盐胁迫对4 种马铃薯脱毒苗生长及生理特性的影响

刘 婕，梅 超，王慧杰，宋倩娜，冯瑞云

（1.山西大学生物工程学院，山西太原030006；2.山西农业大学农学院，山西太原030031）

盐碱地在全球分布广泛，随着人类的活动，土壤的盐渍化问题日益加重，造成农作物产量下降，已成为全球性的资源与环境问题。我国盐碱地面积较大，约占可利用土地面积的5%，且呈逐年上升的趋势。高浓度盐会导致植物体内离子失衡、影响次级代谢物的合成[1]，破坏叶绿体结构，伤害细胞膜，减弱光合能力；还造成生理干旱，各种代谢紊乱，进而影响养分运输和分布，导致生长不良甚至死亡。植物响应盐胁迫是一个错综复杂的过程。目前，植物对盐的响应还没有公认的机制[2]，如何有效利用盐碱地资源推广种植耐盐品种是解决粮食问题、平衡环境和人口压力的重要途径。开展耐盐种质鉴定和筛选，并对其生长及生理生化特性及不同浓度盐胁迫的响应研究，是我国农业研究领域的热点之一。

马铃薯（Solanum tuberosumL.）是一种食用价值很高的草本植物，在我国种植面积日益增大。马铃薯属盐敏感型经济作物[3]，对盐的抵抗能力比较弱[4]，盐胁迫会严重抑制马铃薯的生长发育，使株高降低、叶绿素含量减少、出苗迟缓，甚至死亡。李青等研究发现[5]盐胁迫会影响马铃薯细胞结构以及次级代谢物的合成。

本研究通过分析不同盐浓度胁迫下4 种马铃薯的农艺性状、抗氧化酶活性以及丙二醛含量的差异，旨在为深入挖掘、筛选和培育耐盐马铃薯品种提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

马铃薯品种为晋薯16 号、冀张薯12 号、青薯9 号、克新1 号。无菌培养苗由山西农业大学农学院植物基因编辑实验室提供。

1.2 试验方法

1.2.1 农艺性状的测定 选取4 个品种马铃薯脱毒苗，在超净工作台剪取约1 cm 带腋芽的茎段进行脱毒苗扩繁，分别插入含有0、25、50、75、100 mmol/L NaCl 的MS 固体培养基的玻璃瓶（高11 cm，直径7 cm），每瓶放置6 个茎段，每个处理10 瓶。盖紧瓶口放在无菌培养室培养，温度25 ℃，光照强度2 000～3 000 lx，每天光照16 h，暗处理8 h。生长25 d 进行农艺性状的测定。

1.2.2 生理生化指标的测定 选取4 个品种马铃薯脱毒苗定植于珍珠岩穴盘，用1/2 Hoagland 培养液浇至珍珠岩全部浸湿，培养7 d，然后用蒸馏水浸湿珍珠岩24 h，分别用0、50、100 mmol/L NaCl 的蒸馏水浸湿，培养温度23 ℃，光照强度2 000～3 000 lx，每天光照16 h，暗处理8 h。48 h 后测定生理生化指标。POD、SOD、CAT、MDA 分别采用过氧化物酶（POD）测试盒、超氧化物歧化酶（SOD）测试盒、过氧化氢（CAT）测试盒、丙二醛（MDA）测试盒，利用分光光度计进行测定。试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。

1.3 数据分析

原始数据的整理采用Microsoft Excel 2016 软件进行，统计分析用SPSS 18.0 完成。

2 结果与分析

2.1 不同盐浓度对马铃薯农艺性状的影响

由表1 可知，随着盐浓度的增加，4 个马铃薯品种的株高生长受到不同程度的抑制。75 mmol/L 盐浓度处理下，株高受到抵制作用由高到低依次为青薯9 号＞克新1 号＞冀张薯12 号＞晋薯16 号，青薯9 号的抑制最严重，降幅达5.12 cm。100 mmol/L 盐浓度处理时，4 个品种均出现株高停止生长甚至茎段褐化的现象。随着盐浓度的增加，4 个品种的鲜质量变化不明显。

表1 不同盐浓度下马铃薯脱毒苗生长情况

随着盐浓度的增加，青薯9 号的新叶数呈现降低趋势；但晋薯16 号、冀张薯12 号和克新1 号在25 mmol/L 盐浓度下均出现小幅上升，之后随着盐浓度的增加呈现降低趋势。在75 mmol/L 盐浓度下青薯9 号降幅最大，达到3.8 片；其余品种降幅在1 片之内，差异达到显著水平（P＜0.05）。在75 mmol/L盐浓度处理下，根数由高到低依次为：晋薯16 号＞冀张薯12 号＞克新1 号＞青薯9 号。

青薯9 号的根长随着盐浓度的增加呈现小幅下降趋势，与对照相比，75 mmol/L 浓度下青薯9 号的根长减少2.2 cm。克新1 号根长随着盐浓度的增加呈现先增后降的趋势；在25 mmol/L 浓度下虽出现小幅增加，但50、75 mmol/L 下均表现下降趋势，但降幅较低。晋薯16 号在25、75 mmol/L 盐浓度下的根长相比对照分别升高了1.18、1.8 cm，而50 mmol/L 浓度下的根长比对照降低了0.52 cm。冀张薯12 号的根长随着盐浓度的增加呈现升高趋势，在25、50、75 mmol/L 浓度下的根长相比对照分别升高了2.03、1.78、0.79 cm。100 mmol/L 盐浓度下4 个品种中青薯9 号的根数降幅最大，达到62%。

2.2 不同盐处理对马铃薯POD 活性的影响

由图1 可知，正常生长条件下，冀张薯12 号、青薯9 号和晋薯16 号间POD 酶活性差异不显著。50 mmol/L 盐胁迫条件下，4 个材料之间的差异达显著水平（P＜0.05），克新1 号和晋薯16 号的POD 活性显著高于冀张薯12 号；与对照相比，晋薯16 号升高11%，青薯9 号升高0.8%，克新1 号升高1%，冀张薯12 号不升反降。100 mmol/L 盐胁迫条件下，冀张薯12 号的POD 酶活性降低，晋薯16 号的POD 酶活性升高，青薯9 号和克新1 号的变化不显著，4 个品种之间的差异达显著水平，冀张薯12 号和青薯9 号的POD 酶活性显著低于其他2 个品种。由此可见，盐胁迫后马铃薯POD 活性升高，抵御逆境胁迫过程中晋薯16 号POD 活性增加，清除活性氧的能力较强。

2.3 不同盐处理对马铃薯SOD 活性的影响

由图2 可知，正常生长条件下，由于品种间遗传特性的差异，晋薯16 号和克新1 号的SOD 活性略高于其他2 个品种。2 种盐浓度处理下，4 个品种间SOD 酶活性差异均达显著水平（P＜0.05），晋薯16 号和克新1 号之间差异不显著，青薯9 号的SOD酶活性最低且显著低于其余3 个品种。50 mmol/L盐浓度处理下，晋薯16 号的SOD 活性最高，青薯9 号的SOD 活性最低；与对照相比，晋薯16 号升高20%，冀张薯12 号升高28%，青薯9 号升高5%，克新1 号升高21%。100 mmol/L 盐浓度处理后的SOD酶活性均高于对照，青薯9 号的增加幅度最小，为17%，其他3 个品种增幅均达到40%。由此可见，青薯9 号在盐浓度处理后SOD 酶活性最低，耐盐性较弱。

2.4 不同盐处理对马铃薯CAT 活性的影响

由图3 可知，正常生长条件下，由于品种间遗传特性的差异，克新1 号和青薯9 号的CAT 酶活性均高于其他2 个品种。2 种盐浓度处理下，4 个品种间CAT 酶活性差异均达显著水平（P＜0.05），晋薯16 号CAT 酶活性最大，高于其余3 个品种，青薯9 号显著低于其余3 个品种。50 mmol/L 盐浓度处理下，晋薯16 号和冀张薯12 号的CAT 活性升高，分别升高23%和3.7%；克新1 号和青薯9 号的CAT活性降低，分别降低25%和16%。100 mmol/L 盐浓度处理后的CAT酶活性与对照相比，晋薯16 号和冀张薯12 号均呈现升高的趋势，而克新1 号和青薯9 号的CAT 酶活性呈降低趋势；其中，晋薯16 号的增幅较大，为45%，青薯9 号的降低幅度较大，为51%。说明本试验盐浓度下，青薯9 号在100 mmol/L 盐浓度处理下CAT 酶活性较低，对盐的耐受反应较弱。

3 结论与讨论

盐处理条件下不同马铃薯品种间的农艺性状表现不尽相同，相同趋势下的敏感程度也不同。张俊莲等[6]研究认为，植株高度作为盐胁迫指标较灵敏。王新伟[7]研究认为，马铃薯株高、根长、干物质可以用来鉴定耐盐性。本试验发现，MS 培养基模拟盐胁迫环境下，4 个马铃薯品种脱毒苗的株高、新叶数、根长、根数、鲜质量均受到不同程度的抑制，与前人研究的结果相一致[8-9]。本研究还发现，25 mmol/L 盐浓度处理后4 个品种受到盐胁迫的影响较小，并且4 个品种间的差异也不显著，低盐处理可促进根系生长，促进晋薯16 号、冀张薯12 号和克新1 号新叶数的增加，推测低盐处理可一定程度上诱导马铃薯的根系和新叶的生长，这与张招娟等[10]的研究结果一致。50 mmol/L 或75 mmol/L 盐浓度处理对马铃薯脱毒苗影响明显，且4 个品种间农艺性状差异显著，故50 mmol/L 或75 mmol/L 浓度可作为马铃薯脱毒苗耐盐性品种（系）的鉴别浓度，且青薯9 号的各农艺性状受到影响较大，晋薯16 号最小，表明晋薯16 号耐盐能力较强；青薯9 号耐盐能力较弱。100 mmol/L 盐浓度下马铃薯脱毒苗出现不生根、无新叶甚至褐化的现象，可认为该浓度是马铃薯脱毒苗生长停滞的临界浓度。综合表明，晋薯16号对盐胁迫耐受性较好，青薯9 号较弱。在山西省高盐碱地马铃薯产区有较高的推广价值。

张景云等[11]研究认为，SOD 活性和POD 活性可作为间接指标评价马铃薯耐盐性。白江平等[12]报道盐胁迫使马铃薯试管苗SOD 和CAT 活性增加。KEYVAN 等[13]研究认为，盐胁迫提高了马铃薯POD活性。盐胁迫下植物会产生大量活性氧，抗氧化防御系统是植物抗胁迫的途径之一[14]，SOD、POD 和CAT参与植物的抗氧化防御系统。本研究结果表明，SOD 和POD 活性整体上呈上升趋势，克新1 号和青薯9 号CAT 活性下降而晋薯16 号和冀张薯12 号CAT 活性小幅上升。推测SOD、POD 和CAT 并非在在同一时间内起作用，CAT 的响应效果较慢，与李青等[15]研究结果一致。