雜交種晶玉（甜查理×晶瑤）]為材料，研究鹽脅迫對其幼苗膜脂過氧化和抗氧化酶活性的影響，以期為進一步研究草莓耐鹽性機制和選育耐鹽品種奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

草莓（Fragaria×ananassa）供試品種為甜查理、晶瑤、晶玉。試驗在湖北省農業科學院溫室大棚進行，選取不同品種草莓4～5葉1心，健壯的一年生匍匐莖苗，栽于直徑20 cm的塑料缽中培養，每缽1株，培養基質為草莓育苗用土，培養期間每5 d澆1次水，植株培養30 d后進行鹽脅迫處理。用含有100 mmol/L的NaCl澆灌，每3 d澆灌1次，處理15 d，以去離子水處理的為對照，取其葉片用于各項指標的測定。加鹽處理前5 d控制澆水，以利鹽水在干燥培養土中迅速擴散均勻。每盆每次加入2 L，以保證滲出液與處理液鹽濃度的電導率一致。

1.2 方法

1.2.1 鹽害指數的統計 鹽脅迫處理15 d后，統計鹽害指數。鹽害指數=∑[（級數×株數）/（5×總株數）]。鹽害分級：0級為無鹽害癥狀；1級為輕度鹽害，約1/3葉尖及葉緣呈失水萎蔫狀；2級為中度鹽害，1/2以上葉尖及葉緣呈失水萎蔫并焦枯；3級為重度鹽害，2/3以上葉尖及葉緣呈失水萎蔫并焦枯，單葉焦枯面積達到1/3；4級為極度鹽害，所有葉尖及葉緣呈失水萎蔫并焦枯，單葉焦枯面積達到1/2；5級全株葉片枯死。

1.2.2 電導率的測定 用電導儀DDS-307測定其電導率，參照王文舉等[6]的方法。每個材料進行3次重復測定。

1.2.3 丙二醛（MDA）含量的測定 采用丙二醛測試盒（南京建成生物工程研究所，中國），按照其說明書進行操作測定。每個材料進行3次重復測定。

1.2.4 抗氧化酶活性的測定 采用超氧化物歧化酶（SOD）測試盒、過氧化物酶（POD）測試盒、過氧化氫酶（CAT）測試盒（南京建成生物工程研究所，中國）進行抗氧化酶SOD、POD及CAT活力的檢測，按照其說明書進行操作。每個材料的各項生理指標都進行3次重復測定。

1.2.5 數據統計 利用Excel 2010和SPSS 19.0軟件進行數據統計、差異性分析，并繪制作圖。圖中大寫字母（A、B、C、D）表示0.01水平的差異分析，小寫字母（a、b、c、d）表示0.05水平的差異分析。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對草莓生長的影響

鹽脅迫下，3個草莓品種的鹽害程度存在明顯差異。研究結果（圖1）顯示，甜查理、晶瑤和晶玉的鹽害指數分別為51.07%、37.33%和47.27%。方差分析結果表明，甜查理與晶瑤鹽害程度差異達極顯著水平（P<0.01），晶玉與晶瑤間差異顯著（P<0.05），甜查理與晶玉間差異不顯著。表明晶瑤耐鹽性最強，晶玉次之，甜查理耐鹽性最弱。

2.2 鹽脅迫對不同品種草莓相對電導率的影響

由圖2可知，與對照相比，鹽脅迫下3個草莓品種的相對電導率均明顯升高，但不同的品種上升幅度不同。100 mmol/L NaCl處理15 d后，甜查理、晶瑤、晶玉相對電導率分別是對照的2.40、2.07、2.23倍。方差分析結果表明，3個草莓品種在正常條件下，其相對電導率差異不顯著；100 mmol/L NaCl處理15 d后，其相對電導率均較對照極顯著增加（P<0.01）。

2.3 鹽脅迫對不同品種草莓MDA含量的影響

由于鹽脅迫下草莓的相對電導率增加，說明細胞膜結構的完整性受到了破壞。MDA能反映細胞膜脂受氧化傷害的程度。因此，測定了鹽脅迫下草莓葉片中的MDA含量。研究結果（圖3）顯示，鹽脅迫下，3個草莓品種的MDA含量均較對照增加，與3個草莓品種相對電導率變化趨勢相似。100 mmol/L NaCl處理15 d后，甜查理、晶瑤、晶玉的MDA含量分別是對照的2.47、2.08、2.38倍。方差分析結果表明，3個草莓品種在正常條件下，其MDA含量差異不顯著；100 mmol/L NaCl處理15 d后，其MDA含量較對照均極顯著增加（P<0.01）。

2.4 鹽脅迫對不同品種草莓抗氧化酶活性的影響

由于鹽脅迫，草莓葉片細胞的MDA含量增加，其細胞膜必定受到膜脂氧化的傷害，那么其氧化系統也很可能受到破壞。因此，測定了鹽脅迫下草莓葉片中3種抗氧化酶SOD、POD和CAT的活性。由圖4、圖5、圖6可知，鹽脅迫下，3個草莓品種葉片中的SOD、POD和CAT活性均呈降低趨勢。對照中不同品種草莓之間SOD、POD和CAT活性差異均不明顯。100 mmol/L NaCl處理15 d后，甜查理SOD、POD和CAT活性降低最多，晶玉次之，晶瑤降低最少。與對照相比，甜查理、晶瑤、晶玉的SOD活性分別降低了20.85%、10.86%、16.86%（圖4），POD活性分別降低了24.81%、17.73%、21.78%（圖5），CAT活性分別降低了27.06%、18.20%、23.26%（圖6）。方差分析結果表明，甜查理、晶瑤、晶玉的POD和CAT活性均較對照極顯著降低（P<0.01），甜查理的SOD活性與對照相比差異顯著（P<0.05），晶瑤和晶玉的SOD活性與對照相比無顯著差異（P>0.05）。說明鹽脅迫下，草莓細胞保護酶系統調節能力受到破壞，尤其是POD和CAT降解嚴重。

3 小結與討論

不同作物具有不同的耐鹽性，同一作物不同品種間耐鹽性也存在差異。鹽脅迫會影響植物整個生長發育周期。大量研究表明，作物苗期對鹽脅迫敏感性最高，是進行耐鹽性鑒定及其機理研究的最佳時期[7，8]，因此本試驗選擇處于幼苗期的不同品種草莓進行鹽脅迫研究。

鹽分對植物的危害主要是通過離子毒害、滲透脅迫和引起養分虧缺。鹽害指數可反映鹽脅迫對幼苗的傷害程度，常作為植物耐鹽性鑒定指標[7-9]。已有研究表明，小麥苗期耐鹽性鑒定采用鹽害指數進行評價，取得較好效果[10]。鹽脅迫實踐中多以葉片鹽害指數作為耐鹽能力的指標[11]。本研究中，100 mmol/L NaCl處理15 d后，3個草莓品種鹽害指數甜查理>晶玉>晶瑤。試驗結果表明，晶瑤鹽害指數極顯著低于甜查理，顯著低于晶玉；晶玉與甜查理之間沒有顯著差異。由此可以推測晶玉耐鹽性位于甜查理（母本）和晶瑤（父本）之間，但偏向于甜查理（母本）。

鹽脅迫下植物膜系統首先受到破壞，導致細胞質膜的通透性增加，細胞內電解質外滲，使植物受到不同程度的傷害[12]。相對電導率是直接反映逆境脅迫下植物葉片質膜透性的指標，其高低直接反映植物細胞對細胞內環境的穩定能力和對外界環境變化的適應與抵御的能力。因此，耐鹽性差的品種電導率上升幅度比耐鹽性強的品種大，且其相對電導率始終處于較高水平[13-15]。植物細胞膜系統遭受破壞與膜質過氧化作用有關，而MDA是膜脂過氧化水平的指標，脂質過氧化作用愈強，MDA含量愈高[16-18]。本研究結果也表明，耐鹽性較強的晶瑤在100 mmol/L NaCl處理15 d后，其相對電導率和MDA含量均增加最少，耐鹽性較弱的甜查理相對電導率和MDA含量均增加最多，晶玉位于兩者之間，此結果與文中測定耐鹽指數結果相一致。說明鹽脅迫下3個草莓品種MDA含量升高、脂質過氧化作用加劇， 導致膜透性增加。在相同脅迫強度下，相對電導率和MDA含量的上升幅度因品種而異，相對電導率增加和MDA積累越多，受到的傷害會越大，其耐鹽性就越弱。因此，甜查理鹽脅迫下受到的傷害最大，晶瑤最小，晶玉位于兩者之間。

SOD、POD和CAT 3種抗氧化酶都是生物體內重要的活性氧清除保護酶。SOD可以清除細胞中多余的O2-，使O2-發生歧化反應，生成O2和H2O2，而H2O2又可被POD和CAT轉化為O2，進而消除或減輕O2-對植物的傷害[19]。在逆境中活性增強或維持較高的水平， 才能清除活性氧自由基使之保持較低的水平， 維持細胞膜的穩定性和完整性[20]。本研究中，正常生長條件下3個草莓品種幼苗葉片中3種抗氧化酶活性無顯著差異；100 mmol/L NaCl處理15 d后，其3種抗氧化酶活性減少量甜查理>晶玉>晶瑤，POD和CAT活性均較對照極顯著降低（P<0.01），甜查理SOD活性較對照顯著降低（P<0.05），而晶瑤和晶玉與對照無顯著差異（P>0.05）。說明鹽脅迫下，3個草莓品種幼苗葉片中抗氧化酶均受到嚴重破壞；甜查理抗氧化酶系統受到的破壞最嚴重，3種抗氧化酶均明顯降解，因此其耐鹽性較差；晶瑤和晶玉中SOD仍能在氧化脅迫中發揮部分保護功能，因此其耐鹽性較強。

綜上所述，本試驗以草莓不同品種及其雜交種為材料，進行耐鹽性研究，發現耐鹽性晶瑤>晶玉>甜查理。但目前僅從草莓幼苗膜脂過氧化和抗氧化酶活性方面進行了探討，而植物耐鹽性一般為多基因控制，且不同植物的耐鹽機理也不盡相同，因此要解析其耐鹽機制還需進一步研究。

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