混合药剂吸湿回干技术对盐碱胁迫大豆苗期植株K+、Ca2+和Na+的影响

戴凌燕，李建英，殷奎德，李存杰，彭雪琦，朱洪德

（1.黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院，大庆163319；2.黑龙江省农业科学院大庆分院；3.黑龙江省青年农场；4.黑龙江八一农垦大学农学院）

混合药剂吸湿回干技术对盐碱胁迫大豆苗期植株K+、Ca2+和Na+的影响

戴凌燕1，李建英2，殷奎德1，李存杰3，彭雪琦1，朱洪德4

（1.黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院，大庆163319；2.黑龙江省农业科学院大庆分院；3.黑龙江省青年农场；4.黑龙江八一农垦大学农学院）

为明确不同处理对大豆苗期耐盐碱能力的影响，对大豆种子采取引发剂处理、水处理和未处理三种处理方式，研究了盐碱胁迫下苗期植株K+、Ca2+和Na+的变化。结果表明：种子引发剂处理的苗期植株，在盐碱胁迫下其地上部和地下部Na+、K+和Ca2+含量均高于未处理和水处理；引发剂处理的TSK，Na最高，而其TSCa，Na高于水处理，低于未处理。通过混合药剂吸湿回干技术处理，可以增强大豆种子的抗盐碱性，为解决大豆耐盐碱能力提供新的理论依据。

大豆；苗期；吸湿回干；混合药剂；盐碱胁迫；离子

随着生态环境的恶化和人们不合理的开垦种植，导致土壤盐碱化问题不断加深和扩大。土壤盐渍化是限制作物生长，降低作物产量的一个主要环境因子［1］。目前，土壤盐碱化已经成为一个世界性的问题，全世界各类盐碱地面积近10亿hm2，中国是世界盐碱地大国之一［2］。在我国华北、西北、东北等地区均有盐碱地分布，现代盐碱土面积约3 693万hm2，其中，东北松嫩平原是世界三大苏打盐碱土集中分布区之一，而黑龙江省的盐碱地主要分布在松嫩平原西部低洼闭流地带，面积174.4万hm2，约占松嫩平原的14.0%［3］。苏打盐碱土中的Na2CO3等碱性盐不仅使植物受到盐离子胁迫伤害而且还导致土壤pH值升高，使植物受到高pH胁迫伤害，因此多数植物很难在盐碱土中正常生长［4］。多年研究表明，植物对盐离子的过量吸收会导致一些营养元素的吸收受到抑制，如Na+过多会影响植株对K+、Ca2+、Mg2+等的吸收，Cl-和SO42-吸收过多可降低植物对HPO4-的吸收，从而引起作物缺素，影响作物的营养和生殖生长，主要表现在生理干旱、单盐毒害、营养失衡和生理代谢紊乱等方面。作物在逆境条件下能够自我调整，主要通过降低无机离子等盐类在体内的积累而避免盐类的危害，或通过生理代谢的适应性而忍受已进入细胞的盐类［5］。同时可伴随离子区域化，渗透调节物质积累作用，维持膜系统完整性等多机制交互作用实现植物盐碱环境中的适应性［6］。

研究利用混合化学药剂和清水对大豆种子进行浸种及萌发实验，通过对大豆苗期植株地上部与地下部K+、Ca2+和Na+等指标的测定，旨在明确大豆苗期植株中无机离子（Na+、K+、Ca2+）的累积程度，并分析其差异原因，初步探讨大豆的耐盐碱适应性机制，为今后充分开发利用野生大豆耐盐碱性资源提供参考和依据。

1 材料与方法

1.1 材料培养及处理

1.1.1 材料

供试大豆品种：抗线10号。

1.1.2 种子引发剂

混合药剂成分为0.25 g·L-1ZnSO4·7H2O，0.052 5 mol·L-1CaCl2·2H2O，0.5 g·L-1甜菜碱和0.03 g·L-1赤霉素，文章中均简称为引发剂。

1.1.3 材料培养

选取大小均匀、饱满一致、无病虫害的大豆种子分成三等份。取两份分别放在蒸馏水和引发剂中，25℃浸泡处理2 h，一份不做任何处理的干种子用作对照（CK）。处理后用蒸馏水冲洗2～3次，用纱布擦干种子表面的水。自然晾干或于30℃烘箱中烘干至约种子原重的105%。回干完成后播种到盛有洗净的中性细砂的塑料花盆内，每种处理8盆，每盆20粒，每隔2 d，用营养液浇灌一次。6 d时，用营养液配制NaHCO3和Na2CO3按摩尔比5∶1的盐浓度为10 mmol·L-1溶液作为盐碱胁迫液（pH 9.07，盐度1.02%，TDS 9.03 g·L-1，电导率18.09 ms·cm-1）对三种不同种子处理的大豆苗进行胁迫处理。10 d时盐碱胁迫浓度增加至20 mmol·L-1（pH 8.98，盐度1.52%，TDS 12.92 g·L-1，电导率25.8 ms·cm-1，盐碱胁迫处理共14 d）。

1.2 测定指标及方法

1.2.1 植株含水量的测定

盐碱胁迫14 d后，小心取出每盆中所有植株，用蒸馏水洗净全株，并用吸水纸吸去附着的水分后将地下部与地上部分开，置烘箱中105℃灭酶10 min，然后在85℃下烘干至恒重。

1.2.2 植株Na+、K+和Ca2+含量测定

Na+、K+和Ca2+各离子测定方法参考王宝山与赵可夫［7］及马德源等［8］的方法。从研磨粉碎后的混合样品中取约0.1 g粉末放入灼烧至恒重的坩埚中，550℃高温炉中灰化20 h，冷却至室温，用1 mL浓硝酸溶解灰分，去离子水定容至50 mL，原子吸收分光光度计测定Na+、K+和Ca2+含量，每个处理3次重复。

1.3 数据统计分析

所得数据均用SPSS 16.0和EXCEL 2007软件进行统计分析，采用单因素方差分析（ANOVA）和新复极差法（Duncan）比较不同处理的差异显著性，P＜0.05时有统计学意义，数值为平均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 不同处理对盐碱胁迫下大豆苗期植株地上部与地下部Na+、K+和Ca2+含量的影响

2.1.1 不同处理对大豆苗期植株地上部与地下部Na+含量的影响

采用种子引发剂浸泡，清水浸泡和未处理三种不同方式处理大豆种子后，在盐碱胁迫下，对其苗期植株Na+含量的影响如图1。可以看出，经过种子引发剂处理植株地下部Na+含量与CK植株相比无显著差异，而水处理植株地下部Na+含量明显低于CK和种子引发剂处理植株；经过种子引发剂处理植株地上部Na+含量显著高于水处理和CK的植株，而水处理和CK植株地上部Na+含量无显著差异。可见经引发剂处理植株其地上部和地下部Na+含量均较高。

图1 不同处理方法下大豆苗期植株Na+含量Fig.1 Na+content at various treatments on the soybean seedlings

2.1.2 不同处理对大豆苗期植株地上部与地下部K+含量的影响

三种不同处理对盐碱胁迫下大豆苗期植株K+含量的影响如图2。可以看出，经种子引发剂处理植株与水处理和CK植株相比，其地下部K+含量无明显变化；引发剂处理植株地上部K+含量显著高于水处理和CK，而水处理植株地上部K+含量也显著高于CK。可以看出引发剂处理后，在盐碱胁迫下，对大豆植株地下部K+含量影响较小，而使其地上部K+含量明显升高。

图2 不同处理方法下大豆苗期植株K+含量Fig.2K+content at various treatments on the soybean seedlings

2.1.3 不同处理对大豆苗期植株地上部与地下部Ca2+含量的影响

三种不同处理对盐碱胁迫下大豆苗期植株Ca2+含量的影响如图3。可以看出，引发剂处理植株地下部Ca2+含量显著高于水处理和CK植株；引发剂处理植株地上部Ca2+含量明显高于CK植株，而水处理植株地上部Ca2+含量与CK和引发剂处理植株相比皆无显著差异。可以看出引发剂处理可使盐碱胁迫下大豆苗期植株地下部Ca2+含量显著增加，而地上部Ca2+略有升高。

图3 不同处理方法下大豆苗期植株Ca2+含量Fig.3Ca2+content at various treatments on the soybean seedlings

2.2 不同处理对盐碱胁迫下大豆苗期植株地上部与地下部K+/Na+和Ca2+/Na+的影响

三种不同处理对盐碱胁迫下大豆苗期植株K+/ Na+和Ca2+/Na+的影响如表1。可以看出，引发剂处理植株地上部K+/Na+与CK和水处理植株相比无显著差异，而水处理植株地上部K+/Na+显著高于CK植株；水处理植株地下部K+/Na+显著高于CK和引发剂处理植株，而引发剂处理植株地下部K+/Na+与CK无显著差异。引发剂处理植株地下部Ca2+/Na+与CK植株相比无显著差异，而水处理植株地下部Ca2+/Na+显著高于CK和引发剂处理植株；三种处理方式植株地上部Ca2+/Na+无显著差异。

表1 不同处理方法下大豆苗期植株各部分K+/Na+和Ca2+/Na+值Table 1K+/Na+and Ca2+/Na+at various treatments on the soybean seedlings

2.3 不同处理对盐碱胁迫下大豆苗期植株K+和Ca2+选择性运输系数的影响

离子选择性运输系数（transport selectivity）TSX，Na=叶（X+/Na+）/根（X+/Na+）［9-10］。通常来说，离子选择性运输系数越大，表明植株对该离子运输的选择性越高，对Na+运输的选择性越低。

三种不同处理对盐碱胁迫下大豆苗期植株TSK，Na和TSCa，Na的影响如表2。可以看出，三种处理方式植株的TSK，Na无显著差异，引发剂处理植株略高于水处理和CK。引发剂处理植株的TSCa，Na低于CK，但无显著差异；CK植株的TSCa，Na显著高于水处理。

表2 不同处理方法下大豆苗期植株TSK，Na和TSCa，NaTable 2TSK，Naand TSCa，Naat various treatments on the soybean seedlings

3 讨论

离子稳衡态是植物抗盐碱的主要机制。在正常生理状态下，细胞内离子保持均衡状态，细胞质中过多的离子尤其是Na+会对植物细胞的代谢活动产生伤害［11］。实验中，种子引发剂处理植株Na+含量无论地上部还是地下部均比水处理和CK高，其原因可能为：一方面，引发剂处理大豆种子较水处理和CK提前2天萌发出苗，因其植株地上部和地下部组织较大导致吸收和利用离子能力增强，从而吸收较多Na+；另一方面是由引发剂处理种子过程中产生的多种因素综合作用的结果。如①引发剂中包括ZnSO4和CaCl2，因此，会导致种子内部积累较多金属离子，如Zn2+和Ca2+；②引发剂中甜菜碱使细胞不易失水，而在盐碱胁迫下细胞和植株会产生失水过程，但引发剂处理植株由于甜菜碱的存在而使细胞和植株失水较慢较少，为了保证细胞和植株具有较低水势，可能会大量吸收Na+来降低渗透势；③引发剂中赤霉素会活化种子萌发过程中的蛋白酶，加快代谢过程。综上可知，无论从离子平衡、渗透调节还是代谢需要，引发剂处理植株对Na+有更多需要。

K+是植物细胞中最丰富的游离态离子，在维持渗透压、调节叶片和气孔运动以及细胞伸长等过程中起作用［12］。在盐胁迫条件下，限制Na+吸收、增加Na+外排，同时保证K+的吸收，维持细胞质高K+/Na+是植物抗盐性的关键［13］。关于K+/Na+比值与植物耐盐性的关系已有不少报道，得到的基本结论是植物体内K+/Na+越高，植物的耐盐性越强［14-15］。在实验中，引发剂处理植株地上部含有较多K+，但由于同时含有较多Na+而使K+/Na+不高。由于实验中使用多种药剂处理种子，会使植株内部离子重新达到稳衡状态，在大量吸收K+同时还会大量吸收Na+，因此，实验不能简单用K+/Na+比值反映植物的耐盐碱性。TSK，Na指标可显示出引发剂处理植株向地上部选择运输K+能力最强，而选择向地上部运输Na+能力较弱。

Ca2+在植物抗盐中的重要作用体现在很多方面，如传递胁迫信息、代谢调控、保护膜稳定性、缓解胁变等［16］，其中多与Na+和Ca2+相互作用密切相关。汪良驹、刘友良等［17］认为是外界的Na+取代质膜上的Ca2+导致细胞膜透性增加。实验中，引发剂处理植株因CaCl2影响而在地上部和地下部积累较多Ca2+，同时也因含有较多Na+而使Ca2+/Na+比值较小。

三种处理方式中，似乎从离子含量水平等指标分析可看出，水处理的植株表现出更强的抗盐碱能力，如Na+含量最少，K+和Ca2+含量较多，K+/Na+和Ca2+/Na+比值高，但其对有益离子选择性运输能力较差。实验中引发剂处理植株体内Na+含量高，虽与早前报道不一致，表现出对盐碱胁迫抗性较差，但其K+和Ca2+含量最高。同时从生长和抗性指标，以及产量方面分析，引发剂处理是三种处理中耐盐碱效果最好的（数据另文发表）。

经种子引发剂处理的大豆种子在盐碱胁迫下提前萌发，其Na+积累量较高，但与此同时K+和Ca2+的含量却维持在较高水平，表现出具有一定抗性。但引发剂处理后植株体内高含量Na+在大豆苗期抗盐碱能力提高过程中所起的作用还有待进一步研究。

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Effects of the Mixed Chemical Treatments with Rehygroscopy-dehydration on the Contents of K+，Ca2+and Na+of Soybean Seedlings under the Saline-alkaline Stress

Dai Lingyan1，Li Jianying2，Yin Kuide1，Li Cunjie3，Peng Xueqi1，Zhu Hongde4
（1.College of Life Science and Technology，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319；2.Daqing Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Science；3.Heilongjiang Youth Farm；4.College of Agronomy，Heilongjiang Bayi Agricultural University）

In order to study the saline-alkaline resistance effect of various treatments on the soybean seedlings，the contents of K+，Ca2+and Na+of soybean seedlings under saline-alkali stress were tested at the treatments of mixed chemicals，water，and the original seeds，respectively.The results indicated that the contents of Na+，K+，and Ca2+in over-ground and under-ground of seedlings with mixed chemical treatment were higher than those of watered and original ones under the saline-alkaline stress.The mixed chemical treatment seedlings showed the highest TSK，Naamong of these three treatments.Whereas，that of TSCa，Navalue was higher than the watered treatments，and lower than the original treatments.The research demonstrated that it was possible to present one new theoretical application on the enhancement of soybean salt and alkali resistance by the technique of the mixed chemical treatments together with rehygroscopy-dehydration.

soybean；seedling period；rehygroscopy-dehydration；mixed agent；saline and alkaline stress；ions

S351.1

A

1002-2090（2016）04-0018-04

10.3969/j.issn.1002-2090.2016.04.005

2015-05-02

国家科技支撑计划项目（2011BAD35B06）；农业部公益项目（201303007）；黑龙江省农垦总局资助项目（HNK11A-04-06）；黑龙江省教育厅项目（1155xnc108、1253YJDB02）。

戴凌燕（1977-），女，副教授，沈阳农业大学毕业，现主要从事植物生理生化方向的教学与研究工作。

朱洪德，男，研究员，博士研究生导师，E-mail：zhd495@163.com。