不同鹽離子脅迫對(duì)翅堿蓬幼苗的甜菜紅素影響

張曉寧，洪曉松，朱紫檀，王昊，劉興，申琪

（遼寧省鹽堿地利用研究所，遼寧盤錦 124010）

翅堿蓬（Suaeda salsa）是一年生的草本植物，具有很強(qiáng)的耐鹽性，屬于典型的鹽生植物[1-2]，主要分布于濱海灘涂等地[3]。生長(zhǎng)在濱海潮間帶的翅堿蓬呈現(xiàn)紫紅色，高30~100 cm，呈團(tuán)傘狀[4]。翅堿蓬是未來海水農(nóng)業(yè)中很有希望的一種新作物，對(duì)鹽堿地及濱海灘涂農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義，其中的甜菜紅素是翅堿蓬呈現(xiàn)紅色的主要色素，是一種水溶性的含氮色素，主要分布于植物的果實(shí)、花、無性繁殖器官中[5]。甜菜紅素可以增加翅堿蓬的觀賞價(jià)值，也對(duì)生態(tài)保護(hù)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及醫(yī)療保健等方面有重要意義[6-10]。目前有關(guān)翅堿蓬的學(xué)術(shù)報(bào)道主要集中在抗鹽性及種子萌發(fā)等方面，對(duì)于鹽離子脅迫對(duì)翅堿蓬中甜菜紅素的影響尚未研究[11-12]。該文通過對(duì)不同濃度的鹽離子脅迫處理，檢測(cè)翅堿蓬幼苗中甜菜紅素的變化，并對(duì)翅堿蓬的生理機(jī)制進(jìn)行初步研究。

1 材料與方法

1.1 材料

翅堿蓬種子是2020 年10 月中旬在遼寧省盤錦市紅海灘景區(qū)（121.3° E，41.2° N）內(nèi)收集，放入遼寧省鹽堿地利用研究所基地溫室自然晾曬，11 月通過木棒捶打的方式收集的野生翅堿蓬種子，裝入自封袋，冷藏保存。2021年4 月在遼寧省鹽堿地利用研究所實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 方法

將翅堿蓬種子用清水浸泡12 h，選取10 顆飽滿的野生翅堿蓬種子為1 份，共選取51 份，播種于洗凈的塑料杯中，杯中盛滿洗凈的河沙，并使用1/2MS 營(yíng)養(yǎng)液澆灌，放入恒溫箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度25℃，光照時(shí)間14 h，光照強(qiáng)度為200 μmol/（m2·s），相對(duì)濕度60%，生長(zhǎng)14 d 后分別用NaCl（100、200、300、400 mmol/L）、CaCl2（10、20、30、40 mmol/L）、MgCl2（10、20、30、40 mmol/L）、KCl（10、20、30、40 mmol/L）對(duì)翅堿蓬幼苗進(jìn)行處理，每組處理3 次重復(fù)，每2 d澆灌1 次，每次50 mL，共進(jìn)行5 次后檢測(cè)翅堿蓬幼苗中甜菜紅素含量的變化情況。

取翅堿蓬幼苗的頂端葉片、中部葉片共0.2 g 于液氮下用研磨缽搗碎，分別用20 mL 甲醇浸提30 min，在4℃下用離心機(jī)8 000 g，離心10 min，棄去上清液，連續(xù)3 次，將下層沉淀用20 mL 純水浸提30 min，在4℃下用離心機(jī)12 000 g，離心10 min 后取上清液，用紫外-可見光分光光度計(jì)（756PC，上海光譜儀器廠）于538 nm 測(cè)定吸光度，根據(jù)甜菜素的消光系數(shù)65×106cm2/mol 計(jì)算甜菜紅素的絕對(duì)含量[13-14]。

其中A 表示液體在538 nm 測(cè)定吸光值；V 表示甜菜紅素提取液的體積（L）；ε 為甜菜素的消光系數(shù)65×106cm2/mol；m 表示試驗(yàn)所稱量材料的質(zhì)量（g）；M 為相對(duì)分子質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 測(cè)甜菜紅素指標(biāo)的平均值，SPSS 測(cè)甜菜紅素的方差比較，用Origin 進(jìn)行柱狀圖分析。

2 結(jié)果

2.1 NaCl 脅迫下對(duì)翅堿蓬幼苗中甜菜紅素的影響

從圖1 可以看出，不同濃度NaCl 脅迫下翅堿蓬幼苗中甜菜紅素含量存在明顯的差異，隨著NaCl 濃度增大甜菜紅素含量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，當(dāng)NaCl 濃度到達(dá)300 mmol/L 時(shí)甜菜紅素含量達(dá)到最大值11.3 mg/（g·FW），NaCl 濃度為400 mmol/L 時(shí)甜菜紅素含量為最小值5.9 mg/（g·FW），NaCl 的4 個(gè)濃度中只有400 mmol/L 條件測(cè)得的甜菜紅素含量低于對(duì)照。

圖1 不同濃度的NaCl 對(duì)翅堿蓬幼苗中甜菜紅素含量的影響

2.2 CaCl2 脅迫下對(duì)翅堿蓬幼苗中甜菜紅素的影響

從圖2 可以看出，不同濃度CaCl2脅迫下翅堿蓬幼苗中甜菜紅素含量存在明顯差異，隨著CaCl2濃度增大甜菜紅素含量呈現(xiàn)先增加后逐漸減少的趨勢(shì)，CaCl2濃度為10 mmol/L 時(shí)甜菜紅素含量達(dá)到最大值12.1 mg/（g·FW），當(dāng)濃度為0 mmol/L 時(shí)甜菜紅素含量為最小值8.5 mg/（g·FW），CaCl2的4 個(gè)不同濃度處理下，測(cè)得翅堿蓬幼苗中甜菜紅素含量均大于對(duì)照。

圖2 不同濃度的CaCl2 對(duì)翅堿蓬幼苗中甜菜紅素含量的影響

2.3 MgCl2 脅迫下對(duì)翅堿蓬幼苗中甜菜紅素的影響

從圖3 可以看出，不同濃度MgCl2脅迫下翅堿蓬幼苗中甜菜紅素含量存在明顯差異，隨著MgCl2濃度增大甜菜紅素含量呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)，MgCl2濃度為0 mmol/L 時(shí)甜菜紅素含量達(dá)到最大值8.5 mg/（g·FW），當(dāng)濃度為40 mmol/L 時(shí)甜菜紅素含量為最小值5.6 mg/（g·FW）。

圖3 不同濃度的MgCl2 對(duì)翅堿蓬幼苗中甜菜紅素含量的影響

2.4 KCl 脅迫下對(duì)翅堿蓬幼苗中甜菜紅素的影響

從圖4 可以看出，不同濃度KCl 脅迫下翅堿蓬幼苗的甜菜紅素含量存在明顯差異，隨著KCl 濃度增大翅堿蓬幼苗中檢測(cè)的甜菜紅素含量呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)，KCl 濃度為0 mmol/L 時(shí)甜菜紅素含量達(dá)到最大值8.5 mg/（g·FW），當(dāng)濃度為40 mmol/L 時(shí)甜菜紅素含量為最小值3.7 mg/（g·FW）。

圖4 不同濃度的KCl 對(duì)翅堿蓬幼苗中甜菜紅素含量的影響

3 討論

Na+、Mg2+、K+、Ca2+作為鹽生植物所必需的微量元素[15]，對(duì)翅堿蓬幼苗中甜菜紅素含量的影響也較大。適當(dāng)增加Na+濃度對(duì)翅堿蓬中甜菜紅素含量的增加有促進(jìn)作用，當(dāng)濃度到達(dá)300 mmol/L 時(shí)甜菜紅素含量為最大，因?yàn)镹aCl可以促進(jìn)鹽生植物肉質(zhì)化，積攢細(xì)胞液內(nèi)容物，增加滲透壓，促進(jìn)水分及養(yǎng)分的吸收，從而有利于翅堿蓬幼苗中甜菜紅素的生成[16]。適當(dāng)增加Ca2+濃度對(duì)翅堿蓬幼苗中甜菜紅素含量的增加有促進(jìn)作用，當(dāng)CaCl2濃度為10 mmol/L 時(shí)，甜菜紅素含量達(dá)到本次試驗(yàn)中的最高值（12.1 mg/（g·FW），因?yàn)镃a2+參與了一系列環(huán)境信號(hào)（如光照、水分脅迫、溫度變化等）的轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而促進(jìn)翅堿蓬幼苗中甜菜紅素的生成，增加翅堿蓬幼苗中甜菜紅素的測(cè)量值[17-19]。Mg2+和K+是植物的營(yíng)養(yǎng)元素之一，但是當(dāng)在外界環(huán)境中增加Mg2+和K+含量時(shí)，對(duì)翅堿蓬幼苗中甜菜紅素含量起到抑制作用，可能過量的Mg2+和K+導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)膜受損，從而抑制甜菜紅素的生成[19-21]。建議適量增加NaCl、CaCl2對(duì)翅堿蓬幼苗中甜菜紅素的生成有促進(jìn)作用。