混合盐碱胁迫对骏枣渗透调节物质和抗氧化酶活性的影响

闫敏，王艳，鲍荆凯，王程成，卢登洋，吴翠云，2

（1．塔里木大学植物科学学院/南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室，新疆阿拉尔 843300；2．塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室，新疆 阿拉尔 843300）

枣（Ziziphus jujube Mill．）为鼠李科（Rhamnaceae）枣属（Ziziphus Mill．）植物，是原产我国的特有果树。骏枣原产山西交城县边山一带，由于果大皮薄、口感甘甜且适应性强而被众多人喜爱。环塔里木盆地绿洲带及其边缘地带的骏枣种植面积已占到新疆全区枣种植总面积的50%以上，骏枣成为新疆红枣的主栽品种［1，2］。南疆地区优越的光热资源及较大的昼夜温差，十分有利于枣果营养的积累。但新疆土壤盐碱化严重，以天山南麓、塔里木盆地西部各灌区最为严重，影响了新疆农业综合生产能力［3］。

近年来，土壤盐渍化问题已引起众多研究者的广泛关注。大量研究表明，盐胁迫和碱胁迫是两种不同类型的胁迫，盐胁迫包括渗透胁迫、离子损伤和氧化应激；碱胁迫除了渗透胁迫和离子毒害外，还存在对植物的高pH损害现象；而混合胁迫不同于单一胁迫，盐和碱具有一定的协同作用［4-6］。不同类型盐、碱胁迫对植物种子萌发、植株生长发育和果实品质的影响均表现为碱性盐胁迫＞混合盐碱胁迫＞中性盐胁迫［7-9］。在盐碱混合胁迫下，盐碱胁迫浓度较低时，盐胁迫对植株的影响较大；盐碱胁迫浓度较高时，碱胁迫对植株的影响较大［10］。王志强等［11］研究表明，在0．3%～0．9%盐碱处理下，一年生酸枣幼苗的株高、茎粗和生物量降低，限制了植株正常生长。在混合盐碱胁迫下，植物可通过提高水分利用效率、降低光合色素积累、减少光合电子传递、增加热耗散等方式来调节光合作用，从而抵御胁迫［12］。张凌等［13］研究发现，随着混合盐碱胁迫浓度的增加，梭梭、沙枣、柽柳、杜仲可通过不断提升总有机酸含量来稳定体内的pH值。王静等［14］报道在混合盐（NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3＝1∶10∶10∶1）浓度低于0．4%时，蜡梅可通过提高SOD、POD活性来提高对体内活性氧的清除能力，维持细胞膜的稳定性。

目前关于盐碱胁迫对红枣影响的研究大部分是以单一中性盐NaCl胁迫为主，但多数盐碱地除盐害外高pH值碱害对植物的危害更严重，单一的盐胁迫或碱胁迫并不能代表植物生长的真实环境，缺乏生态学依据。因此，本研究以南疆主栽品种骏枣为试验材料，选用NaCl和NaHCO3作为混合盐模拟南疆盐碱地条件，研究混合盐碱胁迫对其叶绿素含量、抗氧化酶活性、细胞膜透性、渗透调节物质含量等指标的影响，以期为骏枣的抗性研究及盐碱地栽培生产提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1．1 试验地点与材料

试验地位于新疆生产建设兵团第一师十团（81°28′E、40°58′N），属典型的大陆性极端干旱荒漠气候，光照充足，热量丰富，土壤基本理化性状见表1。试验树为多年生骏枣树，树高2．0～2．5 m，冠幅1．8～2．2 m，树形为开心形，株行距1．5 m×3．0 m。

表1 试验地土壤基本性状

1．2 试验设计

依据阿拉尔垦区枣园盐碱土壤特点，以中性盐NaCl和碱性盐NaHCO3按摩尔比3∶1混合，加清水配制不同浓度混合盐进行滴灌。共设6个混合盐浓度梯度：0（CK）、30、60、90、120、150 mmol·L-1。完全随机试验设计，每处理20株枣树。

胁迫处理前，在各处理的行间挖90 cm深长沟，四周及底部铺双层塑料薄膜隔离，以防止处理间相互渗透影响，并于上方设有两侧通风的塑料遮雨棚。胁迫处理前几天控制灌水，以利于浇灌的盐碱溶液能迅速扩散。于2020年7月17日，选取长势一致的骏枣植株开始胁迫处理。为了防止发生盐激伤害，盐溶液从各浓度的1/2开始加入，每5 d递增1次浓度梯度，2次后累计达到设定浓度，即7月27日全部处理达到设定盐碱浓度时开始计算胁迫时间，8月17日补充浇灌混合盐溶液1次。

1．3 测定项目及方法

1．3．1 叶片生理指标 于胁迫40 d后选取树冠外围中部枣吊的第6～8片叶，每个处理采60片叶；将叶片洗净擦干后置于-80℃保存，用于各项指标的测定。用万深LA-S叶片分析仪扫描分析叶片形态指标；叶绿素含量采用80%丙酮浸提法测定；相对电导率采用电导率仪测定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定；有机酸含量采用酸碱中和滴定法测定；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝-G250法测定；脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法测定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法测定；超氧化物歧化酶（SOD）活性采用NBT光化还原法测定；过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚法测定；过氧化氢酶（CAT）活性采用紫外吸收法测定。

1．3．2 隶属函数值计算方法 当指标与耐盐碱性呈正相关时，隶属函数值计算公式为U（Xj）＝（Xj-Xmin）/（Xmax-Xmin）；当指标与耐盐碱性呈负相关时，计算公式为U（Xj）＝1-［（Xj-Xmin）/（Xmax-Xmin）］。式中，Xj为某一指标的测定值，Xmax和Xmin分别为某一指标测定值中的最大值和最小值。

1．4 数据处理与统计分析

采用Microsoft Excel 2007整理数据并绘图，用DPS 7．05软件进行统计分析，用Duncan’s新复极差法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2．1 混合盐碱胁迫对骏枣叶片形态指标的影响

如表2所示，骏枣叶面积、叶长、叶宽均随着混合盐浓度的增加而减小。在150 mmol·L-1混合盐处理下，叶面积和叶宽均显著低于0～60 mmol·L-1处理，分别降低8．48% ～9．21%和6．20%～8．92%。盐碱处理对叶长与叶形指数无显著影响。

表2 不同浓度混合盐碱胁迫对骏枣叶片形态指标的影响

2．2 混合盐碱胁迫对骏枣叶片光合色素的影响

由表3可知，30 mmol·L-1混合盐处理的骏枣叶片中叶绿素a、叶绿素b及总含量最高，其次为CK和60 mmol·L-1混合盐处理，两者含量相当，与30 mmol·L-1处理差异不显著；但当混合盐浓度达到90 mmol·L-1后，叶绿素含量明显下降，尤其叶绿素b和叶绿素总含量下降显著，至150 mmol·L-1处理时，叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量分别较CK降低4．12%、21．84%、13．61%。可见，叶绿素b的降低幅度大于叶绿素a，导致叶绿素a/b值逐渐升高。

表3 混合盐碱胁迫对骏枣叶片叶绿素含量的影响

2．3 混合盐碱胁迫对骏枣叶片抗氧化酶活性的影响

随着混合盐浓度的增加，骏枣叶片SOD、POD和CAT活性均呈先上升后下降的趋势（图1）。SOD和CAT活性在盐浓度为60mmol·L-1时达到最大值，分别为347．52、27．20 U·g-1·min-1，是CK的2．07、1．57倍，均显著高于CK和其它浓度盐处理；除150 mmol·L-1盐处理的SOD活性与CK差异不显著外，混合盐处理均极显著提高了叶片SOD和CAT活性。POD活性在盐浓度为30 mmol·L-1时上升至最高值，其次为60 mmol·L-1处理，两者间差异极显著且均极显著高于其他处理，分别比CK增加63．09%和29．38%；在90、120 mmol·L-1混合盐处理下，POD活性与CK无显著差异，而在150 mmol·L-1盐浓度时则极显著低于CK 37．46%。

柱上不同大、小写字母分别表示处理间在0．01、0．05水平差异显著，下同。

2．4 混合盐碱胁迫对骏枣叶片细胞膜透性的影响

从图2可知，随着混合盐浓度的增加，骏枣叶片相对电导率和MDA含量均呈现上升趋势，且均在90 mmol·L-1混合盐碱胁迫下增幅明显。在低浓度（30、60 mmol·L-1）混合盐处理下，相对电导率极显著高于对照10．94%、25．96%，而MDA含量与对照无显著差异；在高浓度（90、120、150 mmol·L-1）混合盐处理下，相对电导率和MDA含量均极显著高于对照，分别是CK的1．42倍和1．19倍、1．48倍和1．32倍、1．55倍和1．36倍。

图2 混合盐碱胁迫对骏枣叶片相对电导率和丙二醛含量的影响

2．5 混合盐碱胁迫对骏枣叶片渗透调节物质含量的影响

如表4所示，骏枣叶片中的可溶性蛋白含量随着混合盐浓度的增加而逐渐升高，混合盐碱胁迫处理的可溶性蛋白含量均极显著高于CK，增幅为32．47%～112．99%。混合盐碱胁迫处理的可溶性糖、有机酸含量均显著高于CK，且随盐浓度的增加均呈先升高后降低的趋势，在盐浓度为90 mmol·L-1时达到最大值，分别是CK的1．49、1．33倍。脯氨酸含量在混合盐碱胁迫处理下极显著高于CK17．55% ～65．25%，且随着盐浓度的增加也呈先上升后下降趋势，在盐浓度为120 mmol·L-1时达到最大值。

表4 混合盐碱胁迫对骏枣叶片渗透调节物质含量的影响

2．6 骏枣耐盐碱能力评价

2．6．1 相关性分析 对盐碱胁迫下骏枣叶片各项生理指标进行相关性分析，结果（表5）显示，叶面积与叶绿素总含量呈极显著正相关，与叶片相对电导率、MDA含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量呈显著或极显著负相关；叶绿素总含量与POD活性呈显著正相关，与叶片相对电导率、MDA含量呈显著或极显著负相关；SOD活性与CAT活性、有机酸含量呈显著正相关；相对电导率与MDA、可溶性蛋白、脯氨酸含量呈极显著正相关；MDA含量与可溶性蛋白、脯氨酸含量呈显著或极显著正相关；可溶性蛋白含量与脯氨酸含量呈极显著正相关；可溶性糖含量与有机酸含量呈极显著正相关。

表5 混合盐碱胁迫下骏枣各指标的相关性分析

2．6．2 隶属函数法综合评价 采用隶属函数法，基于叶片各项生理指标，对骏枣在不同浓度混合盐碱胁迫处理下的耐性进行综合评价，综合评价值（D值）越大耐性越高。由表6可看出，各混合盐碱处理的D值均高于CK，且均为正值，说明在盐浓度为0～150 mmol·L-1处理下，骏枣植株耐受性较好。其中，骏枣对低浓度（30～60 mmol·L-1）混合盐碱处理的D值最高（0．63～0．73），但随着盐浓度继续升高，骏枣对其耐受性则逐渐降低。说明骏枣对低浓度盐碱胁迫具有一定的耐受性，在60 mmol·L-1混合盐碱胁迫下抗性指标的综合作用效果最好，超过该浓度后植株受伤害加重，对盐碱胁迫的耐受性逐渐降低。

表6 混合盐碱胁迫下各参试指标隶属函数值及综合评价D值

3 讨论

当受到盐碱胁迫时，植物对水分和养分的吸收、积累及分配均会发生变化，从而引发植物的形态变化，这是植物在保护机制作用下对逆境的适应表现。本研究发现，在高浓度混合盐碱胁迫下，骏枣叶面积显著减小，表明其生产力下降。叶绿素含量是衡量植物光合作用能力强弱的重要指标，本研究结果显示，骏枣叶片中的叶绿素含量在盐浓度为30 mmol·L-1时较对照小幅上升，之后随着盐浓度的增大而持续下降。这可能是因为低浓度盐碱胁迫时，叶片中可溶性蛋白和可溶性糖等渗透调节物质快速积累，有利于叶绿素的合成，而高浓度盐碱胁迫则提高了骏枣叶片中的Na+含量，类囊体膜超微结构遭到破坏，叶绿素含量下降，这与金银花［15］、荆芥［16］对盐胁迫的响应相一致。而叶绿素b与叶绿素总含量的变化趋势基本一致，说明叶绿素总含量的减少主要是由于叶绿素酶对叶绿素b的降解所导致的。

盐碱胁迫导致植物细胞氧化失衡，蛋白质和细胞膜的完整性因此而受损，但植物可通过提高抗氧化酶活性来消除活性氧以降低植物体内的氧化损伤［17］。本研究中，随着盐浓度的增加，骏枣叶片SOD、POD和CAT活性均呈先升后降的趋势，可能是由于低浓度盐碱处理下抗氧化酶可高效清除细胞内的自由基，但随着胁迫浓度的继续提高，活性氧在细胞内积累过多，细胞膜损伤严重，功能减退，抗氧化酶合成受阻，表达活性降低［18］。这与殷梦竹等［19，20］用NaCl、Na2CO3处理山柿幼苗得到的结果相似，而与杨万鹏［21］、张荣梅［22］等认为黑果枸杞在NaCl胁迫下POD活性持续下降有差异，这可能是由于不同树种对盐种类及浓度、胁迫时间的响应不同，还需进一步研究骏枣对不同盐种类和不同胁迫时间的响应差异。

MDA含量是细胞膜氧化损伤的重要指标。本研究结果表明，骏枣叶片的相对电导率和MDA含量与盐浓度成正比，表明随着混合盐浓度的增加，氧化损伤加重，这与张亚冰［23］、位杰［24］等的研究结论相吻合。

可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等是细胞主动合成的重要渗透调节物质，参与植物在逆境条件下的渗透调节。在本试验混合盐浓度范围内，随着盐浓度的增加，骏枣叶片中的可溶性蛋白含量逐渐升高，可溶性糖、有机酸、脯氨酸含量先升高后降低，但各混合盐碱处理的渗透调节物质含量均显著高于CK。说明在混合盐碱胁迫下，骏枣植株主要是通过不断积累渗透调节物质，以维持细胞渗透压，降低氧化损伤，但高浓度盐碱胁迫则使细胞膜受损严重，进一步加剧了胁迫伤害，对渗透调节物质的积累具有一定的抑制作用。

4 结论

在低浓度混合盐碱胁迫下，骏枣叶片叶绿素含量增加，抗氧化酶活性升高，可以抵御盐碱胁迫造成的伤害，维持植株的正常生长；但高浓度盐碱胁迫使抗氧化酶活性受到抑制，细胞膜损害严重，主要通过植株体内渗透调节物质的积累来抵御胁迫。综合来看，在0～150 mmol·L-1盐碱处理下，骏枣植株均表现出较强的耐性，其中，60 mmol·L-1盐碱胁迫下其保护机制运行较好，植株耐盐碱性较强。但本研究仅为1年的试验结果，还需进一步研究骏枣不同生长发育阶段遭受盐碱胁迫后的生理特性及果实品质等的变化规律。