盐碱胁迫对不同品种甜瓜幼苗生长特性的影响

张晓艳，刘文杰，李燕芳，罗 浩，刘太杰，万素梅

（塔里木大学植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300）

0 引言

盐碱化是限制植物正常生长发育的关键环境因素之一，在盐碱环境中，植物生长发育受阻，高浓度的盐碱环境可直接导致作物死亡或减产[1]。我国是盐碱地面积最大的国家之一，各类盐碱地面积约9.9×107hm2，占全国总面积的近10%[2]。新疆属于干旱半干旱地区，降水稀少，地表蒸发强度大，地下水位上升，水中溶解的盐碱会滞留在土壤表层，从而加剧土壤的盐碱程度，对农业生产造成不利的环境影响。

甜瓜在中国的栽培历史已经超过3000年，是新疆最具代表性的水果之一，对地势和土壤的要求不严格，耐粗放管理[3]，因此甜瓜在新疆地区农民脱贫和财政自立中具有重要作用。新疆属温带大陆性气候，降水少、蒸发大、空气极端干燥、昼夜温差大，有利于甜瓜营养积累。特殊的气候、环境条件，形成新疆特有的甜瓜品牌，到2018 年，新疆甜瓜的种植面积达到8.22×104hm2，总产量2.92×106t，占全国总产量的17.6%（国家统计局数据）。经过十几年的持续发展，甜瓜产业已成为新疆农业的支柱产业之一，这些优质的甜瓜，不仅丰富了边疆人民的生活，更以自己的“名牌效应”为新疆的经济建设和边疆各族人民增产增收、脱贫致富做出不可磨灭的贡献，对地区“脱贫攻坚”及乡村振兴战略具有重要意义[4]。新疆甜瓜产业已形成仅次于棉花的另一具有区域优势的重大特色产业，但是近年来，随着人们对土地不断开发利用及化肥、农药的不合理施用，使得土壤盐碱化问题日渐严重，并成为影响新疆乃至世界甜瓜正常栽培生长的主要因素之一[5]，因此，明确甜瓜在盐碱胁迫下的生理响应机制并筛选和培育耐盐碱品种对新疆甜瓜生产具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试甜瓜品种为南疆地区常见栽培种：库克白热（缩写：KBR）、86-1（缩写：86-1）、比谢可齐（缩写：BXK）和伽师瓜（缩写：JSG），种子购于昌吉农丰乐种子有限公司，试验所用试剂均为国产或进口分析纯，试验在新疆农业科学院温室大棚进行。

1.2 试验方法

苗期采用水培法，从每份甜瓜材料中挑选籽粒饱满大小一致的种子，用1%的NaHClO 表面消毒30min，用蒸馏水彻底冲洗干净，在30℃、无光条件下培养，直到发芽。之后播种在BSM（0.5mM KCl，0.1mM CaCl2，pH 5.7）营养液中，2d 后将营养液中加 入 50mM（代 号 T，NaCl︰Na2SO4︰NaHCO3︰Na2CO3＝9︰1︰1︰9，pH＝10.80）盐碱液进行胁迫处理，以不加盐碱的营养液为对照，每个品种设3 个重复，每重复4 棵植株。胁迫处理5d 后测定根、茎中Na+含量、根系活力及根系构型参数。

Na+测定参照熊韬等[5]方法进行，具体操作步骤如下：用自来水将样品表面杂质冲洗干净，再用灭菌后纯净水反复冲洗2～3次，用吸水纸将样品表面水分吸干。冲洗后样品置于高温烘箱中105℃烘干杀青15min，调整烘箱的温度至80℃，将样品烘干至恒重。干样粉碎后过40目筛，用万分之一天平称取粉碎样品0.2g 放入消解罐中，加入5mL 硝酸（优级纯）和3mL双氧水（优级纯）预消解12h，将消解罐内外罐密闭拧紧，置于烘箱中继续消解12h，待温度冷却后打开，在容量瓶中用超纯水定容至50mL，过0.45um 膜后以电感耦合等离子体原子发射光谱法测定元素含量。

根系活力采用α-萘胺氧化法测定[6]：称取0.5g甜瓜幼苗根系，清水冲洗干净后置于100mL灭菌的三角瓶中，依次加入25mL 的α-萘胺和PBS 磷酸缓冲液，于室温下静置10min。用移液器吸取2mL 上清液置于25mL 带刻度离心管中，依次加入1mL 氨基苯磺酸、1mL NaNO2溶液，室温下静置5min，待完全混合均匀，溶液颜色变成粉色后用双蒸水定容至25mL。将分光光度计波长调至510nm进行比色，准确记录数值，5h后记录第二次。

1.3 数据分析

采用Excel 2010 和SPSS 22.0 进行数据整理和分析，用Graphpad Prism5软件作图。

2 结果与分析

2.1 胁迫对幼苗根部Na＋吸收的影响

如图1 所示可知，经50mM 盐碱胁迫5d 后，KBR、JSG、86-1 和 BXK 根部 Na＋含量均呈升高趋势，都较对照显著增加，分别上升58.14%、58.11%、74.80%和84.89%，其中KBR 和JSG 根部Na＋含量几乎一致，上升幅度最小，BXK 上升幅度最大。根系是植物最先感受到胁迫信号的部位，也是受逆境危害最直接的部位，上述结果说明甜瓜幼苗经50mM复合盐碱胁迫后，根部Na＋的分配量会发生显著变化。

2.2 胁迫对幼苗茎部Na＋吸收的影响

如图2 所示可知，幼苗经复合盐碱胁迫5d 后，KBR、JSG、86-1和BXK茎部Na＋分配量较对照显著增加，分别上升104.55%、90.49%、135.40%和124.54%，其中86-1 上升幅度最大，BXK 次之，JSG上升幅度最小。该结果说明50mM复合盐碱胁迫会造成甜瓜幼苗茎中Na＋分配量的显著变化，一般而言胁迫对植物造成的盐害会从根部逐步转移到茎叶中。

2.3 胁迫对幼苗根系活力的影响

在植物正常生长过程中，根系活力影响根对水分和矿质元素的吸收。如图3 所示可知，经50mM复合盐碱液胁迫5d后，KBR、JSG、86-1和BXK的根系活力均较对照显著增加，分别上升42.40%、50.66%、61.37%和51.07%，其中86-1 上升幅度最大，其次是BXK，KBR 上升幅度最小。从上述结果可知，盐碱胁迫后根系活力有上升趋势，可能原因是植物感受到不利胁迫后，为抵抗逆境带来的损伤，根系加快了对水分、矿质元素的吸收，以加快自身代谢活动，从而根系活力上升。

2.4 胁迫对幼苗根系构型参数的影响

如表1 所列可知，50mM 复合盐碱胁迫5d 后，4个品种的根系构型参数较对照均发生相应变化，但胁迫对根系构型参数的影响因品种而异。其中KBR、JSG、86-1和BXK的根系长度、根系表面积、根尖数及根尖分叉数均较对照显著减小，根系长度分别下降49.82%、45.42%、49.68%和50.26%；根系表面积分别下降45.84%、35.74%、52.79%和56.77%；根尖数分别下降32.61%、42.21%、51.21%和60.47%；根尖分叉数分别下降37.26%、39.26%、56.80%和57.06%。胁迫处理后，BXK 的根系长度、根系表面积、根尖数和根尖分叉数较对照减小幅度最大，表现出来的耐盐性最差；86-1 次之；JSG 减小幅度较小，表现出较强的耐盐性。4 个品种的根系平均直径较对照略增大，但差异不显著。86-1 和BXK的根系体积较对照显著减小，其余两个品种无明显差异。

3 讨论与结论

高浓度的盐碱胁迫可以导致植物水分亏缺，影响植物的代谢过程，从而影响植物干、鲜物质的生成与积累。姚正培[7]在玉米自交系芽苗期耐盐性鉴定中发现，低浓度盐胁迫下，玉米幼苗的干重和鲜重与CK 并没有明显差异，当盐浓度继续提高且持续胁迫时，玉米的生长量受到抑制、干物质合成减少。王丽娜[8]等在NaCl和NaCO3对菊芋幼苗的胁迫试验中发现，25mM 低浓度盐碱胁迫可促使菊芋幼苗的株高、茎粗增加，地上部和根部干物质积累量也随之增大，但当盐碱浓度提高至100～200mM时，则对菊芋幼苗的各生物量及各生长指标有明显抑制作用，结果说明低浓度的盐碱胁迫可促进菊芋的生长发育及干物质积累而高浓度盐碱条件则会严重抑制其生长。

盐碱胁迫条件下土壤中的盐碱离子含量较高，促使植物被迫从土壤中吸收大量Na+，进而破坏植物体内的离子平衡，对正常的生长代谢造成不利影响[5]。Na+含量相对高的环境中，抗盐甜瓜材料根系能够主动降低对Na+的吸收，以忍耐Na+的胁迫。本研究中，4个品种经复合盐碱胁迫后，根、茎中的Na+含量均显著升高，其中JSG 根、茎中Na+的吸收量低于其它品种，而BXK 这两个部位Na+的吸收量显著高于其它品种，耐盐能力较弱。

表1 盐碱胁迫对幼苗根系生长特性的影响Table 1 Effects of saline-alkali stress on seedling root growth characteristics

根系作为植物吸收水分和养分的重要器官，其正常的生理代谢直接影响作物的生长发育及产量品质。植物的根系是最先感受到土壤胁迫信号的部位，也是直接的受害器官，有研究表明，植物对环境的适应及种间竞争均与植物根系的生理及生态学特性密切相关[9]。赵映雪[10]等利用不同浓度NaCl对沙葱进行胁迫后发现，随着NaCl 浓度逐渐提高，沙葱根系的干物质量、鲜物质量、根系活力等均呈下降趋势，根系的各构型参数如长度、表面积、体积均呈先增加后减低的趋势。李有芳等对小麦根系氧化损伤及细胞程序性死亡的研究中发现，盐胁迫下三个小麦品种根长显著下降，根系干、鲜重均呈下降趋势[11]。

本研究中，经复合盐碱胁迫后，根、茎部对Na+的吸收量升高，根系活力提高，其中BXK 的根系长度、根系表面积、根尖数和根尖分叉数较对照降低幅度最大，表现出的耐盐性最差，86-1 次之，JSG 下降幅度较小，表现出较强的耐盐性。