盐胁迫对6种草地早熟禾幼苗生理特性的影响

2019-11-19 08:56刘燕杨伟马晖玲陈彦硕杨乾
甘肃农业大学学报 2019年5期
关键词:莱德盐浓度活性氧

刘燕,杨伟,马晖玲,陈彦硕,杨乾

(甘肃农业大学草业学院,草业生态系统教育部重点实验室,甘肃省草业工程实验室,中-美草地畜牧业可持续发展研究中心,甘肃 兰州 730070)

盐碱土是一种广泛分布在地球陆地上的土壤类型,约占陆地总面积的25%[1],土壤盐渍化已成为当今世界主要生态环境问题之一,严重阻碍农业的发展[2-3].我国盐碱地面积大、分布范围广,土壤盐渍化现象严重[4],在盐渍化程度比较严重地区建植草坪需要引进耐盐性能较好的草坪草品种,需要对草坪草的耐盐性能进行筛选比较[5-6].

草地早熟禾(Poapratensis)属禾本科早熟禾属的多年生草本植物,是草原与草甸植被的重要组成部分[7],也是目前世界上应用最广泛的冷季型草坪建植材料[8].在盐碱地上建植草坪经常会造成植株出苗难、生长慢、返青延迟、绿期短、秋季早衰以及易感病甚至死亡等现象的发生[9].

土壤中高浓度的Na+会对许多高等植物造成严重破坏,严重影响植物的生长发育及其分布范围[10].盐胁迫是限制植物生长和发育的主要因子之一,当盐浓度达到一定程度时,会破坏植物体内生物膜的结构,影响植物种子的萌发和幼苗生长,并影响其新陈代谢[11].植物耐盐能力的强弱在很大程度上取决于自身基因遗传因素及个体的发育阶段的遗传特征[12],种子能否在盐胁迫下萌发和生长,是植株在盐渍土上成功存活的基础[13].有研究发现,不同耐盐性植株品种在脯氨酸、丙二醛含量、抗氧化酶系统以及活性氧的产生与清除方面对盐胁迫相应策略基本相似,但抗盐能力的强弱则与其品种本身潜在的适应能力有关[14-16].本研究选取6个常用商用草地早熟禾品种为试验材料,研究不同盐浓度对草地早熟禾幼苗生理特性的影响,研究其耐盐机制,旨为我国草坪绿化和草坪草的抗性育种提供有益参考.

1 材料与方法

1.1 试验材料

6个商用草地早熟禾种子包括‘月夜’‘午夜2号’‘超级歌莱德’‘优美’‘解放者’‘抢手股’,均由北京克劳沃草业技术开发中心提供;试验所用药剂均购自上海生工生物有限公司.

1.2 试验设计

选取颗粒饱满、大小一致的6种草地早熟禾种子1 000~1 200粒,经20% NaClO消毒后均匀播种在以沙子为基床的育苗盘(直径10 cm×高度12 cm)中,将育苗盘摆放在长×宽×高为25 cm×20 cm×10 cm的水培盒中,置于光照培养箱中培养,光照强度为400 μmol/(m2·s);温度为白天(25±1)℃、16 h,夜间(20±1)℃、8 h;相对湿度为60%~70%.出苗后间苗,每盘保留生长一致、分布均匀的幼苗20~30株,根据70%持水量每天注入Hoagland营养液,保证幼苗正常生长.待其长势健壮(苗长10 cm左右)后,设置6个盐浓度梯度,即0(清水对照CK)、20、40、60、80、100 mmol/L,每个处理6盘,将1 L含不同盐浓度梯度的Hoagland营养液通过根部施加的方式均匀注入不同的育苗盘中,在水培盒外侧横线标注注入1 L后溶液所到达的高度,每隔4 d更换一次以维持溶液浓度,处理后注意观察,若水位下降,以沿盆壁倾倒的方式及时补充相应浓度的溶液,使盆中的含水量与第一天注入的含水量基本保持不变,连续胁迫20 d后,进行相关指标的测定.

1.3 测定指标及方法

1.3.1 根长和幼苗长的测定 采用直接测量法测量,每盘选择10株长势一致的植株进行长度测量.

1.3.2 相对含水量的测定 相对含水量(relative water content,RWC)的测定采用烘干法进行测定[17].

1.3.3 脯氨酸含量和丙二醛含量的测定 游离脯氨酸(proline,Pro)含量采用酸性茚三酮显色法测定[17];丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量采用硫代巴比妥酸(thiobarbituric,TBA)显色法测定[17].

1.3.4 抗氧化酶活性的测定 粗酶液的提取,称取草地早熟禾幼苗叶片0.2 g于研钵中,加入1.6 mL 0.05 mol/L预冷的磷酸缓冲液(pH 7.8)冰浴上充分研磨成匀浆,然后转入5 mL离心管4 ℃下15 000 r/min离心20 min,所得上清液即为粗酶提取液.将粗酶液分装入各管中进行抗氧化酶的活性和抗氧化物质含量测定.超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性采用氮蓝四唑显色法(nitro blue tetrazolium chloride mono-hydrate,NBT)测定[17];过氧化物酶(peroxidase,POD)活性采用愈创木酚(2-methoxyphenol)法测定[17];过氧化氢酶(catalase,CAT)活性采用紫外比色法测定[17].

1.3.5 O2·-产生速率和H2O2含量的测定 超氧阴离子(superoxide anion,O2·-)自由基产生速率采用对氨基苯磺酸(p-aminobenzene sulfonic acid)法测定[18];过氧化氢(hydrogen peroxide,H2O2)含量采用碘化钾(potassium iodide,KI)显色法测定[18].

1.4 数据处理

采用SPSS 19.0进行数据统计和方差分析,对数据进行单因素方差分析,Duncan’s检验法进行多重比较.

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对6种草地早熟禾幼苗长和根长的影响

一定浓度的盐胁迫对草地早熟禾的幼苗长和根长均有一定的影响(表1).整体来看,6种草地早熟禾的幼苗长和根长都随着盐浓度的增加而降低.当盐浓度为80 mmol/L时,各早熟禾的幼苗长均与对照差异显著(P<0.05);此浓度下对幼苗长影响最大的是‘解放者’,降低了94.6%,与对照差异显著(P<0.05);而根长在盐浓度60 mmol/L时就表现出了显著的差异(P<0.05).100 mmol/L高浓度胁迫下对‘午夜2号’的根长影响最大,下降了54.34%,与对照差异显著(P<0.05).

轻度和中度盐胁迫时(0~60 mmol/L)‘月夜’的幼苗长显著高于其他5个品种的幼苗长;中度盐胁迫时(40~60 mmol/L)‘月夜’的根长显著高于其他5个品种的根长;重度胁迫时(80~100 mmol/L)‘午夜2号’和‘优美’的幼苗长和根长均显著低于其他4个品种的.

2.2 盐胁迫对6种草地早熟禾相对含水量(RWC)的影响

随着盐胁迫程度增加,6个商用早熟禾品种的RWC都呈现不同程度的降低(图1).除‘月夜’外,其他5个品种均随着胁迫浓度的升高而显著降低(P<0.05),‘月夜’在浓度为60 mmol/L时才开始显著降低(P<0.05).在整个处理阶段,‘月夜’的RWC显著高于其他5个品种的.

2.3 盐胁迫对6种草地早熟禾脯氨酸(Pro)含量的影响

随着盐胁迫程度的增加,6个商用早熟禾品种的Pro含量都呈现不同程度的升高(图2).20 mmol/L盐胁迫时,除‘超级格莱德’外,‘月夜’‘抢手股’‘午夜2号’‘解放者’和‘优美’的Pro含量均开始显著增加,且在100 mmol/L盐胁迫时增至最高值,增幅分别为77.68%、54.46%、89.13%、86.52%、83.1%,‘超级格莱德’在40 mmol/L盐胁迫时才开始显著增加,100 mmol/L盐胁迫时增至最高值,增幅为77.26%.

表1 盐胁迫对6种草地早熟禾幼苗长和根长的影响

不同大写字母表示同一盐胁迫下不同品种间的差异显著(P<0.05);不同小写字母表示同一品种在不同盐胁迫下的差异显著(P<0.05).

Different capital letters indicate significant differences of different Kentucky bluegrass varieties in the same salt stress at 0.05 level;Different small letters indicate significant differences of the same varieties in the different salt stress at 0.05 level.

不同大写字母表示同一盐胁迫下不同品种间的差异显著(P<0.05);不同小写字母表示同一品种在不同盐胁迫下的差异显著(P<0.05).Different capital letters indicate significant differences of different Kentucky bluegrass varieties in the same salt stress at 0.05 level;Different small letters indicate significant differences of the same varieties in the different salt stress at 0.05 level.图1 盐胁迫对草地早熟禾RWC的影响Figure 1 Effects of salt stress on relative water content in Kentucky bluegrass

未处理时,‘抢手股’的Pro含量显著高于其他品种的Pro含量;20~60 mmol/L盐胁迫时,‘抢手股’和‘优美’的Pro含量显著高于‘月夜’‘解放者’‘午夜2号’和‘超级格莱德’的Pro含量,而80~100 mmol/L盐胁迫时,优美的Pro含量显著高于其他5个品种的Pro含量.

不同大写字母表示同一盐胁迫下不同品种间的差异显著(P<0.05);不同小写字母表示同一品种在不同盐胁迫下的差异显著(P<0.05).Different capital letters indicate significant differences of different Kentucky bluegrass varieties in the same salt stress at 0.05 level;Different small letters indicate significant differences of the same varieties in the different salt stress at 0.05 level.图2 盐胁迫对草地早熟禾Pro含量的影响Figure 2 Effects of salt stress on proline contents in Kentucky bluegrass

不同大写字母表示同一盐胁迫下不同品种间的差异显著(P<0.05);不同小写字母表示同一品种在不同盐胁迫下的差异显著(P<0.05).Different capital letters indicate significant differences of different Kentucky bluegrass varieties in the same salt stress at 0.05 level;Different small letters indicate significant differences of the same varieties in the different salt stress at 0.05 level.图3 盐胁迫对草地早熟禾MDA含量的影响Figure 3 Effects on salt stress on MDA contents in Kentucky bluegrass

2.4 盐胁迫对6种草地早熟禾丙二醛(MDA)含量的影响

盐胁迫增加了MDA含量,但不同浓度下增加的程度不同,说明在不同浓度处理下各供试材料细胞膜受伤害程度不同(图3),对盐胁迫的耐受能力存在材料间差异.40 mmol/L盐胁迫时‘月夜’‘抢手股’‘解放者’‘优美’和‘超级格莱德’的MDA含量开始显著增加(P<0.05),且浓度为100 mmol/L时MDA含量增至最大值,增幅分别是30.06%、74.92%、65.51%、77.48%、63.42%,‘午夜2号’在60 mmol/L盐胁迫时才开始显著增加(P<0.05),100 mmol/L盐胁迫时增至最大值,增幅为44.34%.

0~60 mmol/L盐胁迫时,‘午夜2号’的MDA含量显著高于其他5个品种的MDA含量(P<0.05).80 mmol/L盐胁迫时,‘午夜2号’和‘优美’的MDA含量显著高于‘月夜’‘抢手股’‘解放者’和‘超级格莱德’的MDA含量.100 mmol/L盐胁迫时‘优美’的MDA含量显著高于其他5个品种的MDA含量.

2.5 盐胁迫对6种草地早熟禾抗氧化酶系统的影响

2.5.1 盐胁迫对6种草地早熟禾超氧化物歧化酶(SOD)的影响 草地早熟禾的SOD活性随盐浓度的升高呈现先升高后下降的趋势(图4),浓度在20 mmol/L时‘抢手股’‘解放者’‘午夜2号’‘超级格莱德’的SOD活性开始显著增加,浓度为60 mmol/L时6个品种的SOD活性均增至最高值,增幅分别为37.75%、78.72%、47.14%、21.35%、17.3%、37.23%.80~100 mmol/L胁迫时,早熟禾品种的SOD活性开始下降,但与对照(CK)相比,‘抢手股’和‘超级格莱德’的SOD活性仍显著增加(P<0.05).

未处理时,‘解放者’‘午夜2号’和‘优美’的SOD活性显著高于‘月夜’‘抢手股’的,20 mmol/L盐胁迫时,‘抢手股’‘解放者’和‘午夜2号’的SOD活性显著高于‘月夜’‘优美’和‘超级格莱德’的,40~60 mmol/L胁迫时,‘抢手股’和‘解放者’的SOD活性显著高于其他4个品种的,100 mmol/L盐胁迫时,‘超级格莱德’的SOD活性显著高于‘月夜’‘抢手股’和‘解放者’的.

不同大写字母表示同一盐胁迫下不同品种间的差异显著(P<0.05);不同小写字母表示同一品种在不同盐胁迫下的差异显著(P<0.05).Different capital letters indicate significant differences of different Kentucky bluegrass varieties in the same salt stress at 0.05 level;Different small letters indicate significant differences of the same varieties in the different salt stress at 0.05 level.图4 盐胁迫对草地早熟禾SOD活性的影响Figure 4 Effects of salt stress on SOD activities in Kentucky bluegrass

2.5.2 盐胁迫对6种草地早熟禾过氧化物酶(POD)活性的影响 随胁迫程度不断加剧,6个草地早熟禾品种的POD活性先升高后下降(图5),盐浓度在20 mmol/L各品种POD活性显著增加并在此胁迫下增至最大值,但增幅较小,在6.07%~27.5%之间,40 mmol/L盐胁迫时,各早熟禾的POD活性开始下降,但仍显著高于对照组(P<0.05);60~100 mmol/L盐胁迫时,除‘月夜’外,‘抢手股’‘解放者’‘午夜2号’‘优美’‘超级格莱德’均显著低于对照组(P<0.05),降幅分别为3.06%、38.66%、18.88%、28.52%、24.49%.0~60 mmol/L盐胁迫时‘月夜’的POD活性显著高于其他5个品种的POD活性,80 mmol/L盐胁迫时‘午夜2号’的POD活性显著高于其他5个品种的POD活性.

2.5.3 盐胁迫对6种草地早熟禾过氧化氢酶(CAT)活性的影响 由图6可以看出,CAT活性随着盐胁迫浓度的升高呈现先升高后降低,但总体相比对照组是升高的,20 mmol/L盐胁迫时各早熟禾品种的CAT活性急剧上升,说明在此浓度下盐胁迫可以刺激早熟禾的CAT活性,20~80 mmol/L时,‘抢手股’‘解放者’‘午夜2号’‘优美’‘超级格莱德’的CAT活性显著高于对照组(P<0.05),最大增幅分别为25.56%、60.71%、62%、68.21%、60.63%.未处理时,‘抢手股’的CAT活性显著高于其他5个品种,40~80 mmol/L盐胁迫时,‘月夜’和‘解放者’的CAT活性显著高于‘抢手股’‘午夜2号’‘优美’‘超级格莱德’的CAT活性,100 mmol/L盐胁迫时,‘月夜’的CAT活性显著高于其他5个品种的CAT活性.

SOD、POD、CAT活性三者变化趋势基本一致,说明三者在相同的盐胁迫下具有一定的协同作用.SOD和CAT活性虽然先升高后降低,但草地早熟禾幼苗叶片内SOD和CAT活性相对比与对照组来说对盐胁迫的响应呈现出增加的趋势.

不同大写字母表示同一盐胁迫下不同品种间的差异显著(P<0.05);不同小写字母表示同一品种在不同盐胁迫下的差异显著(P<0.05).Different capital letters indicate significant differences of different Kentucky bluegrass varieties in the same salt stress at 0.05 level;Different small letters indicate significant differences of the same varieties in the different salt stress at 0.05 level.图5 盐胁迫对草地早熟禾POD活性的影响Figure 5 Effects of salt stress on POD activities in Kentucky bluegrass

不同大写字母表示同一盐胁迫下不同品种间的差异显著(P<0.05);不同小写字母表示同一品种在不同盐胁迫下的差异显著(P<0.05).Different capital letters indicate significant differences of different Kentucky bluegrass varieties in the same salt stress at 0.05 level;Different small letters indicate significant differences of the same varieties in the different salt stress at 0.05 level.图6 盐胁迫对草地早熟禾CAT活性的影响Figure 6 Effects of salt stress on CAT activities in Kentucky bluegrass

2.6 盐胁迫对6种草地早熟禾超氧阴离子(O2·-)产生速率和过氧化氢(H2O2)含量的影响

2.6.1 盐胁迫对6种草地早熟禾O2·-产生速率的影响 由图7可以看出,不同浓度的盐胁迫下,草地早熟禾幼苗叶片内的O2·-产生速率随着盐胁迫浓度的增加先升高后降低,20~60 mmol/L盐胁迫时各草地早熟禾O2·-产生速率显著增加(P<0.05),最大增幅分别为12.58%、10.45%、23%、44.94%、34.44%、26.49%;80~100 mmol/L盐胁迫时,‘月夜’‘抢手股’‘解放者’‘优美’和‘超级格莱德’的O2·-产生速率显著降低(P<0.05).在整个盐胁迫阶段,‘月夜’和‘抢手股’的O2·-产生速率显著高于其他4个品种的,且差异不显著.

2.6.2 盐胁迫对6种草地早熟禾H2O2含量的影响 盐胁迫下,草地早熟禾幼苗叶片内的H2O2含量的总体变化趋势与O2-产生速率基本相似,也是呈现先升高后降低的趋势(图8),20 mmol/L盐胁迫时H2O2含量显著增加至最大值,增幅分别为12.58%、11.37%、12.3%、48.63%、21.64%、24.57%;40~60 mmol/L盐胁迫时,‘月夜’‘午夜2号’‘超级格莱德’的H2O2含量均显著高于对照组(P<0.05),‘抢手股’‘解放者’和‘优美’的H2O2含量与对照组差异不显著;80~100 mmol/L盐胁迫时,除‘优美’外其他5个早熟禾品种的H2O2含量显著低于对照组(P<0.05).在整个盐胁迫阶段,‘抢手股’的H2O2含量显著高于其他5个品种的H2O2含量.

不同大写字母表示同一盐胁迫下不同品种间的差异显著(P<0.05);不同小写字母表示同一品种在不同盐胁迫下的差异显著(P<0.05).Different capital letters indicate significant differences of different Kentucky bluegrass varieties in the same salt stress at 0.05 level;Different small letters indicate significant differences of the same varieties in the different salt stress at 0.05 level.图7 盐胁迫对草地早熟禾O2·-产生速率的影响Figure 7 Effects of salt stress on O2·- production rates in Kentucky bluegrass

不同大写字母表示同一盐胁迫下不同品种间的差异显著(P<0.05);不同小写字母表示同一品种在不同盐胁迫下的差异显著(P<0.05).Different capital letters indicate significant differences of different Kentucky bluegrass varieties in the same salt stress at 0.05 level;Different small letters indicate significant differences of the same varieties in the different salt stress at 0.05 level.图8 盐胁迫对草地早熟禾H2O2含量的影响Figure 8 Effects of salt stress on H2O2 contents in Kentucky bluegrass

3 讨论

3.1 盐胁迫对不同抗盐性草地早熟禾品种幼苗长、根长以及相对含水量的影响

苗长是草坪草在幼苗期地上部生长状况好坏的重要指标[19].本研究中,6个草地早熟禾的苗长与对照相比都显著降低,且‘解放者’在浓度80 mmol/L时对幼苗长影响最大,降低了94.6%,表明盐胁迫影响了‘解放者’的生长.宋采博[20]也发现盐胁迫抑制草坪草的地上部生长;植物的根系是盐胁迫下最早感受到逆境胁迫的器官,其生长会因盐胁迫的作用受到抑制,尤其在幼苗期最为明显,而根长是最直接表现根系生长的指标.本试验中,6个草地早熟禾的根长均与对照相比显著降低,‘午夜2号’降幅最大,这表明‘午夜2号’对盐胁迫较敏感,表现出了较强的反应,这与段九菊等[21]在黄瓜(Cucumisativus)中的研究结果、Xu等[22]在高羊茅(Festucaelata)和草地早熟禾的研究结果以及安勐颍等[49]在草地早熟禾中的研究结果一致.植物体内含水量的变化是影响植物生长状况的重要因素之一,RWC是直接反映盐分胁迫对植物造成渗透胁迫大小的指标[23].随着盐胁迫浓度的增加,6个草地早熟禾品种的叶片的RWC有所下降,但每个品种下降幅度不一样,相比之下,‘月夜’的下降幅度最小,说明其耐盐性能较好,与宋娅丽等[24]对冷季型草坪草的研究、张燕等[8]对野生早熟禾的研究结果相一致.

3.2 盐胁迫对不同抗盐性草地早熟禾品种Pro和MDA的影响

有研究指出高盐胁迫具有抑制植物生长的作用[25],植物生长特性是其本身对盐胁迫的综合反应,也是植物耐盐性的最有效评价指标[26].正常条件下,植物体内的Pro含量非常低,但当植物遇到逆境胁迫时,Pro会大量积累以保护植物免受氧化胁迫的损伤[27].例如,张振铭等[28]研究发现,适当的盐处理可以显著提高大穗结缕草(Zoysiamacrostachya)体内的Pro含量;纪淑梅[29]和宋娅丽等[24]研究发现草坪草Pro含量与盐胁迫程度的增加呈显著正相关关系.本试验研究表明,在盐胁迫下,不同品种的草地早熟禾的Pro含量也随盐浓度的升高而增加,20~80 mmol/L盐胁迫时Pro含量增加较平缓,当浓度达到100 mmol/L时Pro含量急剧增加;张燕等[8]、Uddin等[30]对草坪草研究也得出相似的结论.说明高盐胁迫能够刺激草地早熟禾中Pro含量的增加,植物在逆境胁迫下积累Pro是一种较普遍的现象,其积累指数与植物的抗逆性有关[31-33],它可以抵抗外界渗透胁迫,有利于抗盐[34].盐胁迫会造成植物膜透性增强和膜脂过氧化,导致细胞膜系统损伤,膜的完整性被破坏,作为膜质过氧化的产物,MDA会损害细胞生物膜并抑制保护酶活性[35].本试验研究结果显示,盐胁迫显著增加了供试草地早熟禾叶片的MDA含量,说明供试草地早熟禾的膜脂过氧化水平随盐胁迫浓度的增加而显著增加,这与前人的研究结果一致[7,36].20 mmol/L盐胁迫时各草地早熟禾MDA含量上升幅度较低,说明低盐浓度对草地早熟禾细胞膜系统影响不大,相比之下,当盐浓度达到100 mmol/L时,‘月夜’的MDA含量显著低于其他供试品种,说明相同的盐浓度条件下,‘月夜’叶片膜系统受到外界环境的伤害较小,能够保持较高的细胞膜相对完整性,而此浓度下‘优美’的上升幅度高达77.48%,说明此浓度下已经破坏了‘优美’的细胞膜系统.

3.3 盐胁迫对不同抗盐性草地早熟禾品种抗氧化酶系统的影响

耐盐品种的耐盐性与其体内有效的酶促清除系统密切相关[37].SOD、POD、CAT是植物清除体内过量的O2·-和H2O2的重要酶类,它们也是植物适应逆境胁迫的保护酶系统[38].有研究指出,在一定的盐浓度范围内,随着盐浓度的增加,植物体内保护酶活性呈现升高的趋势,但当盐浓度超过一定的范围时,植物体内积累的活性氧超出了保护酶清除范围,植物不能正常生长甚至死亡[39];李惠英等[40]研究发现,随盐浓度的增加草坪草的抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性下降幅度会越大.本试验研究发现,‘抢手股’‘解放者’‘午夜2号’‘超级格莱德’的SOD酶活性在盐浓度为20 mmol/L时开始显著增加,而‘月夜’和‘优美’在盐浓度40 mmol/L时开始显著增加,各草地早熟禾的SOD酶活性在盐胁迫浓度为60 mmol/L时活性达到最大,而POD和CAT活性在浓度为20 mmol/L时就已达到最大值,这结果充分说明在一定的盐浓度范围内,草地早熟禾可对胁迫产生一定的适应性反应,表现为酶活性增强,但当胁迫强度过高时,超过植物的耐受程度,酶活性会降低.本试验研究结果与梁慧敏等[41]、樊瑞苹等[42]对草地早熟禾和黑麦草以及高羊茅的抗氧化系统分析得出的结论相一致,说明高盐胁迫下活性氧大量积累将会触发细胞防御保护酶系统,保护酶类CAT和SOD活性会迅速增加,进而防止过氧化物等有害物形成,而有害物质的积累将会破坏生物膜并抑制细胞保护酶的活性[43].重度盐胁迫(80 ~100 mmol/L)时,‘午夜2号’的POD活性显著高于‘解放者’和‘优美’,而‘月夜’的CAT活性显著高于‘优美’和‘超级格莱德’,与此同时,‘月夜’和‘抢手股’仍能维持较高的SOD活性,说明高盐胁迫下,‘午夜2号’和‘月夜’具有比‘超级格莱德’和‘优美’更强的酶促防御系统,能有效地清除活性氧,以确保植物体内较低的膜脂过氧化程度.前人在其他植物如黑麦草[41]、高羊茅[44]、结缕草[45]等也发现抗盐品种具有较强的酶促抗氧化系统来控制植物体内的活性氧水平.

3.4 盐胁迫对不同抗盐性草地早熟禾品种O2·-产生速率和H2O2含量的影响

O2·-产生速率和H2O2是生物体代谢过程中产生的主要活性氧自由基,他们对细胞膜脂质具有较强的氧化作用[46].在高盐胁迫下,植物体内会诱导活性氧产生从而在植物中造成不同程度的氧化损伤[47-48].本研究结果发现,供试草地早熟禾叶片活性氧的产生与清除系统的激活均因品种和胁迫程度的不同而异.总体来看,当盐浓度为20 mmol/L时,O2·-产生速率和H2O2含量显著增加,当盐浓度持续增加时,O2·-产生速率和H2O2含量会降低,说明此浓度下草地早熟禾抗氧化系统清除体内多余活性氧的能力增强,叶片细胞的膜质过氧化程度减弱,导致叶片内的H2O2含量降低,但浓度达到80 mmol/L之前,O2·-产生速率和H2O2含量仍高于对照组,这也充分说明了盐胁迫抑制早熟禾细胞内的活性氧代谢系统平衡[49].安勐颍等[44]研究外源亚精胺调控草地早熟禾幼苗耐盐性也发现类似的结果.20 mmol/L盐胁迫时,‘超级格莱德’和‘优美’的H2O2含量显著增加,说明盐胁迫下,‘超级格莱德’和‘优美’的叶片内活性氧含量变化较敏感,当超过一定的胁迫程度(80 mmol/L)时,‘超级格莱德’和‘优美’叶片抗氧化系统清除体内多余活性氧的能力减弱,导致叶片内的H2O2含量显著增加,叶片细胞的膜质过氧化程度增强,而‘午夜2号’仍能维持较低的H2O2含量.80~100 mmol/L盐胁迫时,‘午夜2号’的H2O2含量显著低于其他5个品种,说明相比其他5个品种来言,‘午夜2号’在盐胁迫下能有效地清除叶片内的活性氧,达到抗盐效果.廖科等[50]研究了发现诱变凤仙花(Impatiensbalsamina)H2O2显著高于普通凤仙花,说明诱变凤仙花由于酶活性的降低,活性氧自由基会逐渐增加,O2·-的产生与清除在盐胁迫下被激活,加速了膜脂过氧化反应,达到抗盐效果,与本研究的结果类似.

4 结论

盐胁迫会显著影响草地早熟禾幼苗的形态特征和生理特性,不同草地早熟禾品种在形态特征和生理特性上对盐胁迫存在相同或不同的生理响应.各草地早熟禾均可通过改变根长和苗长来响应盐胁迫,轻度和中度胁迫时(20~60 mmol/L)不同品种通过改变Pro含量和启动抗氧化酶系统来抗盐;重度胁迫时(80~100 mmol/L),除‘月夜’相对含水量降低较小外,其他的品种均通过降低相对含水量来适应盐胁迫;‘午夜2号’和‘月夜’通过酶促防御系统和增加MDA含量来适应盐胁迫,‘抢手股’通过维持较高的SOD活性来适应盐胁迫,‘解放者’通过急剧增加Pro含量来抵御盐胁迫,而‘优美’和‘超级格莱德’则通过清除体内的活性氧H2O2和O2·-的积聚使叶片细胞的膜质过氧化程度增强,进而降低细胞膜透性,提高草地早熟禾的耐盐性.

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