3种不同生境野大豆抗盐性比较

时丽冉

3种不同生境野大豆抗盐性比较

时丽冉

（衡水学院 生命科学学院，河北 衡水 053000）

以冀州衡水湖保护区、枣强大营沟渠、沈阳老秃顶子山这3种不同生境野大豆为实验材料，分别设置质量分数为0、0.2%、0.3%、0.4%、0.5% NaCl溶液对幼苗进行处理，一个月后进行各项生理指标测定。实验结果表明，随着盐质量分数的升高，3种不同生境的野大豆鲜重稳步下降；叶绿素先上升后降低；丙二醛稳步上升；沈阳老秃顶子山野大豆游离脯氨酸含量在0.4%、0.5% NaCl下明显增大，衡水湖保护区野大豆、大营沟渠野大豆差异较小；抗氧化酶SOD、POD活性与对照相比，沈阳老秃顶子山野大豆降低、大营沟渠野大豆升高、衡水湖保护区野大豆先上升后降低；3种不同生境野大豆过氧化氢酶活性均呈先升高后降低趋势。综合分析认为，沈阳老秃顶子山野大豆抗盐性最强。

生境；野大豆；抗盐性；生理指标

土壤的盐碱化不断扩大导致世界耕地日益减少，造成农作物产量降低。盐渍土已经成为重要的农业土地资源，所以提高作物耐盐性、选育高抗盐性作物品种是发挥盐渍土效益的有效方法之一，同时也是未来农业发展的重要手段和保障。

野生大豆起源于中国，是我国重要的野生资源，是栽培大豆的近缘野生种。我国野大豆资源丰富、分布广泛，具有高蛋白、低脂肪、多节多荚和综合抗逆性强等特点，是重要的大豆种质资源，利用野生大豆的优良耐盐性培育新大豆品种具有重大意义[1-2]。由于耕地的日益减少，野生大豆生存环境也在逐步缩小，野大豆的有效种群正在减少，已成为我国重点保护和研究的野生植物资源，被列为国家二级保护植物。野生大豆在长期的进化中形成了复杂的耐盐机理，其耐盐性与其耐盐结构的泌盐、大分子物质调节、离子摄入和区域化、酶消除胁迫毒害等有关[3]。

前人对野大豆抗盐性研究主要集中在种子萌发、离子分布、抗氧化酶活性变化等几方面[3-7]，较少涉及不同生境下野大豆抗盐性比较研究，在一定程度上限制了野大豆种质资源的合理利用。本实验以生长于冀州衡水湖保护区、枣强大营沟渠、沈阳老秃顶子山这3种不同生境野大豆为实验材料，研究盐胁迫下野大豆生长状况、各项生理指标的变化，探究不同生境下野大豆耐盐性的差异，为今后的野大豆抗逆性研究与杂交育种工作提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试品种

搜集3种生长于不同生境的野大豆种质，分别是：河北冀州衡水湖野大豆保护区（生长于衡水湖湿地，采于2017年10月）、枣强县大营沟渠（生长于干旱环境中，采于2017年10月）、沈阳老秃顶子山（采于2016年10月）。以上种子储藏于0 ~ 4℃冰箱冷藏室保存（以下分别简称衡水湖、大营、沈阳）。

1.2 试验方法

将种子用0.1%HgCl2消毒10分钟，流水冲洗干净，播种于盛满蛭石的花盆中，蛭石用自来水浇透，每盆约种100粒，每个品种15盆。幼苗真叶展开后，间苗，每盆保留健壮幼苗20棵。先用1/3 Hoagland营养液浇灌。待幼苗长至7—8片叶后，改用1/2 Hoagland营养液浇灌，并开始盐处理试验，盐质量分数采用0、0.2%、0.3%、0.4%、0.5% NaCl，NaCl用1/2Hoagland营养液配置，每个处理3次重复。每3—5天浇灌一次，每盆500 mL。培养条件为自然光照，温度20~35℃。一个月后进行指标测定。

1.3 试验指标测定

用叶绿素测定仪测量野大豆叶片叶绿素含量，每个处理随机取植株上部叶片10片，测定叶片中部位置，避开大叶脉。用电子天秤称量鲜重。

采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛（MDA）含量；用酸性茚三酮法测定脯氨酸含量；考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量；用紫外吸收法测定过氧化氢酶活性；用氮蓝四唑（NBT）法测定超氧化物歧化酶活性；用愈创木酚法测定过氧化物酶活性[8]。

对数据进行整理分析，应用统计分析软件SPSS 19.0对试验数据进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对不同生境野大豆鲜重的影响

图1的数据表明中，盐胁迫下不同生境野大豆鲜重均下降，盐质量分数越高，下降程度越大。相比之下，大营鲜重下降幅度较大，在盐质量分数为0.5%时鲜重只有对照的41.9%。来自沈阳的野大豆植株生物量较低，表现为植株矮小，叶片也较小，但在盐胁迫下鲜重降低幅度较小，低盐浓度下与对照差异不明显。

图1 盐胁迫下不同生境野大豆生物量变化

2.2 盐胁迫下不同生境野大豆叶绿素含量的变化

盐胁迫下不同生境野大豆叶绿素含量的变化见图2。由图2可知，盐处理30天后，生长于大营沟渠和衡水湖保护区野大豆叶片的叶绿素含量呈上升趋势。在盐质量分数为0.5%时，大营野大豆叶片的叶绿素含量达到最高，为对照的1.27倍，之后下降，但仍高于对照；在盐质量分数为0.4%时，衡水湖野大豆叶片的叶绿素含量达到最高，为对照的1.48倍。之后下降，但仍高于对照。沈阳老秃顶子山野大豆呈先升高后降低趋势，0.3% NaCl时达到最高，之后有所下降。3种野大豆中，沈阳老秃顶子山叶片浓绿，叶绿素含量明显高于另外两种。

图2 盐胁迫下不同生境野大豆叶绿素含量的变化

2.3 盐胁迫下不同生境野大豆丙二醛含量的变化

盐胁迫下不同生境野大豆丙二醛含量的变化见图3。从图3可以看出，不同浓度盐胁迫后，3种不同生境野大豆叶片中的MDA含量均升高，基本趋势是盐浓度升高MDA含量越高，与对照相比均达到了差异显著水平。衡水湖野大豆叶片中的MDA含量在高盐质量分数0.3%NaCl时最大，为对照的2.26倍，沈阳老秃顶子山和大营沟渠野大豆叶片中的MDA上升幅度要低于生长于衡水湖保护区的野大豆。

图3 盐胁迫下不同生境野大豆丙二醛含量的变化

2.4 盐胁迫下不同生境野大豆脯氨酸含量的变化

盐胁迫下不同生境野大豆脯氨酸含量的变化见图4。图4表明，不同质量分数盐胁迫后，3种不同生境野大豆叶片中的脯氨酸含量差异性较大，来自沈阳的野大豆叶片中的脯氨酸含量急剧增大，尤其是在0.4%NaCl和0.5%NaCl质量分数下，达到对照的3.86和4.23倍。衡水湖保护区野大豆叶片中脯氨酸含量在低于0.4%NaCl质量分数时稍有升高，最多为对照的1.13倍，而在0.5%NaCl质量分数下脯氨酸含量降低，只有对照的73%。大营沟渠野大豆的脯氨酸含量虽然呈上升趋势，但增加幅度不大，0.5%NaCl质量分数下含量是对照的1.32倍。

图4 盐胁迫下不同生境野大豆脯氨酸含量的变化

2.5 盐胁迫下不同生境野大豆3种抗氧化酶活性的变化

盐胁迫30天后，3种不同生境野大豆的超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT的活性均随盐质量分数的增大呈现先升高后降低的趋势（图5、6、7）。并且沈阳老秃顶子山野大豆3种酶活性高于另外两个品种。尤其是POD活性无论是对照还是盐处理下远远高出衡水湖和大营野大豆，0.2%NaCl质量分数下分别是衡水湖和大营的2.97、2.81倍。

图5 盐胁迫下不同生境野大豆SOD活性的变化

图6 盐胁迫下不同生境野大豆过氧化物酶活性的变化

图7 盐胁迫下不同生境野大豆过氧化氢酶活性的变化

3 讨论与结论

在盐胁迫条件下，无论是盐生植物还是非盐生植物细胞质中高浓度Na+对胞内的生理活动都造成离子毒害和渗透胁迫，产生大量的毒害物质，例如氧自由基、羟自由基（OH－）、过氧化氢（H2O2）、超氧阴离子（O2－）等，离子胁迫和渗透胁迫是影响植物正常生理活动的主要作用方式，因而植物为了生存和繁衍必然做出一些相应的生理反应，例如生物量的改变、叶绿素含量变化、抗氧化酶活性的变化、可溶性渗透调节物的变化等。科研工作者对植物耐盐性方面的研究也同样主要集中在这些方面。

生物量的变化是最直观的体现盐胁迫程度与抗盐性的指标，在本实验中，随着盐浓度的升高，3种不同生境野大豆鲜重均下降，但来源于沈阳老秃顶子山的野大豆生长受到的影响最小，鲜重下降不明显，表明其有一定的抗盐性，衡水湖保护区野大豆鲜重下降最多，抗盐性较差。

盐胁迫对植物光合作用的抑制主要表现在植物叶片失水，引起气孔关闭，CO2供应不足，光合反应下降，CO2同化受阻[9]。高浓度盐胁迫导致叶绿素合成受阻、叶绿素含量下降。本实验中，来自3种不同生境的野大豆在盐胁迫下叶绿素含量均有所增高，和郑世英等[9]的研究结果一致，较低浓度的盐胁迫下，野大豆通过增加叶绿素含量对抗盐胁迫造成的光合速性能下降，说明野大豆有一定的抗盐能力。来自沈阳老秃顶子山的野大豆叶片叶绿素含量较另外两个品种高，叶片更加浓绿。

脯氨酸积累是植物体抵抗渗透胁迫的有效方式之一。脯氨酸的增高能够降低叶片细胞的渗透势，防止细胞脱水；脯氨酸具有很高的水溶性，可以保护细胞膜系统，维持细胞内酶的结构，减少细胞内蛋白质的降解。大量研究表明，许多植物在盐胁迫下脯氨酸迅速积累，耐盐植物中的脯氨酸含量高于不耐盐植物[10]。本实验表明，沈阳野大豆随盐浓度升高，脯氨酸含量增长显著，为对照的3.59倍，表明有良好的抗盐性；大营野大豆脯氨酸含量增长差异不显著，衡水湖野大豆脯氨酸含量甚至略降低，与来自沈阳老秃顶子山的野大豆相比，抗盐性较差。

植物器官在逆境下，往往发生膜脂过氧化作用，丙二醛是其产物之一，通常利用它作为脂质过氧化指标，表示细胞膜过氧化程度和植物受逆境条件伤害程度的强弱[11]。本实验中，沈阳老秃顶子山野大豆MDA含量随盐浓度升高增长幅度较小，表明有较高的耐盐性，通过一些途径清除活性氧、减少膜脂过氧化伤害的能力较强。

SOD是抗氧化保护系统清除ROS机制中首先被激活的酶，把超氧阴离子分解成H2O2和O2，POD通过共基质的酚类抗氧化剂或化合物分解H2O2。过氧化氢酶（CAT）可高效地将H2O2催化成水和氧气无害物质[12]。在低浓度NaCl处理下，野大豆可以通过提高体内保护酶活性来维持活性氧代谢平衡，保护膜系统的稳定，起主要作用的抗氧化酶可能是SOD和POD。本实验中，盐胁迫下3种野大豆的抗氧化酶活性均高于对照，变化趋势遵循先升高后降低的规律，其中沈阳老秃顶子山野大豆的3种抗氧化酶活性尤其是POD活性显著高于另外两个品种，表明其有较好的清除活性氧的能力，抗盐能力较强。

本实验研究表明，盐胁迫下3种不同生境野大豆均有良好的抗盐性，但3种生境所表现出的耐盐性不同，其中生长于沈阳老秃顶子山的野大豆抗盐性较强。本研究结论对今后利用野大豆的优良基因进行栽培大豆的杂交育种工作有一定的指导意义。

[1] 张煌,李娜娜,丁汉凤,等.野大豆种质资源及创新应用研究进展[J].山东农业科学,2012,44(4):31-35.

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[3] 贺莉,徐晓腾,刘菲,等.NaCl胁迫下野生大豆生理生态反应的研究[J].大豆科学,2011,30(2):242-245.

[4] 宋晓艳,安君.盐胁迫对野大豆种子萌发特性的影响[J].内蒙古农业科技,2008(1):41-43.

[5] 费雪姣,刘晓冬,赵洪锟,等.华北地区四个野生大豆保护区野生大豆种子耐盐性的比较研究[J].吉林农业科学, 2011,36(3):1-6.

[6] 於丙军,罗庆云,刘友良.盐胁迫对盐生野大豆生长和离子分布的影响[J].作物学报,2001,27(6):776-780.

[7] 於丙军,刘友良.盐胁迫对一年生盐生野大豆幼苗活性氧代谢的影响[J].西北植物学报,2003,23(1):18-22.

[8] 王学奎.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,2006.

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[11] 薛秀栋,董晓颖,段艳欣,等.不同盐浓度下3种结缕草的耐盐性比较研究[J].草业学报,2013,22(6):315-320.

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Comparison of Anti-salinization of Wild Soybean in 3 DifferentHabitats

SHI Liran

(College of Life Science, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000,China)

The seedlings of wild soybean,which come from three different habitats of Hengshui Lake Reserve in Jizhou,DayingCanal in Zaoqiang, and Laotudingzi Mountainin Shenyang, were treated with 0, 0.2 %, 0.3 %, 0.4 %, and 0.5 % NaCl. A month later, various physiological indicators were determined.The experimental results show that with the increase of salt concentration, the fresh weight of wild soybean in the three different habitats decreased gradually; Chlorophyll rises first and then decreases; Malondialdehyde gradually rises. The content of free proline of the wild soybeanin Shenyang Laotudingzi Mountain was significantly increased at 0.4 % and 0.5 % NaCl, and the difference ofthat in Hengshui Lake Reserve and Daying Canal were relatively small.Compared with the controlled group, the activity of anti-oxidase SOD and POD decreased in Shenyang, increased in Daying, increased first and then decreased in Hengshui Lake Reserve. The catalase activity of wild soybean in the three different habitats showed the trend of first increasing and then decreasing.The result of comprehensive analysis shows that the anti-salinization of soybean in Shenyang Laotudingzi Mountain is the strongest.

habitat; wild soybean;salt resistance;physiological index

10.3969/j.issn.1673-2065.2020.04.006

时丽冉（1970—），女，河北深州人，教授。

Q945.78

A

1673-2065(2020)04-0022-05

2019-12-03

（责任编校：李建明 英文校对：李玉玲）