海盐胁迫下苏牧2号象草叶片解剖结构的适应性变化

张霞等

摘要：在盆栽条件下，以苏牧2号与N51象草为材料，分析盐胁迫下苏牧2号象草幼苗叶片显微解剖结构的变化，明确象草叶片显微结构与耐盐性的关系。结果表明，胁迫40 d时，N51象草在0.4%海盐浓度下叶片厚度最大，之后随盐浓度的增加而下降。苏牧2号象草在0.6%海盐浓度下叶片厚度最大，之后随盐胁迫浓度增加而下降。随着海盐浓度增加，N51象草叶片上表皮厚度呈现减小趋势。0.6%海盐浓度下，苏牧2号象草叶片上表皮厚度最大，随着盐浓度继续增加，苏牧2号象草叶片上表皮厚度下降。随着盐浓度增加，N51象草、苏牧2号象草叶片下表皮厚度均呈先增大后减小趋势。N51象草叶片维管束面积在0.4%海盐浓度下达到最大，随着海盐浓度继续增加，N51象草叶片维管束面积减小。苏牧2号象草叶片维管束面积在0.8%海盐浓度下达到最大。苏牧2号象草耐盐性比N51象草更强。

关键词：象草；盐胁迫；叶片；显微结构

中图分类号： Q944.5 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）04-0162-03

收稿日期：2013-08-15

基金项目：江苏省农业科技自主创新资金[编号：CX（10）423]。

作者简介：张霞（1976—），女，河南新乡人，博士，副研究员，主要从事牧草生理生态及畜禽废弃物利用研究。E-mail：yangymn@aliyun.com.cn。我国盐渍土（不包括滨海滩涂）面积约0.35亿hm2，已开垦种植的约0.07亿hm2，大多数含盐量在1%以下。江苏省现有滩涂面积约65.33万hm2，相当于全省土地总面积的65%，海岸线长约1 000 km，以每年0.13万hm2的速度向外淤长，只有少部分盐渍化耕地已得到利用[1-2]。象草（P. purpureum Schum.）是禾本科狼尾草属优质、高产、多用途牧草。苏牧2号象草（Pennisetum purpureum Schumach cv. Sumu No. 2）是钟小仙等利用N51象草幼穗离体培养获得的胚性愈伤组织，通过NaCl胁迫筛选获得体细胞突变体后进一步选育而成，2010年通过国家审定，是目前国内仅有的耐盐象草新品种，在含盐量0.4%～0.6%环境中，其鲜草产量达60 t/hm2以上，产草量显著高于对照象草N51、华南象草，在沿海滩涂具有广阔的应用前景[3]。植物的耐盐能力是植物形态适应、生理适应的综合体现。在植物的结构与环境关系方面，历来研究最多的器官是叶，因为叶片是植物进化过程中对环境变化比较敏感且可塑性较大的器官，环境变化常导致叶片的形态及解剖结构的响应与适应[4～8]。Hameed等认为，盐碱生境中的植物通常具有肉质化的叶，叶鞘内形成通气组织，具有发达的维管组织，叶片具有高度发达的泡状细胞[7]。高盐环境下南极发草（Deschampsia antarctica）会形成发达的泡状细胞[9]。刘智微等研究结果表明，苏牧2号象草叶片气孔密度、维管束数目、泡状细胞长度随盐胁迫浓度增加而增加[10]。张 霞等对苏牧2号象草叶片解剖结构进行了研究[11]。本试验以苏牧2号象草为材料，分析盐胁迫下苏牧2号象草幼苗叶片显微解剖结构的变化，明确象草叶片显微结构与耐盐性的关系，旨在为耐盐象草细胞工程育种提供依据。

1材料与方法

1.1材料

以苏牧2号与N51象草为材料，海盐为广东省多品种盐公司生产的海水养殖专用盐。

1.2试验设计

试验采用盆栽法，于2011年7—9月在江苏省农业科学院玻璃温室内进行。7月13日采用象草茎段扦插育苗，8月1日将生长一致的象草幼苗移栽于装有蛭石的塑料花盆（高 15 cm，口径20 cm）中，2株/盆。设0（CK）、0.4%、0.6%、08%、1.0%等5个盐浓度处理，每处理重复3次，每处理3盆，将所有花盆放于同1个不透水的大周转箱（长60 cm、宽 40 cm、高15 cm）中。将加入不同浓度盐的1/2 Hoagland营养液浇灌到大周转箱中，对照只加入1/2 Hoagland营养液。在液面高度处作标记，每天往周转箱中补水保持海水处理液浓度，保证盐浓度不变，每周换1次营养液及添加盐。移栽后40 d取样品，用于制作石蜡切片。

1.3方法

取第1张完全展开叶的中部（5 mm×8 mm）放于FAA固定液（70%乙醇90 mL、5 mL冰醋酸、5 mL甲醛）中固定，进行脱水、浸蜡、包埋，用KD-2258轮转式切片机切片（厚度 6 μm），用DK-H展片机展片（42 ℃、24 h）。切片经脱蜡、番红（1%）固绿（0.5%）染色、乙醇系列脱水后，再用中性树胶封片。在Olympus CX31显微镜下观察并照相，抽取10～12张照片用于测量数据，每张图片的平均值为1个数据。取叶片中部测量叶片厚度以及上、下表皮厚度。从叶片中间测量维管束面积、泡状细胞面积。测量半个叶片的维管束、泡状细胞面积，取其平均值。取主脉附近的厚壁组织测量厚壁组织面积。

1.4数据处理

用SAS 8.1软件处理数据。

2结果与分析

2.1不同浓度海盐胁迫下苏牧2号象草叶片厚度

如表1所示，胁迫40 d时，N51象草叶片厚度在0.4%海盐浓度下最大，之后随着盐浓度的增加而减小。苏牧2号象草叶片厚度在0.6%海盐浓度下最大，之后随盐胁迫浓度增加而减小。

3结论与讨论

研究表明，植物叶片储水能力随着叶片厚度增加而增大[12-15]。本研究结果表明，胁迫40 d时，N51象草在0.4%海盐浓度下叶片厚度最大，之后随盐浓度的增加而减小。苏牧2号象草在0.6%海盐浓度下叶片厚度最大，之后随盐胁迫浓度增加而减小。胁迫40 d时，随着海盐浓度增加，N51象草叶片上表皮厚度呈减小趋势。0.6%海盐浓度下，苏牧2号象草叶片上表皮厚度最大，随着盐浓度继续增加，苏牧2号象草叶片上表皮厚度减小。胁迫40 d时，随着盐浓度增加，N51象草、苏牧2号象草叶片下表皮厚度均呈先增大后减小趋势。这与周存宇等的研究结果[16]相似。N51象草对高盐胁迫表现出强烈不适应，尽管N51象草叶片厚度大于苏牧2号，但苏牧2号更适应盐生环境。叶片上表皮厚度对盐胁迫较敏感，下表皮对盐胁迫反应较迟钝。本研究结果表明，胁迫 40 d 时，N51象草叶片维管束面积在0.4%海盐浓度下达到最大，随着海盐浓度继续增加，N51象草叶片维管束面积减小。苏牧2号象草叶片维管束面积在0.8%海盐浓度下达到最大。盐碱生境中的植物通常在叶鞘内形成通气组织（主脉），具有发达的维管组织（木质部、韧皮部），叶片运输能力显著提高，一方面减轻离子毒害作用，另一方面降低了渗透势；同时叶片具有大量的厚壁组织，具有较强的机械强度[17-18]。endprint

泡状细胞具有贮水功能，在叶片卷曲过程中起重要作用，在吸收水分、保持细胞水势中起一定作用[17-19]。在高盐或干旱环境下会形成发达的泡状细胞，缺水时泡状细胞失水变小，水分恢复时泡状细胞吸水变大，从而适应高盐干旱环境[19-20]。有研究表明，沼泽芦苇以及轻度盐化草甸芦苇的泡状细胞能够起调整渗透势的作用，重度盐化草甸芦苇的泡状细胞能够隔离钠离子发挥抗盐碱作用。高盐胁迫下，小花碱茅叶片的泡状细胞数量增多、体积变大、下陷更深，碱茅在缺乏水分时可以迅速将叶片卷起，大大减少水分散失，有利于防止叶片因缺水萎蔫造成机械损伤。本研究结果表明，胁迫 40 d 时，随着海盐浓度增加，N51象草叶片泡状细胞面积减小。0.6%海盐浓度下，苏牧2号象草叶片泡状细胞面积最大，随着海盐浓度继续增加，苏牧2号象草叶片泡状细胞面积减小。这与前人的研究结果相似。比较而言，苏牧2号象草耐盐性比N51象草更强。

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泡状细胞具有贮水功能，在叶片卷曲过程中起重要作用，在吸收水分、保持细胞水势中起一定作用[17-19]。在高盐或干旱环境下会形成发达的泡状细胞，缺水时泡状细胞失水变小，水分恢复时泡状细胞吸水变大，从而适应高盐干旱环境[19-20]。有研究表明，沼泽芦苇以及轻度盐化草甸芦苇的泡状细胞能够起调整渗透势的作用，重度盐化草甸芦苇的泡状细胞能够隔离钠离子发挥抗盐碱作用。高盐胁迫下，小花碱茅叶片的泡状细胞数量增多、体积变大、下陷更深，碱茅在缺乏水分时可以迅速将叶片卷起，大大减少水分散失，有利于防止叶片因缺水萎蔫造成机械损伤。本研究结果表明，胁迫 40 d 时，随着海盐浓度增加，N51象草叶片泡状细胞面积减小。0.6%海盐浓度下，苏牧2号象草叶片泡状细胞面积最大，随着海盐浓度继续增加，苏牧2号象草叶片泡状细胞面积减小。这与前人的研究结果相似。比较而言，苏牧2号象草耐盐性比N51象草更强。

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