盐胁迫对鲁梅克斯杂交酸模种子萌发及幼苗生理特性的影响

赫兰保，徐永清，李凤兰，于志强，刘 丹，蔡振学，周 晶，李 飞，胡宝忠

(东北农业大学生命科学学院，黑龙江 哈尔滨150030)

鲁梅克斯杂交酸模(Rumex patientia ×R. tianschanicus cv. Rumex)从乌克兰引入我国是以巴天酸模(R. patientia)为母本，以天山酸模(R.tianschanicus)为父本，经过杂交培育而成的植物新品种［1-2］。该品种属于蓼科酸模属，是一种多年生的宿根草本植物。鲁梅克斯杂交酸模具有根系发达、抗寒、耐盐碱、生长速度快且产量高等优点，可以在贫瘠的土地上种植，是一种优良的防止水土流失、改善生态环境的地被植物。同时，鲁梅克斯营养丰富，在非豆科饲料作物中粗蛋白质含量较高，适于饲喂猪、牛、羊、兔和鱼等，还可以作为蔬菜、制作食用酒、饮料等的原料，同时，还可以提取叶绿素、植物蛋白及活化氨基酸等，利用前景广阔，在饲料、医药和化妆品行业有着巨大的市场前景［3］。

植物的生长发育受环境条件的影响，而土壤盐渍化是影响种子萌发和植物生长的主要因素之一。联合国粮农组织的一项调查结果显示，全球有6%的陆地面积为盐渍化土壤［4-5］，其中我国盐渍土壤面积约为3.5 ×107hm2，约占可耕地面积的1/3［6］，造成大部分土地资源浪费，严重威胁着农牧业的发展。因此，土壤盐渍化已经成为当今世界农牧业生产中主要的资源问题和生态问题。如何改良盐渍化土壤已成为人们关注的热点，试验证明，通过生物治盐能够有效改善生态环境、提高盐渍土地利用率［7］。因此，筛选出高耐盐的植物材料使其在难以利用的盐渍土地上生长，既可以提高土地利用率、改良盐渍土壤，又可以给农牧业发展带来效益。

鲁梅克斯杂交酸模作为优良的饲用牧草于1990 年育成，并于1995 年从乌克兰引入中国，由于其应用价值较大，在我国很多的省份进行了推广种植，但近年来国内现有的鲁梅克斯杂交酸模与国外优质的鲁梅克斯杂交酸模相比退化现象严重，主要表现为抗性差、产量低、适口性差，因此，本研究对国外与国内两个不同来源的鲁梅克斯杂交酸模的抗盐能力进行比较，用半衰减浓度P50作为抗盐性衡量指标。P50是指当生物处于逆境中一定时间，相对生长量降低一半时的环境指标浓度，可作为植物抵御环境胁迫的一项标准指标，常用于环境评价和植物的抗逆性研究［8］。本研究测定盐胁迫下鲁梅克斯种子萌发率及幼苗期抗逆生理指标，比较国外与国内两个不同来源的鲁梅克斯杂交酸模之间耐盐性差异，以期为耐盐性鲁梅克斯牧草在我国的推广种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

本研究中，供试种子分别为Щавель Чемпион(记为材料1)与鲁梅克斯K-1(记为材料2)，其中材料1 购于乌克兰，材料2 购于山东曹县农牧科技研究所。

1.2 试验方法

1.2.1 种子萌发试验 随机选取干净饱满的种子，用10% H2O2浸泡30 min 对种子进行表面消毒［9］，再用蒸馏水彻底清洗7 ～8 次，为了模拟盐胁迫条件，在无菌条件下，将种子培养在不同NaCl 浓度(0、50、100、150、200、250、300 mmol·L－1)的MS 培养基中。在25 ℃，相对湿度为65%，光/暗周期分别为12 h 的条件下进行种子萌发试验，3 次重复，每重复100 粒种子，试验第7 天测定萌发率，萌发标准为胚根从种皮明显地突出至少2 mm 视为正常萌发。

1.2.2 抗氧化酶活性及丙二醛(MDA)含量的测定

根据种子萌发试验中材料1 与材料2 萌发率之间的差值和半衰减浓度的筛选结果，分别对0 和150 mmol·L－1NaCl 处理条件下的材料1 和材料2 的新鲜植株进行取样测定。取样时间分别为7、9、11、13和15 d，规格为每份样品鲜重1.0 g。超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑(NBT)法测定;过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法测定;过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外吸收法测定;丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TBA)法测定［10］。

1.2.3 数据分析 所得试验数据及分析结果均采用Microsoft Excel 录入，并作图。采用SPSS 17.0 软件进行统计分析，对相同盐浓度胁迫下不同材料的萌发率进行独立样本T 检验，对相同盐浓度胁迫下不同材料的抗氧化酶活力及丙二醛(MDA)含量进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度盐胁迫对鲁梅克斯萌发率的影响

随着NaCl 浓度的增加材料1 和材料2 的萌发率整体呈下降趋势(图1)。在无NaCl 胁迫条件下，材料1 的萌发率显著高于(P ＜0.05)材料2。在50 ～250 mmol·L－1NaCl 胁迫条件下，材料1 的萌发率极显著高于(P ＜0.01)材料2，且在NaCl 浓度达到150 mmol·L－1时，材料1 与材料2 萌发率之间的差值达到最大，材料1 的萌发率约为87%，而材料2 的萌发率仅为58%;当NaCl 浓度到达200 mmol·L－1时，材料1 的萌发率在50%以上，而材料2的萌发率却低于50%，材料1 的半衰减浓度大于200 mmol·L－1，而材料2 的半衰减浓度低于200 mmol·L－1，即材料1 的半衰减浓度高于材料2。当NaCl 浓度到达300 mmol·L－1时材料1 与材料2 的萌发率均降为0。

图1 不同浓度盐胁迫对鲁梅克斯萌发率的影响Fig.1 Effects of different concentrations of NaCl on Rumex germination rate

2.2 盐胁迫对鲁梅克斯杂交酸模幼苗中抗氧化酶体系及丙二醛(MDA)含量的影响

2.2.1 盐胁迫对鲁梅克斯杂交酸模幼苗中超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响 在未经盐胁迫下，材料1 中的SOD 活性整体均显著高于(P ＜0.05)材料2(图2);与未胁迫相比，经盐胁迫后，材料1 中的SOD 活性整体均显著升高，材料2 中SOD 活性在15 d 之前显著升高，15 d 时无显著变化(P ＞0.05)。在胁迫条件下，材料1 中的SOD 活性整体均显著高于材料2，胁迫7 －11 d 时材料1 与材料2 中SOD活性均有小幅度上升趋势，胁迫11 －15 d 时材料1与材料2 中SOD 活性均呈小幅度下降趋势，其中胁迫到11 d 时材料1 与材料2 的SOD 活性均达到最大值，材料1 中SOD 活性为78.15 U·g－1FW，而材料2 中SOD 活性仅为28.83 U·g－1FW。

2.2.2 盐胁迫对鲁梅克斯杂交酸模幼苗中过氧化物酶(POD)活性的影响 随着盐胁迫时间的增加，材料1 与材料2 的POD 活性均呈现出先小幅度上升后明显下降的趋势(图2)。在未经盐胁迫下，材料1 中的POD 活性整体均显著高于(P ＜0.05)材料2。与未胁迫相比，材料1 与材料2 经盐胁迫后，材料1 中的POD 活性整体均显著升高，但材料2 中POD 活性在15 d 之前显著升高，15 d 时无明显变化(P ＞0.05)。在胁迫条件下，材料1 中的POD 活性整体均显著高于材料2。

2.2.3 盐胁迫对鲁梅克斯杂交酸模幼苗中过氧化氢酶(CAT)活性的影响 材料1 与材料2 在盐胁迫下CAT 活性变化量差异较大(图2)。在未经盐胁迫下，材料1 中的CAT 活性整体均显著高于(P ＜0.05)材料2;与未胁迫相比，材料1 与材料2经盐胁迫7 －13 d 后，CAT 活性整体均显著升高，随着胁迫时间的增加，在7 －11 d 时材料1 与材料2 的CAT 活性均有上升趋势，在11 －15 d 时材料1 与材料2 的CAT 活性均呈大幅度下降趋势。在11 d 时材料1 与材料2 的CAT 活性达到最大值，材料1 的CAT 活性为21.35 U·g－1·min－1，材料2 的CAT 活性为14.74 U·g－1·min－1。胁迫条件下，材料1 中CAT 活性整体均显著高于材料2。

2.2.4 盐胁迫对鲁梅克斯杂交酸模幼苗中丙二醛(MDA)含量的影响 材料1 与材料2 在盐胁迫下MDA 含量变化量存在较大差异(图2)。在未经盐胁迫下，材料1 与材料2 中的MDA 含量(除9 d 外)无显著差异。但与未胁迫相比，材料1 与材料2 的MDA 含量呈显著上升趋势(P ＜0.05)，且随着胁迫时间的增加，材料1 与材料2 的MDA 含量均有所升高。但材料2 中MDA 含量升高更明显，胁迫15 d时，材料1 中MDA 含量是未胁迫的4.35 倍，材料2中MDA 含量是未胁迫的6.75 倍。胁迫后材料2 中的MDA 含量整体均显著高于材料1。

图2 盐胁迫下两个材料SOD、POD、CAT 活性和MDA 含量的变化Fig.2 Changes of content of SOD，POD，CAT activity and MDA under salt stress

3 讨论与结论

研究植物的耐盐机制选择最佳的胁迫时期是关键，植物在整个生活史中，不同的发育阶段耐盐性是不同的［11］，其中植物对盐胁迫最敏感时期为种子萌发期和幼苗期［12-13］，而生殖期及其他发育阶段相对不敏感。因此，种子在萌发期和幼苗期的耐盐性可以反映出该品种的耐盐性［14］。

本研究对鲁梅克斯杂交酸模种子萌发率的测定结果表明，在不同浓度梯度的NaCl 胁迫下，材料1与材料2 的萌发率有显著差异，随着NaCl 浓度的增加，材料1 与材料2 的萌发率均呈现下降趋势，该结果与盐胁迫下的荞麦(Fagopyrum esculentum)［15］，豇豆(Vigna unguiculata)［16］，甜瓜(Cucumis melo)［17］的结果一致。但材料1 的萌发率显著高于材料2 的萌发率，说明材料1 的耐盐性强于材料2。

研究表明，逆境胁迫对植物所产生的伤害，是由于植物体内所产生的活性氧(ROS)大量积累从而启动了膜脂过氧化作用［18-19］，而这些ROS 可以通过细胞内的SOD、POD 和CAT 等抗氧化酶系统所清除［20-22］。因此，在适度的环境胁迫下，耐盐品种的抗氧化酶水平要高于敏感品种。本研究对鲁梅克斯杂交酸模幼苗的抗氧化酶活性的测定结果表明，两个不同来源的杂交酸模材料在不同浓度梯度的NaCl 胁迫下，SOD、POD 和CAT 活性存在较大差异，随着NaCl 浓度的升高，材料1 和材料2 中的SOD、POD 和CAT 活性均有显著升高趋势，但材料1 中SOD、POD 和CAT 活性显著高于材料2。同样，这些结果也在紫花苜蓿(Medicago sativa)［23］，野大豆(Glycine soja)［24］和椒样薄荷(Mentha piperita)［25］等报道中被确定。本研究表明，材料1 比材料2 具有更强的活性氧清除能力，即材料1 的耐盐性强于材料2。

当植物处于逆境条件时，细胞中膜脂过氧化作用加重，其产物MDA 含量也会随之升高［26］，MDA 作为植物细胞膜脂过氧化作用的终产物，能够与质膜上的蛋白质结合交联，而使之失活，改变质膜的孔隙度和通透性，使生物膜结构和功能遭到破坏，进而引起细胞代谢紊乱。常用MDA 含量的多少来衡量植物处于逆境中时，所受到的膜脂过氧化程度及对逆境条件反应的强弱程度 。即膜脂过氧化过程中，终产物MDA 含量越高，说明植物所受到的伤害越严重。在NaCl 胁迫下，随着盐浓度的增加及胁迫时间的延长，柳树(Salix babylonica)幼苗中MDA 含量呈上升趋势［29］，中型狼尾 草(Pennisetum longissimum var. intermedium)幼苗［30］和番茄(Lycopersicon esculentum)幼苗［31］中MDA 含量也是随着NaCl 浓度的增大而增加。同样，本研究中，在NaCl 胁迫下两个不同来源的材料中MDA 含量均有所升高，但材料2 中MDA 含量显著高于材料1，这一结果进一步说明了材料1的耐盐性强于材料2。

综上可知，通过盐胁迫下对鲁梅克斯杂交酸模种子萌发率及幼苗期各项生理指标的测定，可以比较出不同来源的鲁梅克斯杂交酸模之间耐盐性差异，材料1 与材料2 相比有较强的耐盐性，因此，材料1 更适于在土壤盐渍化地区进行推广和种植。

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