两个番茄品种幼苗耐盐性评价

姚铭榕 谢凯玲 张文静 张文杰 史庆华 刘杰

摘    要：为研究2个番茄品种WK53、WK54的耐盐性，采用200 mmol·L-1 NaCl处理幼苗，分别测定其生长指标、可溶性糖、Na+、K+含量，以及抗盐基因SOS1、SOS2相对表达量。结果表明，盐胁迫下，2个品种番茄展叶数、株高、茎粗的相对增长值均受抑制;可溶性糖含量较对照组分别增加了66.1%、73.7%;而叶片Na+、K+含量却只有少量提高;抗盐基因SOS1、SOS2相对表达量均受盐胁迫诱导，尤其是在WK54中，SOS2表达水平较对照组上升18倍。综合分析表明，在幼苗期WK53、WK54均具有一定的耐盐性，但WK54的耐盐性更好，SOS2的高表达可能是WK54更耐盐的关键因素。

关键词：番茄;盐胁迫;生长指标;耐盐基因

中图分类号：S641.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）08-021-05

Evaluation of salt tolerance of two tomato varieties

YAO Mingrong1，2， XIE Kailing3， ZHANG Wenjing3， ZHANG Wenjie3， SHI Qinghua1， LIU Jie2，3

（1. College of Horticulture Science and Engineering， Shandong Agricultural University， Taian 271018， Shandong， China; 2. Facility Horticulture Laboratory of Universities in Shandong/Weifang University of Science and Technology， Shouguang 262700， Shandong， China; 3. School of Agronomy and Environment， Weifang University of Science and Technology， Shouguang 262700， Shandong， China）

Abstract： In order to study the salt tolerance of two tomato varieties WK53 and WK54， the seedlings were treated with 200 mmol·L-1 NaCl， and their growth indexes， soluble sugar content， Na+ content， K+ content and the expression levels of salt-resistant genes SOS1 and SOS2 were determined. The results showed that the relative increments in leaf number， plant height and stem diameter were inhibited in two varieties under salt stress; the contents of soluble sugar increased by 66.1% and 73.7% than these in control; however， the contents of Na+ and K+ in leaves increased slightly; the expression levels of salt-resistant genes SOS1 and SOS2 were induced under salt stress. Compared with the control， the expression level of SOS2 increased 18 times under 200 mmol·L-1 NaCl treatment in WK54. Comprehensive analysis shows that both WK53 and WK54 are salt-tolerant to a certain extent， but WK54 has a higher salt tolerance at the seedling stage. The high expression of SOS2 may be the key factor for WK54 to be more salt tolerant.

Key words： Tomato; Salt stress; Growth index; Salt tolerance gene

壽光市被誉为“蔬菜之乡”“海盐之都”，位于山东半岛中北部，渤海莱州湾西南岸，其北部地区潜水矿化度高，土层含盐量大，土壤盐渍化问题严重，属于滨海湿润-半湿润海侵盐渍区;而南部地区虽然有较为良好的土壤条件，但是由于近年来设施蔬菜发展迅速，长年集约化经营引起土壤酸化与盐渍化，极大地影响了蔬菜的产量和品质[1-2]。提高植物耐盐性，培育和筛选耐盐蔬菜品种是有效利用盐渍化土壤的途径之一。

番茄（Solanum lycopersicon）属中等耐盐碱蔬菜作物[3]，其适应性强，是世界栽培历史悠久、栽培地区广泛的重要果菜种类，也是我国设施蔬菜栽培面积和消费量最大的蔬菜作物之一。目前，对于番茄品种耐盐性的研究大多为单一的生理生化或分子改良方面的研究[2，4-6]，而将其苗期的生理生化与相关抗盐基因表达情况相结合来评价其耐盐性未见报道。潍坊科技学院蔬菜育种组一直致力于高产、优质、多抗设施番茄选育工作，并陆续推出了一系列新品种。笔者选取了2个新品种，以不同浓度NaCl模拟胁迫环境，通过测定其幼苗期的各项生理指标及抗盐基因的表达情况，来综合确定各品种对盐胁迫的耐受度，从而为耐盐品种的选择及盐渍土壤的合理利用提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料

番茄材料为潍科番茄品种WK53、WK54，由潍坊科技学院番茄育种课题组提供。

1.2 方法

试验于2019年4月进行，育苗工作在潍科种业科技有限公司育苗棚完成，移栽后置于潍坊科技学院设施园艺重点实验植物培养室继续培养。挑选饱满的种子播种于72孔穴盘中（规格：口径40 mm，底径20 mm，深度50 mm，单个穴容量40 mL），21 d后待幼苗长至3叶1心时，选取长势一致的健康植株定植于小黑盆中（规格：上口径70 mm，下口径50 mm，深度73 mm），每盆1株。缓苗5 d后，采用随机区组设计，共2个处理，每处理15盆，3盆为1个重复，共5次重复。对照组为清水浇灌;处理组用200 mmol·L-1浓度的NaCl溶液浇灌;每3 d浇灌1次，共处理5次。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 番茄幼苗形态、生理指标测定 番茄幼苗处理0、15 d后，用游标卡尺测量茎粗，用直尺测量株高。处理15 d后，摘取其全部叶片称叶鲜质量，80 ℃恒温箱烘干，称叶干质量，计算叶片相对含水量[8]，用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[8]，用火焰分光光度计测定Na+、K+含量[9]。

1.3.2 基因表达情况分析 处理15 d后，剪取新鲜叶片，迅速储存于液氮中备用。使用诺唯赞RNA提取试剂盒提取总RNA，核酸蛋白分析仪（型号：Quawell UV Spectrophotometer Q3000）檢测样品RNA的浓度及纯度，取2 μL RNA样品通过琼脂糖凝胶电泳检测RNA质量。以RNA为模板，参照诺唯赞逆转录试剂盒（HiScriptR Ⅲ 1st Strand cDNA Synthesis Kit（+gDNA wiper））的说明合成cDNA，备用。

试验选取SOS1、SOS2抗盐相关基因，利用Primer Premier 5.0引物设计软件设计qRCR引物，由北京六合华大基因科技有限公司合成引物，引物列表见表1。

Real-time PCR步骤：以18S rRNA为内参基因，按照ChamQ SYBR qPCR Master Mix试剂盒（购自南京诺唯赞生物科技有限公司）操作指导，应用Eppendorf realpleax 2实时荧光定量PCR仪器检测基因的相对表达量。扩增体系包括0.4 μL cDNA，上、下游引物各0.4 μL，5 μL 2×ChamQ SYBR qPCR Master Mix，3.8 μL ddH2O，总体系为10 μL。反应程序为95 ℃预变性30 s，然后95 ℃变性10 s，60 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s，40个循环。反应结束后绘制溶解曲线。每个试验3次重复。

1.4 数据处理

采用2-ΔΔCt方法分析数据、计算基因的相对表达量。采用Excel2010、SPSS13.0软件进行数据处理并作图。

2 结果与分析

2.1 幼苗表型分析

由图1可以看出，在番茄品种WK53、WK54用200 mmol·L-1 NaCl处理15 d后的表型中，对照组植株长势均较好，叶片繁茂;200 mmol·L-1 NaCl处理过的植株矮小，叶片稀疏，且伴随着黄化枯萎现象。但WK54比WK53长势略好，叶片较多，黄化枯萎现象较轻。

2.2 幼苗株高、茎粗及展叶数

由图2可以看出，在NaCl处理后15 d，WK53、WK54对照组的长势均明显优于处理组;而且WK54对照组展叶数、株高的增长值要高于WK53。但在处理组中，3个指标在2个品种中差异并不显著，这表明盐胁迫对2个番茄品种的生长均有不同程度的抑制作用。

2.3 幼苗相对含水量及可溶性糖含量

由图3可以看出，盐胁迫下2种番茄幼苗的相对含水量均较对照组显著下降，但盐胁迫下番茄幼苗含水量也基本保持在89%以上，这表明虽然盐分会抑制植物体内水分的运输从而影响植物的生长，但200 mmol·L-1 NaCl处理对2个品种番茄从含水量来看对其生长并没有严重影响。盐胁迫下，可溶性糖含量均显著高于对照，较对照组分别增加66.1%、73.7%，这表明可溶性糖对番茄的耐盐性起到了一定的作用。

2.4 幼苗Na+、K+含量

由图4可以看出，与对照组相比，盐胁迫条件下两种番茄植株叶片的Na+、K+含量变化均不显著，表明200 mmol·L-1 NaCl处理对两种番茄体内离子平衡状况并无太大影响。

2.5 抗盐基因表达量

由图5可以看出，在盐胁迫下，2个番茄品种的SOS1相对表达量均显著高于对照组;WK54品种SOS2相对表达量显著高于对照，而WK53品种SOS2相对表达量高于对照，但差异不显著。盐胁迫后，WK54中SOS1、SOS2相对表达量均高于WK53，尤其是SOS2相对表达量急剧上升，结合2个番茄品种的表型特征来看，WK54耐盐性优于WK53，这可能是因为SOS1、SOS2被诱导表达发挥了重要作用。

3 讨论与结论

植物苗期对环境胁迫更加敏感，因此确定苗期的耐盐性能够很好地反映植株对盐胁迫的耐受程度[10]。笔者选用潍坊科技学院自主研发选育的2个番茄品种WK53、WK54进行了苗期耐盐性研究，在盐胁迫条件下，植物的表型指标可以作为鉴定其耐盐能力强弱的直观指标，植株矮小、叶片黄化、相对生长量越小，都说明耐盐性越差[11]。在本试验中，WK53、WK54在200 mmol·L-1 NaCl处理下15 d后其展叶数、株高、茎粗的相对增长值均受抑制，本试验结果与殷梦竹等[12]在高浓度盐胁迫下对山柿幼苗株高、地径的测定结果相似。从表型结果来看，WK54优于WK53，这表明在苗期WK54耐盐性可能要强于WK53。

植物相对含水量反映了植物体内的水分状况，一般来说植物相对含水量变化越大，其耐盐性可能相对越弱[12]。可溶性糖作为渗透调节物质在植物适应盐胁迫环境中发挥重要作用，能够提高细胞的渗透调节能力，降低因渗透失水而造成的细胞膜、酶及蛋白质结构与功能的损伤[13]。本研究结果表明，盐胁迫下2个番茄品种叶片相对含水量虽在统计学上下降显著，但下降幅度仅为4%，叶片含水量均保持在89%以上，间接说明2个品种的耐盐性相对较强。盐胁迫下，叶片通过积累可溶性糖等渗透调节物质来抵御外界盐胁迫对其的伤害，本研究中WK53、WK54可溶性糖含量均显著提升，较对照组分别增加了66.1%、73.7%，但2个品种之间积累量差异并不显著，这与石婧等[14]的研究结果一致。

盐胁迫可打破植物体内离子稳态，甚至造成离子毒害，从而影响植物生长。Na+是盐胁迫下的主要毒害离子，而K+对维持细胞正常生命活动不可缺少。研究发现，Na+和K+具有拮抗效应，在盐胁迫下Na+吸收过多会导致植物对K+的吸收下降[15]。在本研究中，200 mmol·L-1 NaCl胁迫下，WK53、WK54叶片Na+、K+含量均有少量上升，均与对照无显著差异，这表明叶片细胞中离子稳态并没有受太大影响。因没有测定根中Na+、K+含量，无法判断根中离子含量情况，但推测200 mmol·L-1下叶片Na+含量只有轻微增加，可能大量的Na+被根部截留，以保证植株的正常生长。前人研究也表明，在适宜盐胁迫浓度下，幼苗根系对Na+运输有較强的限制能力[16-17]。

目前，植物在盐胁迫条件下Na+调节的主要信号途径为SOS （salt overly sensitive）信号途径，其中包括3个主要的蛋白：SOS1、SOS2、SOS3[18-19]。当植物遭受盐胁迫时会触发SOS信号途径中的一系列抗盐相关基因的表达。通常情况下，植物遭受盐胁迫后，首先细胞内Ca+信号被激活，与SOS2蛋白激酶作用，使质膜上的SOS1磷酸化，调控细胞对Na+的外排，从而调控细胞内离子平衡，防止细胞质中的细胞器受到Na+的危害[20-21]。本试验qRT-PCR结果显示，2个番茄品种的SOS1、SOS2表达量均受盐胁迫诱导，尤其是在WK54中，SOS2表达水平急剧上升。这可能是WK54比WK53更耐盐的关键因素。同样，Olías 等[22]发现，SlSOS1的表达对于番茄耐盐性极其重要。Tang等[23]也发现PtSOS1、PtSOS2的表达明显受盐胁迫诱导，这都与本试验结果一致。

从本试验生长指标、生理指标测定结果来看，并不能完全比较出WK53、WK54在幼苗期耐盐性强弱;而从表型结合抗盐基因表达情况来看，WK54的耐盐性要优于WK53。前人在判断番茄品种耐盐性时大都采用生长指标结合生理指标的方法来综合鉴别[24]，但就本试验2个品种来看，用以往的方法很难区分，而笔者通过对SOS1、SOS2 两个抗盐基因表达情况分析，再结合表型、生理指标可较容易地比较2个品种的抗盐性。WK53与WK54是由不同母本、同一父本杂交选育而成。这表明其耐盐性的差异可能源于母本的差异，后期笔者将对WK53、WK54及其母本进行深入的研究，探索它们耐盐性的分子机制差异，为番茄育种以及抗盐性品种筛选等工作奠定基础。

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