鹽脅迫對蘇丹草幼苗生長和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

譚皓 雷菲

摘? ?要? ?研究不同濃度的NaCl溶液對蘇丹草幼苗的株高、葉片寬度、鉀離子、鈉離子、可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸含量的影響。結(jié)果表明：蘇丹草是一種耐鹽作物，中濃度的鹽脅迫處理（NaCl溶液濃度為100～200 mmol·L-1）對蘇丹草幼苗生長具有促進作用，其株高和葉面寬度較空白對照處理均有顯著提高;細胞膜透性受影響顯著，但通過其自身滲透物質(zhì)調(diào)節(jié)可以回歸平穩(wěn)，植株能正常生長，說明蘇丹草是一種耐鹽作物。

關(guān)鍵詞? ?蘇丹草;鹽脅迫;幼苗生長;滲透調(diào)節(jié)

中圖分類號：S544+1? ? 文獻標(biāo)志碼：B? ? DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.28.007

鹽脅迫是影響植物生長發(fā)育，導(dǎo)致其產(chǎn)量和品質(zhì)下降的主要非生物逆境因素，是植物生長最主要也是最常見的非生物脅迫之一，對于大多數(shù)生長在鹽堿土生境中的植物來說，它們要遭受Na+毒害[1-3]。由于Na+與其他礦物質(zhì)元素的競爭作用，可導(dǎo)致植物對如K+等的其他礦物質(zhì)元素的吸收和代謝困難，從而影響植物的生長發(fā)育。

植物體內(nèi)的可溶性蛋白質(zhì)大多數(shù)是參與各種代謝的酶類，其含量是反映植物體總代謝水平的一個重要指標(biāo)，植物體可以通過增加可溶性蛋白質(zhì)含量，提高滲透調(diào)節(jié)能力，增強對鹽堿脅迫的適應(yīng)能力[4]。脯氨酸也是植物體內(nèi)的主要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，在鹽脅迫下，植物體內(nèi)脯氨酸含量迅速增加是其適應(yīng)鹽漬環(huán)境的顯著特征之一。在鹽脅迫條件下，有機滲透保護物質(zhì)可以使細胞維持其完整的水合狀態(tài)，對生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能起到穩(wěn)定和保護作用[5-8]。因此，研究蘇丹草的耐鹽機理就需要研究其在鹽脅迫下，體內(nèi)Na+、K+、脯氨酸（Pro）及可溶性蛋白質(zhì)含量的變化。只有了解蘇丹草的耐鹽機理，才能合理、最大化地利用蘇丹草的耐鹽特性來進行鹽漬化土壤的改良和高效利用。

項目組前期在對幾種熱帶牧草的耐鹽篩選試驗中，發(fā)現(xiàn)蘇丹草是一種耐鹽、耐瘠薄的熱帶牧草，其蛋白質(zhì)含量高、適口性強，但目前關(guān)于其耐鹽性的報道不多。本試驗以蘇丹草為研究對象，研究鹽脅迫對蘇丹草幼苗生長的影響，探索鹽脅迫下蘇丹草滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)變化規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為蘇丹草。

1.2 試驗設(shè)計

試驗根據(jù)NaCl溶液濃度不同，設(shè)4個處理，即處理1（NaCl溶液濃度為30 mmol·L-1）、處理2（NaCl溶液濃度為60 mmol·L-1）、處理3（NaCl溶液濃度為100 mmol·L-1）、處理4（NaCl溶液濃度為200 mmol·L-1），并以空白作對照（CK），每個處理3次重復(fù)。

1.3? 試驗實施

1.3.1 幼苗培育

挑選顆粒飽滿、大小一致的蘇丹草種子，用0.1% HgCl2溶液消毒10 min，蒸餾水沖洗3次后，用濾紙吸干水分，清水浸泡8 h，待種子吸漲后在大棚內(nèi)土培，每2 d澆灌一次清水，以保證幼苗生長的養(yǎng)分需求。

1.3.2 鹽脅迫處理

當(dāng)幼苗長出5片真葉時，每個處理選擇100株生長狀況相近的幼苗，將其移栽至盆中，緩苗10 d后開展鹽脅迫試驗，以不同濃度的NaCl溶液澆灌幼苗。每個處理設(shè)3次重復(fù)，48 h更換一次相應(yīng)濃度的溶液，空白對照組更換蒸餾水，使各處理的溶液濃度保持不變。

1.4 測定指標(biāo)

移苗10 d后，開始進行NaCl溶液處理，后每隔7 d進行一次蘇丹草的生理指標(biāo)測定，測定其株高和葉面寬度。在NaCl溶液處理第1天、第10天、第20天時，分別取植株樣本測定K+、Na+、可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸含量。試驗設(shè)3次重復(fù)，取其平均值。

K+、Na+含量采用硫酸-過氧化氫消化法（FP640火焰光度計）測定;可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍G-250染色法（SP-722分光光度計）測定;脯氨酸含量采用磺基水楊酸提取比色法（SP-722分光光度計）測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對蘇丹草幼苗生長指標(biāo)的影響

由表1可以看出，蘇丹草的葉面寬度和株高均在處理3中（NaCl溶液濃度為100 mmol·L-1）達到最大值。處理4的株高在鹽脅迫初期有略微下降，7 d后植株生長水平恢復(fù)并超過低濃度處理。處理3的株高和葉面寬度顯著高于對照（CK），而處理1（NaCl溶液濃度30 mmol·L-1）、處理2（NaCl溶液濃度60 mmol·L-1）的株高、葉面寬度都低于對照（CK），說明低濃度鹽溶液可輕度抑制蘇丹草幼苗生長，而中鹽脅迫則對蘇丹草幼苗生長有促進作用。

2.2 鹽脅迫對蘇丹草體內(nèi)Na+含量的影響

植株體內(nèi)Na+含量代表其耐鹽特性。由表2可以看出，對照處理的蘇丹草Na+含量在0.27～0.55 g·kg-1變化，10 d時出現(xiàn)峰值（0.55 g·kg-1）;鹽溶液濃度在30～100 mmol·L-1的處理，Na+含量均在10 d出現(xiàn)峰值，20 d時下降至較低水平，說明鹽脅迫對植株造成了一定的傷害，但經(jīng)過自我調(diào)節(jié)，植株仍能正常生長;在200 mmol·L-1鹽溶液處理下，蘇丹草體內(nèi)Na+含量變化為0.26～7.38 g·kg-1，說明中、低度鹽脅迫下，植株雖然受到了一定傷害，但仍能保持基本生長，可以證明蘇丹草是一種耐鹽作物。

2.3 鹽脅迫對蘇丹草體內(nèi)K+含量的影響

由表3可以看出，對照處理的蘇丹草K+含量為13.58～31.17 g·kg-1，處于正常狀態(tài);在30 mmol·L-1的低鹽脅迫下，隨著處理時間延長，植株出現(xiàn)輕微的K+缺乏現(xiàn)象，但不影響其正常生長;在200 mmol·L-1鹽溶液處理下，10 d內(nèi)植株受鹽脅迫反應(yīng)靈敏，但隨著時間延長，通過其自身調(diào)節(jié)，K+含量基本恢復(fù)到受脅迫前的水平，植株仍能正常生長。表明植株遭受鹽脅迫后，體內(nèi)K+含量迅速降低，出現(xiàn)K+缺乏現(xiàn)象，但通過其自身滲透物質(zhì)調(diào)節(jié)可以回歸平穩(wěn)，植株能正常生長，說明蘇丹草是一種耐鹽作物。

2.4 鹽脅迫對蘇丹草體內(nèi)脯氨酸含量的影響

脯氨酸是植物體內(nèi)一種重要的滲透調(diào)節(jié)劑，脯氨酸含量迅速增加是植物適應(yīng)鹽脅迫環(huán)境的顯著特征之一。由表4可以看出，對照處理（CK）的脯氨酸含量處于遞減狀態(tài)，20 d時降至6.07μg·g-1;處理1的脯氨酸含量先為7.89μg·g-1，10 d后出現(xiàn)峰值（12.03μg·g-1）;處理2的脯氨酸含量先為7.92μg·g-1，10 d后出現(xiàn)峰值（14.54μg·g-1）;處理3的脯氨酸含量先為7.92μg·g-1，10 d后出現(xiàn)峰值（15.38μg·g-1）。這3種處理的蘇丹草體內(nèi)脯氨酸含量都在20 d時恢復(fù)到較低水平，說明低鹽脅迫下，植株通過增加脯氨酸含量來提高耐鹽性，調(diào)節(jié)植株適應(yīng)性，隨著處理時間延長，植株可通過自身調(diào)節(jié)恢復(fù)其正常生長。而在200 mmol·L-1鹽溶液處理中，蘇丹草脯氨酸含量急劇升高，在10 d時出現(xiàn)峰值（35.92μg·g-1），20 d后恢復(fù)到較低水平。各處理植株的脯氨酸含量均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，說明中度鹽脅迫激發(fā)了蘇丹草幼苗的抗鹽基因，從而合成了大量的脯氨酸以抵御鹽傷害。

2.5 鹽脅迫對蘇丹草體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

可溶性蛋白質(zhì)也是植物體內(nèi)一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。圖1中，各處理的蘇丹草可溶性蛋白質(zhì)含量都呈先上升后下降的趨勢;1～10 d內(nèi)，各處理的可溶性蛋白質(zhì)含量與鹽溶液濃度呈顯著正相關(guān)，20 d時，各處理的可溶性蛋白質(zhì)含量與鹽溶液濃度呈負相關(guān)，說明植物體內(nèi)蛋白質(zhì)合成受到抑制、分解被促進，導(dǎo)致其可溶性蛋白質(zhì)含量下降。

3 小結(jié)與討論

本試驗通過不同濃度的NaCl溶液處理蘇丹草幼苗，研究鹽脅迫對蘇丹草幼苗生長和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響。結(jié)果表明，中鹽濃度處理的蘇丹草株高和葉面寬度較空白對照均有顯著提高，可以認為中鹽脅迫可促進蘇丹草的生長。

研究發(fā)現(xiàn)蘇丹草體內(nèi)Na+含量與鹽脅迫程度和時間呈正相關(guān)。K+的變化與Na+相反，K+含量先降低，20 d時已經(jīng)維持在較高水平，植株生長不受影響，認為蘇丹草可以耐受中度鹽脅迫。

通過測定鹽脅迫下蘇丹草體內(nèi)脯氨酸和可溶性蛋白質(zhì)含量的變化發(fā)現(xiàn)，其脯氨酸和可溶性蛋白質(zhì)含量均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢。植株體內(nèi)蛋白質(zhì)合成受阻及脯氨酸含量增加，可以調(diào)節(jié)和保護細胞中生物大分子結(jié)構(gòu)，維持其完整的水合狀態(tài)，保護蘇丹草的正常生長。在中鹽脅迫（NaCl溶液濃度為100～200 mmol·L-1）下，蘇丹草仍能正常生長，表明中度鹽脅迫能夠促進蘇丹草幼苗的生長，參照鹽生植物的鹽脅迫反應(yīng)機制，表明蘇丹草是一種耐鹽性較強的作物。

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（責(zé)任編輯：易? 婧）