葡萄砧木‘SA15’和‘SA17’耐复合盐碱能力评价

于昕，王玥，姚玉新，杜远鹏*

（山东农业大学园艺科学与工程学院，山东泰安 271018）

农业部第二次全国土壤普查资料显示，我国盐碱地包括1600万 hm2盐土和86.7万 hm2碱土，总面积为3466.7万 hm2（不包括滨海滩涂）。现有土地的盐渍化严重影响了葡萄产量和品质，目前国内外关于葡萄砧木耐盐碱研究主要集中在耐中性盐方面，关于复合盐碱胁迫的研究较少[1-2]。盐碱胁迫使植物同时遭受渗透胁迫、离子胁迫和高pH胁迫。盐碱胁迫下，葡萄植株表现为生长缓慢，叶片萎蔫，生物量积累下降[3-4]，植物体生理紊乱，生产力下降甚至可能导致死亡。

本课题组前期采用砧木‘左山一’为母本、‘SO4’为父本进行杂交，筛选出了耐中性盐和碱性盐能力较强的‘SA15’和‘SA17’[5-6]。本试验以生产常用砧木‘1103P’为对照，进一步进行‘SA15’和‘SA17’的耐复合盐碱能力评价，以期为生产提供候选砧木。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

试验材料为‘SA15’‘SA17’和‘1103P’的组培驯化苗。组培苗驯化4周后，挑选长势一致的植株定植于高10 cm、底部直径为7.5 cm的塑料盆中，每盆定植1株。定植5周后每3 d于下午5:00—6:00浇灌0.54%复合盐碱溶液50 mL（pH=8.0，NaCl、Na2SO4和NaHCO3按摩尔浓度4:5:5比例混合，添加少量Na2CO3调整pH），共处理6次。对照浇灌等量清水，每个株系处理重复10株。于第一次处理后的第18天取样进行MDA、叶绿素及Na+、K+含量等指标测定。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 新梢相对生长量指标测定

新梢相对生长量：在复合盐碱胁迫前后用卷尺和游标卡尺各测定一次新梢长度，重复3次取平均值，精确到0.1 cm。

相对生长量/%=（盐处理后新梢长度-处理前）/（对照处理后新梢长度-处理前）×100。

1.2.2 叶绿素含量测定

叶片叶绿素（chlorophyll, Chl）含量采用赵世杰等[7]的乙醇浸提法测定。

1.2.3 丙二醛含量测定

称取0.5 g样品于冰浴研钵中，加入5 mL 10%三氯乙酸（TCA）研磨成匀浆，4000 r/min离心10 min，上清液即为样品提取液。吸取上清液2 mL（对照加2 mL蒸馏水）于新试管中，加入2 mL 0.6%硫代巴比妥酸（TBA）溶液，混匀并于沸水浴反应15 min，迅速冷却后离心，取上清液于532 nm、600 nm和450 nm波长下测吸光度。

丙二醛浓度CMDA(µmol/L)=6.45×(D532-D600)-0.56×D450；

MDA含量/(µmol/gFW)=CMDA(µmol/L)×提取液体积(mL)/植物组织鲜重(g)。

1.2.4 Na+、K+离子含量测定

准确称取0.100 g样品于50 mL三角瓶中，加入硝酸:高氯酸（5:1）混合液20 mL，瓶口放一小漏斗，静置过夜。次日置于电炉上消煮，至液体无色清亮后，继续消煮5～10 min，取下三角瓶冷却至室温。将消煮液少量多次过滤至50 mL容量瓶中，待完全冷却后定容，同时做空白试验校正溶剂误差。利用火焰分光光度计测定标准液和样品溶液中Na+、K+含量。

1.3 数据处理

1.3.1 耐复合盐碱系数Xj

Xj=复合盐碱胁迫测定值/对照测定值 （1）

1.3.2 各综合指标隶属函数值U(CIj)

U(CIj)=(CIj-CImin)/(CImax-CImin),j=1,2,……n （2）

式中，U(CIj)表示第j个综合指标隶属函数值，CIj表示第j个综合指标，CImin和CImax分别表示第j个综合指标最小值与最大值。

1.3.3 各综合指标权重Wj

Wj=Pj/(P1+P2+……+Pj) （3）

式中，Wj表示第j个综合指标权重，Pj表示第j个综合指标旋转载荷平方和方差百分比。

1.3.4 耐盐碱能力综合得分D值

D=U(CI1)W1+U(CI2)W2+……+U(CIj)Wj（4）

用Microsoft Excel 2010进行数据统计与整理；采用DPS软件进行方差分析，采用LSD法进行差异显著性检验；采用SPSS 25.0软件进行主成分分析和因子分析。

2 结果与分析

2.1 复合盐碱胁迫对葡萄砧木生长的影响

由图1可知，复合盐碱处理导致‘SA15’叶片失绿并伴随轻微萎蔫；‘SA17’下部叶缘干枯；‘1103P’下部多数叶片干枯，萎蔫状况严重。复合盐碱胁迫18 d后，各株系株高增长量显著低于对照，‘SA15’‘SA17’和‘1103P’与对照相比分别降低了40.41%、43.59%和64.29%。

2.2 复合盐碱胁迫对砧木叶片和根MDA含量的影响

由图2可知，复合盐碱胁迫18 d后，叶片和根系中MDA含量均增加，‘SA15’叶片中MDA含量比未处理对照增加75.74%，‘SA17’增加86.94%，‘1103P’增加221.45%。根部MDA变化趋势与叶片相似。说明‘SA15’和‘SA17’叶片和根部细胞膜脂过氧化程度较‘1103P’小，受伤害轻。

2.3 复合盐碱胁迫对叶绿素含量的影响

由图3可知，复合盐碱胁迫下叶绿素含量显著降低。其中‘SA15’比未处理对照降低10.03%，‘SA17’降低22.61%，‘1103P’降低25.34%。说明在复合盐碱胁迫下，‘SA15’和‘SA17’叶片叶绿素分解速率较‘1103P’小，光合机构对光能的捕获和转化能力较强。

2.4 复合盐碱胁迫对各器官Na+、K+含量的影响

由图4可知，复合盐碱胁迫后，植株各器官Na+含量显著增加，K+含量降低，‘SA15’叶片和茎Na+含量是对照的1.69倍和4.00倍，‘SA17’是对照的2.69倍和2.65倍，‘1103P’是对照的9.69倍和2.90倍。由此可见，‘SA15’和‘SA17’叶片Na+含量增幅较小，而茎中Na+含量显著增加，说明大量Na+被截留不能进入叶片。

‘SA15’和‘SA17’在复合盐碱胁迫下叶片K+含量与对照相比没有显著差异，‘1103P’与对照相比降低61.99%。各株系茎中K+含量与对照相比均有显著差异，‘SA15’和‘SA17’降幅较‘1103P’小。说明‘SA15’和‘SA17’有助于维持地上部较高的K+含量。

图1 复合盐碱胁迫下叶片表型及植株生长量Figure 1 Leaf phenotype and shoot length under saline-alkali stress

图2 复合盐碱胁迫对叶片和根MDA含量的影响Figure 2 Effects of saline-alkali stress on MDA content in leaves and roots

2.5 ‘SA15’和‘SA17’耐复合盐碱能力综合评价

上述6项指标无法准确判断‘SA15’和‘SA17’的耐复合盐碱能力大小，因此就上述复合盐碱性各生理指标进行因子分析，计算耐盐碱能力综合得分。

根据试验所得数据，利用公式（1），列出耐复合盐碱系数（表1）。其中X2、X3和X4三项指标的值越小，表明耐复合盐碱能力越强，其他指标相反，为便于统计分析，X2、X3和X4的值取负数。

利用SPSS 25.0软件对6个单项指标进行因子分析，根据成分得分系数矩阵，把6个单项指标转换为两个相互独立的综合指标CI1、CI2（Comprehensive index, CI），反映6个单项指标原始特征参数的大部分信息。利用公式（2）计算砧木综合指标的隶属函数值U(CI)。根据各综合指标旋转载荷平方和的方差百分比，用公式（3）求出各综合指标的权重。利用公式（4）计算综合评价值D，对砧木耐复合盐碱能力进行排序。由表3可以看出，‘SA15’D值最大，‘SA17’次之，‘1103P’最小，由此可以看出耐复合盐碱能力SA15＞SA17＞1103P。

图3 复合盐碱胁迫对叶片叶绿素含量的影响Figure 3 Effects of saline-alkali stress on chlorophyll content in leaves

图4 复合盐碱胁迫对各器官Na+、K+含量的影响Figure 4 Effects of saline-alkali stress on Na+ and K+ contents

3 讨论与结论

生长发育受抑制是植物在盐碱胁迫下最显著的生物学现象[8-9]。本研究发现，在复合盐碱胁迫下‘SA15’只有少数叶片萎蔫，且株高生长量降幅较‘SA17’和‘1103P’小，说明‘SA15’受盐碱胁迫影响较小。

植物体内MDA含量可以反映植物体细胞膜系统的稳定程度[10-11]。本研究发现，在复合盐碱胁迫下砧木‘SA15’和‘SA17’叶片和根部MDA含量增幅较小，‘1103P’增幅较大，表明‘SA15’和‘SA17’在复合盐碱胁迫下可较好维持细胞膜稳定，维持正常生长。

表1 各株系的耐复合盐碱系数Table 1 Salt-alkali tolerance coefficient of each grape strain

表2 成分得分系数矩阵Table 2 Score coefficient matrix of comprehensive indicators

复合盐碱胁迫下，维持叶片高K+/Na+比是植物耐盐碱能力重要指标[12-13]。有研究认为，非盐生植物耐盐碱性的关键在于维持叶片中较低水平的Na+含量[14]，以及对Na+进行区隔化分布[15-16]。在复合盐碱胁迫下，砧木‘SA15’和‘SA17’叶片Na+含量和K+含量没有显著变化，而叶柄中积累了大量Na+离子，说明砧木‘SA15’和‘SA17’在组织水平上实现了Na+区隔化分布，维持叶片高K+/Na+比。‘1103P’在复合盐碱胁迫下，叶片K+/Na+比大幅降低，由此可见，‘SA15’和‘SA17’耐盐碱能力较‘1103P’强。

通过比较单项指标很难判断砧木的耐复合盐碱能力大小，因此通过因子分析，使数据简化为几个综合指标是一种必要手段[17]。利用各综合指标的权重和隶属函数值计算得到综合评价值D值，通过比较D值来判断植物耐盐碱能力[18]。D值分析表明：SA15＞SA17＞1103P，说明砧木‘SA15’耐复合盐碱能力较强，‘SA17’次之，‘1103P’最弱。

表3 综合指标值、隶属函数值、D值Table 3 Comprehensive index values, subordinate function values and D values