盐碱胁迫对不同品种三叶草抗性生理特性的影响

桂枝，高建明

（天津农学院 农学与资源环境学院，天津 300384）



盐碱胁迫对不同品种三叶草抗性生理特性的影响

桂枝，高建明通信作者

（天津农学院 农学与资源环境学院，天津 300384）

摘 要：为了探讨不同三叶草品种在盐碱胁迫下苗期的生理特性，以7个三叶草品种为材料，研究了它们在不同浓度盐碱胁迫下的丙二醛含量、脯氨酸含量、SOD活性的变化规律。结果表明：不同品种在不同盐碱浓度下的丙二醛含量、游离脯氨酸含量和SOD 活性存在较大差异；7个品种的丙二醛、脯氨酸、SOD指标在8 g/L时达到最大值。白三叶、红三叶和地三叶间的耐盐碱性存在差异，白三叶在苗期的耐盐碱性优于红三叶和地三叶，但这一结论是否适合全生育期还应作进一步的深入研究。

关键词：三叶草；盐碱胁迫；丙二醛；脯氨酸；SOD

土壤盐碱化是制约干旱区植被生长最主要的生态环境地质问题，也是土地资源利用的主要障碍因子之一。我国盐碱土地达9 913万hm2，主要分布在黄淮海平原、黄土高原及西北内陆区，东北平原和沿海地带也有大面积的盐碱地[1]。据天津市第二次土壤普查数据显示，天津市具有的盐碱地总面积为49.3万hm2[2]，盐土和盐化土壤约占全市土壤总面积的42.3%[1]。从盐化程度来看，天津市轻中度盐碱土壤占到82.3%[3]，这为土壤的有效改良和利用提供了有利条件[4]。

在改良和利用盐碱地的诸多方法中，种植耐盐碱植物是一种经济、有效的措施。三叶草属（Trifolium L.）是豆科牧草中分布较广的一个属，在我国的大部分省区均有分布[5]。我国栽培利用较多的耐盐碱植物有红三叶、白三叶、杂三叶和地三叶等。由于三叶草生活力强，植株矮而匍匐，覆盖度好，绿色期长，不需刈割，对土壤要求不高，所以现在常用于缀花草坪或斜坡绿化。在中度盐碱化土壤上种植三叶草，不仅利用了大量的盐碱荒地，增加了土壤的覆盖度，还可以发挥其共生固氮的功能，进而改良土质。人们通常认为三叶草不耐干旱和盐碱[6]，目前在耐旱方面的研究较多[7-11]，在耐盐性方面多选择研究NaCl胁迫[12-15]。为了研究三叶草在盐碱胁迫下苗期的生理特性，本试验选用7个生产中常见的三叶草品种作为试验材料，虽然天津地区盐碱土中主要含NaHCO3，但考虑到Na2CO3水解后的碱性大于NaHCO3，所以本试验选用Na2CO3作为提供碱性胁迫的因子，而盐胁迫因子仍然采用NaCl。通过考察7个三叶草品种苗期的生理生化反应，初步了解不同三叶草品种的耐盐碱性，以便为筛选适合在盐碱地上种植的三叶草研究提供一些基础性的信息。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料购自西安百绿景观设计有限责任公司，其中包括3个白三叶品种、2个红三叶品种和2个地三叶品种，具体信息见表1。

表1 供试的7份三叶草材料

1.2 方法

试验采用盆栽法，基质为河砂，完全随机设计，每处理3盒，重复3次。盐浓度设CK、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0和12.0 g/L共7个水平，其中，CK为浓度为1.0 g/L的Na2CO3，其他处理中的盐碱由NaCl和Na2CO3组成，Na2CO3的浓度不变，NaCl浓度由低逐渐升高。首先，选取均匀、饱满、无病虫害的三叶草种子，用30%H2O2消毒4 min，蒸馏水冲洗3～5遍，滤纸吸干水分。因三叶草种子硬实率较高，所以用砂纸适度擦破种皮后备用。取发芽盒(12 cm×12 cm×5 cm)，内装750 g清洗、灭菌过的河砂，加入Hoagland营养液(pH 5.7) 150 mL(约为河砂最大持水量的90%)，静置2～3 h，待其扩散均匀。7个品种各取50粒种子均匀播种，深度为1 cm。播种后于人工气候室内进行培育，白天温度为(25±1) ℃，夜间温度为(15±1) ℃，12 h光照，光照强度为300 μmol/(m2·s)。每隔1天定时称其质量，并用1/2 Hoagland 培养液补足所缺水分。种子萌芽15 d后间苗，以保证每盒有25株生长一致的材料。生长45 d时，用1/2 Hoagland 培养液加1.0 g/L的Na2CO3配制不同浓度的盐碱溶液以进行为期72 h的盐碱胁迫处理。

1.3 测定项目及方法

处理72 h后，从每株三叶草上选取大小一致的一片复叶，混合后迅速进行各项指标的测定，每项测定指标重复3次。丙二醛含量的测定采用张志良等的方法[16]，脯氨酸含量的测定采用茚三酮比色法[17]，SOD酶活性的测定采用氮蓝四唑(NBT)还原法[18]。

1.4 数据统计与分析

试验数据用SPSS16.0进行统计分析，用Duncan方法进行多重比较（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 7个三叶草品种在盐碱胁迫下的丙二醛含量变化

方差分析结果显示，丙二醛含量在品种间(F ＝113.20，P＜0.05)、不同盐碱浓度间(F ＝235.70，P＜0.05)及品种×盐碱浓度间(F ＝214.96，P＜0.05)的差异均达显著水平，表明不同品种在不同盐碱浓度下的丙二醛含量存在较大差异。从图1和表2、表3可以看出，7个品种受到盐碱胁迫后丙二醛含量表现出大体相似的变化趋势，但也略有差异。即：随着胁迫浓度的增加，丙二醛含量逐渐增加；歌德、埃莫森、罗丽莎和安塔斯在2 g/L和8 g/L出现一小一大2个峰值；而海法、自由和雷神则仅在胁迫浓度为8 g/L时，丙二醛含量才出现一个明显的峰值。其中，白三叶品种歌德增加的幅度最大，与对照相比，当胁迫浓度为8 g/L时，丙二醛含量是对照的2.99倍；当浓度继续增加时，丙二醛含量依然保持在相对较高的水平；其余6个三叶草品种则是当浓度大于8 g/L时，丙二醛浓度迅速下降。由多重比较的结果可知(表2)，盐碱浓度在6～10 g/L时，7个品种的丙二醛含量迅速增加后又下降，8 g/L时可能是大部分三叶草品种丙二醛含量变化的转折点。

图1 7个三叶草品种在盐碱胁迫下的丙二醛含量变化

表2 不同浓度的盐碱胁迫下三叶草中丙二醛、脯氨酸和SOD含量的Duncan多重比较

注：大写字母表示0.05水平，下同

表3 不同三叶草品种在盐碱胁迫下中丙二醛、脯氨酸和SOD含量的Duncan多重比较

2.2 7个三叶草品种在盐碱胁迫下的脯氨酸含量变化

方差分析的结果显示，脯氨酸含量在品种间(F ＝1.192×106，P＜0.05)、不同盐碱浓度间(F ＝2.018×105，P＜0.05)及品种×盐浓度间(F ＝2.875×104，P＜0.05)的差异均达显著水平，表明不同品种在不同盐碱浓度下的脯氨酸含量存在较大差异。从图2可以看出，7个品种受到盐碱胁迫后脯氨酸含量表现出相似的变化趋势，即：随着胁迫浓度的增加，脯氨酸含量逐渐增加；当胁迫浓度增加到8 g/L时，脯氨酸含量到达各自的峰值，之后迅速下降；按照脯氨酸含量的多少，7个品种大体可分为3类：第一类为3个白三叶品种，当浓度为8 g/L时，脯氨酸浓度处于较高的水平；第二类包括2个红三叶品种（埃莫森、自由）和一个地三叶品种（安塔斯），脯氨酸浓度的峰值处于略低的水平；第三类仅有罗丽莎一个品种，虽然其脯氨酸浓度的峰值为对照的6.06倍，但却是7个品种中脯氨酸含量最低的。由多重比较的结果可知（表2和表3)，与丙二醛含量的变化类似，当盐碱浓度在6～10 g/L时，7个品种的脯氨酸含量迅速增加后又快速下降，8 g/L时可能是大部分三叶草品种脯氨酸含量变化的转折点。由表3可知，同一类型的三叶草受到盐碱胁迫时的反应类似，如白三叶品种（海法、歌德）以及红三叶品种（埃莫森、自由）在受到盐碱胁迫后的脯氨酸含量没有差异，但不同种类的三叶草间差异相对较大。

图2 7个三叶草品种在盐碱胁迫下的脯氨酸含量变化

2.3 7个三叶草品种在盐碱胁迫下的SOD酶活性变化

方差分析的结果显示，SOD含量在品种间(F＝1.5×105，P＜0.05)、不同盐碱浓度间(F＝2.271×104，P＜0.05)及品种×盐浓度间(F＝1.334×103，P＜0.05)的差异均达显著水平，表明不同三叶草品种在不同盐碱浓度下的SOD含量存在较大差异。从图3和表3可以看出，7个品种受到盐碱胁迫后，SOD含量表现出大致相似的变化趋势，即：随着胁迫浓度的增加，SOD含量逐渐增加；当胁迫浓度增加到8 g/L时，到达各自的峰值，之后迅速下降；但7个品种的SOD活性仍略有差异。白三叶品种歌德的SOD含量仍然是7个品种中最高的；其次是海法、雷神、埃莫森和自由，这4个品种的SOD含量具有相似的单峰变化趋势（升—降），且居于中间水平；第三类包括两个地三叶品种，它们受到盐碱胁迫时，SOD含量表现出“升—降—升—降”的双峰变化趋势。由表1可知，与丙二醛、脯氨酸含量的变化类似，当盐碱浓度在6～10 g/L时，7个品种的SOD含量迅速增加后又快速下降，8 g/L是大部分三叶草品种SOD含量的峰值。

3 讨论

本研究表明，白三叶、红三叶和地三叶的耐盐碱性存在差异，但总体来看，地三叶的耐盐碱性相对较差，红三叶居中，白三叶的整体表现较好，在白三叶中又以歌德的耐盐碱性表现最优。这一结论与生产实际相吻合，即白三叶在我国大部分省区均有分布，红三叶多在亚热带丘陵、平原或低山地区分布[5]。由于地三叶在我国的种植时间尚短，对它的了解较少。当然，在具体种植时应针对当地的土壤、气候等情况选择恰当的品种。此外，由于本试验采用了砂配的方式，结果是否同样适合土壤条件，白三叶在生长全过程中的耐盐碱性是否优于红三叶和地三叶，还需对更多的材料进行深入地评价和研究。

就试验所选的三叶草品种来说，3个白三叶品种的整体表现要优于红三叶品种和地三叶品种。这说明白三叶的抗逆性强、适应性好，这也与白三叶在我国大部分省区均有分布的现象相吻合。红三叶的抗逆性差，耐寒性不如紫花苜蓿，耐湿、耐热和耐寒性也较差，较难越夏[5]，故其分布范围有限。地三叶适宜的地区最狭窄，仅能在冬季平均气温在7～13 ℃之间、夏季平均气温20～30 ℃之间、降雨量380～760 mm的地区生长，这使得地三叶的多样性较小，适应性最低。加之地三叶因授粉后花梗及小花反转向下延伸，并形成具锚形钩爪的种球钻入土中，收种较为困难，因此仅在我国云贵部分地区可以种植。若就白三叶而言，歌德和海法在8 g/L时的表现略好于雷神，但在整个生育期的综合表现还有待于进一步考查。

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Study on Effect of Saline and Alkaline Stress on Resistance Physiological Characteristics of Different Clovers

GUI Zhi,GAO Jian-mingCorresponding Author
(College of Agronomy and Resource Environment,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384,China)

Abstract:In order to study the resistance physiological characteristics of different clovers in the saline and alkaline stress,7 clover varieties were selected to study their resistant physical features by malonaldehyde content,proline content and SOD activity under the saline and alkaline stress.The results showed that significant difference could be found among 7 clover varieties when the 3 physical index were inspected under different concentration gradients of saline and alkaline,and the maximum of 3 index could be seen separately when the concentration was 8 g/L.In conclusion,the resistance to the saline and alkaline stress of white clover is better than red clover and subterranean clover,but the further research should be done to examine the resistance to saline and alkaline in the whole growth period.

Key words:clover; stress of saline and alkaline; malonaldehyde; proline; SOD

通信作者：高建明（1971-），男，甘肃白银人，副研究员，博士，主要从事饲用作物遗传育种方面的研究。E-mail：gao11799713@163.com。

作者简介：桂枝（1973-），女，山西太原人，副教授，硕士，主要从事饲草作物遗传育种研究。E-mail：guizhi73@163.com。

基金项目：国家自然科学基金（青年）项目“苜蓿PIP3基因的遗传研究变异、表达与功能”（31201840）；国家科技支撑计划项目“优质多抗牧草新品种选育与良种繁育关键技术研究与示范”（2011BAD17B01）；天津市高等学校创新团队培养计划项目“作物品质及抗逆性的遗传改良”（TD12-5017）

收稿日期：2015-08-20

文章编号：1008-5394（2016）01-0001-04

中图分类号：Q945.78

文献标识码：A