鹽脅迫對羅漢果幼苗生長和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

趙 英，吳 敏，鄧 平，周興文，3 ，黃司翊

(1 玉林師范學(xué)院生物與制藥學(xué)院，廣西玉林，537000；2 西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西楊凌，712100；3 廣西農(nóng)產(chǎn)資源化學(xué)與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西玉林，537000)

土壤鹽漬化嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境，它會抑制作物生長、破壞植物光合作用，嚴(yán)重時(shí)甚至造成絕產(chǎn)[1]，越來越引起人們的重視。據(jù)聯(lián)合國教科文組織和糧農(nóng)組織不完全統(tǒng)計(jì), 全球鹽堿土面積已達(dá)9.54億hm2。其中，我國鹽堿土面積為9 913萬hm2[2]，由于工業(yè)污染的加劇和化肥使用不當(dāng)?shù)仍颍紊}化土地面積不斷擴(kuò)大。土地鹽化已成為影響農(nóng)作物生長、降低農(nóng)作物產(chǎn)量的一個(gè)重要因素。鹽脅迫是抑制植物生長的主要因素之一[3]，在鹽脅迫地區(qū)，植物生長會受到抑制，表現(xiàn)為植株生長較正常緩慢或者停止生長；在高濃度的鹽脅迫條件下，植物會因?yàn)轶w內(nèi)細(xì)胞失水而死亡。馬劍等[4]研究表明，高濃度NaCl(0.4%～0.8%)脅迫可導(dǎo)致文冠果植株株高生長量、地徑生長量和生物量積累顯著減少。Khavarinejad等[5]發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下番茄葉片中葉綠素a+b和葉綠素a的含量降低。孫云飛等[6]研究發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下茅蒼術(shù)葉片的光合生理受到明顯抑制，其中最大熒光、PSⅡ有效光化學(xué)量子產(chǎn)量、PSⅡ最大光化學(xué)效率、潛在光化學(xué)效率和光化學(xué)反應(yīng)猝滅系數(shù)逐漸下降，初始熒光和非光化學(xué)猝滅系數(shù)逐漸升高。張?zhí)兜萚7]對枸杞在鹽脅迫下的研究表明，枸杞幼苗光化學(xué)量子產(chǎn)額和最大光化學(xué)效率均低于對照處理。

羅漢果是我國特有的珍貴葫蘆科植物，是桂林三寶之一。羅漢果也是我國特有的珍貴藥材，素有良藥佳果之稱，果實(shí)中含有豐富的葡萄糖、果糖及多種維生素等[8]，用途廣泛，暢銷國內(nèi)外，在國際市場上享有較高的聲譽(yù)。藥用植物種植困難，對環(huán)境的要求較高，同時(shí)對外界環(huán)境的變化更為敏感。研究羅漢果幼苗在鹽脅迫條件下的生長生理變化具有重要現(xiàn)實(shí)意義。本文通過研究鹽脅迫對羅漢果幼苗生長和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，探討羅漢果幼苗的耐鹽機(jī)制，為羅漢果幼苗的種植和推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2019年在玉林師范學(xué)院苗圃基地及生物與制藥學(xué)院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。選取1年生生長一致、株高約30 cm左右的“長灘果”羅漢果幼苗，栽植于玉林師范學(xué)院苗圃基地，采用盆栽法種植于內(nèi)徑25 cm，深20 cm的排水、透氣性良好的泥瓦盆中。將羅漢果幼苗隨機(jī)分成7組，每組3個(gè)重復(fù)，進(jìn)行規(guī)范化栽培種植。緩苗3～4周，待羅漢果幼苗生長良好后進(jìn)行不同濃度鹽脅迫處理。

1.2 方法

配制40、80、120、160、200、240 mmol/L等6個(gè)不同梯度的NaCl溶液，以蒸餾水作為對照，共7個(gè)處理，每處理重復(fù)3次。選取長勢一致的羅漢果幼苗栽培適應(yīng)處理10 d后，每隔2 d澆灌上述不同濃度NaCl溶液1次，每盆每次200 mL，共澆灌6次，處理時(shí)間為16：00—18：00，直接對根部澆灌，NaCl溶液不能撒到葉子上，以免結(jié)果受到影響，處理結(jié)束后第2天取植株中部生長一致的葉片測定各項(xiàng)生理指標(biāo)。

參照李長有等[9]的方法測定生長指標(biāo)，將不同濃度NaCl處理的羅漢果幼苗小心地從泥瓦盆中移出，每處理每重復(fù)隨機(jī)選取幼苗，洗凈植株并吸干表面水分，根部為植物的地下部分，莖及葉為植物的地上部分，分別稱取地上部分鮮質(zhì)量和地下部分的鮮質(zhì)量；再分別放入烘箱105 ℃殺青15 min，然后調(diào)節(jié)溫度至80 ℃烘干至恒重，稱量干質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007進(jìn)行圖表制作，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS 16.0對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，以p<0.05為顯著性標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 對幼苗生物量的影響

植物生物量作為衡量植物生長的一個(gè)重要指標(biāo)，在不同環(huán)境中，植物發(fā)育狀況有所不同。在適宜植物生長發(fā)育的條件下，植物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)都正常；如果植物在不利于自身生長的環(huán)境下生長，那么植物的生物量會有所變化。在鹽脅迫處理下，植物由于外界高鹽環(huán)境的存在，直接接觸的地下部分(根)的影響是最大的。外界高鹽度的滲透勢導(dǎo)致植物體本身脫水，進(jìn)而影響植物體的一系列生理生化的正常進(jìn)行[13]。如植物由于根系吸水變少，導(dǎo)致蒸騰作用減弱，氣孔關(guān)閉，使得光合作用減弱，制造的有機(jī)物質(zhì)減少，最終生物量也下降。

由表1可知，羅漢果幼苗莖葉、根系及植株鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均隨鹽脅迫濃度的提高而減小，其中40 mmol/L以上濃度鹽脅迫處理的莖葉鮮質(zhì)量顯著低于對照(p<0.05)，80 mmol/L以上濃度鹽脅迫處理的莖葉干質(zhì)量和根系鮮質(zhì)量、干質(zhì)量顯著低于對照(p<0.05)。40 mmol/L以上濃度鹽脅迫處理的植株鮮質(zhì)量和干質(zhì)量顯著低于對照(p<0.05)。結(jié)合形態(tài)指標(biāo)說明，羅漢果幼苗耐鹽性較弱，40 mmol/L以上濃度鹽脅迫對其生長影響較大，120 mmol/L以上濃度鹽脅迫則嚴(yán)重抑制其生長，甚至造成幼苗死亡。

表1 鹽脅迫對羅漢果幼苗生物量的影響

2.2 對幼苗葉片葉綠素含量及相對電導(dǎo)率的影響

由表2可知，隨著鹽脅迫濃度的升高，羅漢果幼苗的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a+b含量逐漸減小。40 mmol/L鹽脅迫處理與對照差異不顯著；與對照相比，40 mmol/L以上濃度鹽脅迫處理隨濃度增加，幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b和葉綠素a/b顯著減小(p<0.05)。因此，羅漢果幼苗耐鹽性較弱，40 mmol/L以上鹽脅迫對植株光合作用影響較大，鹽脅迫導(dǎo)致幼苗葉綠素積累降低，這與王旭明等[14]的研究結(jié)果相同。羅漢果作為藤本植物，通過光合作用制造有機(jī)物以滿足自身生長需求，而葉綠素含量是反映植物光合作用強(qiáng)度的生理指標(biāo)。在鹽脅迫條件下，由于根系吸收水分減少、各種礦質(zhì)元素吸收不足和植物自身有機(jī)物供給能量的不足，導(dǎo)致羅漢果自身的正常生理生化反應(yīng)受到影響，細(xì)胞膜系統(tǒng)包括與光合作用相關(guān)的系統(tǒng)受到破壞，導(dǎo)致葉綠素含量受到直接或者間接的影響，造成光合作用強(qiáng)度相應(yīng)下降，最終植物生長所需要的物質(zhì)和能量缺失或不足，導(dǎo)致植物生長受到抑制，甚至?xí)?dǎo)致死亡。

相對電導(dǎo)率表示羅漢果幼苗葉片的細(xì)胞膜透性，隨著鹽處理濃度的增加，幼苗葉片相對電導(dǎo)率升高，不同濃度鹽處理的相對電導(dǎo)率與對照有顯著性差異(p>0.05)，表明細(xì)胞膜受損程度增加。當(dāng)NaCl 40 mmol/L和80 mmol/L處理的幼苗葉片相對電導(dǎo)率變化不明顯，說明羅漢果幼苗具有一定的耐鹽性；隨著鹽濃度的增加，鹽脅迫對細(xì)胞膜透性的影響增加。

表2 鹽脅迫對羅漢果幼苗葉綠素含量及相對電導(dǎo)率的影響

2.3 對幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

表3 鹽脅迫對羅漢果幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

3 結(jié)論與討論

環(huán)境條件影響植株生長，不同植物耐鹽性不同，同種植物不同鹽濃度脅迫下，其生理特性也不同。試驗(yàn)結(jié)果表明，羅漢果幼苗莖葉和根系的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均隨鹽脅迫濃度的提高而減小，120 mmol/L及以上鹽脅迫下羅漢果莖葉和根系的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均顯著低于對照(p<0.05)。隨著鹽脅迫濃度的升高，羅漢果幼苗的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a+b的含量逐漸減小，相對電導(dǎo)率逐漸增加。而Fo呈上升趨勢，F(xiàn)m、Fv/Fo和Fv/Fm都逐漸減小，說明隨著鹽脅迫濃度的升高，羅漢果幼苗潛在的最大光合能力減弱；Fv′/Fm′和qP先增加后減小，說明PSⅡ的電子傳遞活性先增強(qiáng)后減弱。另外，qN逐漸升高，羅漢果幼苗的光化學(xué)量子產(chǎn)額(ΦPSⅡ)逐漸下降，由于ΦPSⅡ反映植物在光照下PSⅡ的實(shí)際光化學(xué)量子效率，較高的ΦPSⅡ能促進(jìn)碳同化的高效運(yùn)轉(zhuǎn)和有機(jī)物的積累，說明鹽脅迫下，羅漢果幼苗有機(jī)物積累減少。因此，40 mmol/L以上的鹽脅迫就會對植株光合作用造成較大影響，隨著鹽脅迫濃度的升高，可導(dǎo)致植株光合作用能力下降，生物量積累顯著減少。

植物的耐鹽性與植物生理、生化、形態(tài)及分子機(jī)制等多方面相關(guān)，而這些機(jī)制又都與鹽脅迫制約植物生長的滲透作用、光合作用和營養(yǎng)失衡等因素有關(guān)聯(lián)[20]。鹽脅迫下植物光合作用降低，導(dǎo)致制造的有機(jī)物減少，以至于不能滿足植物體本身正常生長需要，所以植物各部分生物量降低。最大光化學(xué)效率參數(shù)和熒光猝滅動力學(xué)參數(shù)的顯著變化也反應(yīng)了羅漢果幼苗的光合作用與鹽脅迫作用環(huán)境有關(guān)。

通過鹽脅迫對羅漢果幼苗生長和熒光參數(shù)的影響可以看出，羅漢果幼苗的耐鹽性較弱，40 mmol/L以上濃度鹽脅迫對其生長影響較大，120 mmol/L以上濃度鹽脅迫則嚴(yán)重抑制了羅漢果幼苗的生長，甚至造成幼苗死亡。