不同浓度混合钠盐处理对3个地被菊品种生理特性的影响

乔谦，武冲，王璐，于永畅，王江勇，贾曦，张安宁，陶吉寒

（1．山东省果树研究所，山东 泰安 271000；2．山东省农业科学院，山东 济南 250100；3．泰山学院，山东 泰安 271000）

土壤盐渍化是全球性生态问题，盐碱土在世界100多个国家普遍存在，面积达9．55亿hm2，占全球总面积的10%，且以每年100．0万～150．0万hm2的速度递增，土壤盐碱化已经成为备受瞩目的世界性问题，制约了全球农业的发展［1，2］。由于同一区域种植作物种类常年单一、大量施用化肥农药等因素，我国土壤盐渍化问题严峻，盐渍土地总面积达9 913万hm2，约占国土面积的10．3%，这不仅影响着我们的生存环境，更影响着各类植物的正常生命过程［3，4］。土壤盐分过多，可导致植物细胞内盐度增大，离子平衡被破坏，有毒物质积累和营养失调，并抑制植物对养分的吸收［5］；同时，植物体内的活性氧水平会因渗透胁迫与离子胁迫而不断升高，氧化伤害不断加重，造成内部代谢紊乱，甚至导致植物死亡［6］。但不同植物对盐碱胁迫的敏感程度有差别，响应机制也有所不同［7］。探究不同植物的耐盐碱机制，提高其耐盐碱性，对有效利用盐渍化土地具有深远意义。

菊花（Chrysanthemum morifolium）是菊科菊属多年生宿根草本花卉，是中国十大传统名花之一，也是世界四大鲜切花之一，栽培历史悠久，应用也十分广泛，观赏价值和经济价值高［8，9］。地被菊是由岩菊和多种类型野生菊花多次杂交而来的新类型，其萌蘖多，花量比较大，植株低矮，呈丛生状覆盖地面，繁密且齐整，观赏价值突出［10］，并且抗逆性强、适应性广、可粗放管理，应用范围广泛，盆栽、地栽、布置花坛等都可，由于花色十分丰富，北方地区多将其作为国庆花卉大量使用［11］。集约化的设施栽培可快速、大量繁殖地被菊，但设施中的土壤往往次生盐渍化严重，会对其正常生长发育和观赏特性产生不利影响［12］，因此，研究地被菊耐盐碱性对于其集约化生产具有重要意义。但目前关于地被菊耐盐碱性的研究报道还较少。本试验选用3个地被菊品种，研究其对不同浓度混合钠盐（Na2CO3和NaHCO3的混合溶液）胁迫的生理响应，并采用隶属函数法对其耐盐碱性进行综合评价，旨在为地被菊在土壤盐碱化地区的引种栽培提供数据参考。

1 材料与方法

1．1 试验材料

试验于2020年在山东省果树研究所金牛山试验示范基地及山东省果树生物技术育种重点实验室进行。选用3种地被菊品种‘黄菊1号’‘红小’‘1709’的盆栽苗为试材，将用蛭石、石英砂等配制的栽培基质与土按1∶1混匀用于地被菊幼苗培养，后续进行正常管理，培养20 d后挑选生长健壮、长势一致、苗长约25 cm的植株进行试验。

1．2 试验设计与处理

试验设4个浓度的Na2CO3和NaHCO3（物质的量比为1∶1）混合钠盐处理，分别为0（CK）、100、200、300 mmol/L，每处理4盆。从7月1日起，以每天100 mmol/L的浓度逐渐递增到目标浓度，计为处理的第0天，之后每3天浇灌一次，每次于上午9时对地被菊幼苗进行浇灌，直至盆底有水流出，并保证每盆浇灌量一致（约100 mL），共浇灌3次，之后进行长势观察。

1．3 测定项目与方法

分别于处理的第1、5、10天，从试验植株上剪取相同部位的叶片，用于各项生理指标的测定，3次重复。

参照Ibrahim等［13］的氮蓝四唑法测定SOD活性；参照李合生［14］的方法，用愈创木酚法测定POD活性，用紫外分光光度计法（TU-1901，北京普析通用仪器有限公司）测定CAT活性，用硫代巴比妥酸法测定MDA含量，用蒽酮比色法测定可溶性糖含量，用考马斯亮蓝染色法测定可溶性蛋白含量。

1．4 数据处理与分析

用Microsoft Excel 2003处理数据并作图，利用SPSS 26．0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2．1 不同浓度混合钠盐处理对地被菊叶片SOD活性的影响

如图1所示，在相同的盐浓度和处理天数下，‘1709’品种的SOD活性最高，‘黄菊1号’的最低。在同一盐浓度下，随着胁迫时间的延长，3个品种地被菊叶片的SOD活性均呈上升趋势，其中‘1709’的上升幅度较大。在同一胁迫时间下，随着盐浓度增大，‘红小’和‘1709’的SOD活性总体表现为先显著上升后显著降低（P＜0．01），分别在200 mmol/L和100 mmol/L处理时最高；而‘黄菊1号’的SOD活性呈先降低后升高趋势，100 mmol/L处理下明显降低，300 mmol/L处理下有所回升，与对照差异不显著。

不同小、大写字母分别表示同一时间不同处理之间差异显著（P＜0．05）、极显著（P＜0．01），未标注字母表示处理间差异不显著。下同。

2．2 不同浓度混合钠盐处理对地被菊叶片POD活性的影响

如图2所示，随着处理天数的增加，相同浓度盐处理下，‘红小’的POD活性不断升高，‘1709’的POD活性逐渐降低，而‘黄菊1号’在0～100 mmol/L处理下逐渐升高、在200～300 mmol/L处理下先略有降低后大幅上升。在相同处理时间下，3个地被菊品种的幼苗叶片POD活性均呈现出随着混合钠盐浓度的增大而升高的趋势，且浓度越高、处理时间越长，提升越显著。与对照相比，‘黄菊1号’‘红小’‘1709’叶片中的POD活性在100 mmol/L混合钠盐处理下上升10．44%～31．67%，在200 mmol/L处理下上升24．80% ～39．82%，在300 mmol/L处理下上升34．98% ～74．44%。

图2 不同浓度混合钠盐处理对地被菊叶片POD活性的影响

2．3 不同浓度混合钠盐处理对地被菊叶片CAT活性的影响

如图3所示，总体来说，与对照相比，混合钠盐处理降低‘黄菊1号’叶片的CAT活性，提高‘红小’和‘1709’的CAT活性。在同一处理时间下，随盐浓度的增加，‘黄菊1号’的CAT活性呈降低趋势，‘红小’呈升高趋势，浓度越高、处理时间越长，变化越明显；而‘1709’不同处理时间的变化趋势不同，基本以100 mmol/L处理的CAT活性最高，仅300 mmol/L处理10 d的CAT活性显著低于对照。同一品种、相同浓度处理下，随处理时间延长，‘黄菊1号’0～100 mmol/L处理的CAT活性逐渐升高，200～300 mmol/L处理逐渐降低；‘红小’的CAT活性总体呈先升高后降低；而‘1709’各浓度盐处理下的变化趋势不同，100 mmol/L处理下先降后升，200 mmol/L处理下逐渐升高，300 mmol/L处理下逐渐降低。

2．4 不同浓度混合钠盐处理对地被菊叶片MDA含量的影响

如图4所示，与对照相比，200～300 mmol/L混合钠盐处理能显著提高3个地被菊品种叶片中的MDA含量，而100 mmol/L处理下不同时间3个品种变化不同，‘黄菊1号’在处理1 d、‘红小’在处理5 d内MDA含量有所降低，但未达显著水平，其余时间各品种的MDA含量均显著增加。在混合钠盐处理下，随着盐浓度的增加，3个品种的MDA含量呈上升趋势，300 mmol/L处理下含量最高。

图3 不同浓度混合钠盐处理对地被菊叶片CAT活性的影响

图4 不同浓度混合钠盐处理对地被菊叶片MDA含量的影响

2．5 不同浓度混合钠盐处理对地被菊叶片可溶性蛋白含量的影响

如图5所示，混合钠盐处理下，3个地被菊品种叶片中可溶性蛋白含量的变化趋势基本一致，除‘1709’在300 mmol/L处理下随处理时间的延长无明显变化外，总体表现为随处理浓度的升高和时间的延长而增加。3个品种中，‘黄菊1号’和‘红小’的可溶性蛋白含量总体相差不大，‘1709’稍多于二者。

2．6 不同浓度混合钠盐处理对地被菊叶片可溶性糖含量的影响

如图6所示，在混合钠盐处理下，3个地被菊品种叶片中可溶性糖含量的变化趋势基本一致，总体随钠盐浓度和处理时间的延长而增加，仅‘红小’在300 mmol/L处理5 d时最高，继续延长处理时间对其影响不显著。

图5 不同浓度混合钠盐处理对地被菊叶片可溶性蛋白含量的影响

图6 不同浓度混合钠盐处理对地被菊叶片可溶性糖含量的影响

2．7 耐盐性综合评价

由隶属函数法所得综合评价值（D）在0～1之间，代表抗盐碱性大小，D值越接近1表示抗盐碱性越强，反之则抗盐碱性越弱［15］。由表1可以看出，在所有的盐碱胁迫处理条件下，‘1709’幼苗的综合评价值为0．6669，‘红小’为0．4032，‘黄菊1号’为0．3452，耐盐碱能力表现为‘1709’＞‘红小’＞‘黄菊1号’。

表1 三个地被菊品种耐盐碱性综合评价值

3 讨论与结论

3．1 不同品种地被菊对混合钠盐胁迫的生理响应

盐碱胁迫会导致植物组织离子浓度过高，产生离子毒害作用，引起植物生理性干旱，同时，又会引发植物体内一系列次生代谢反应，如抗氧化酶活性改变、细胞膜损伤、渗透调节物质积累等，从而影响植株生长发育［16-19］。

活性氧（ROS）作为渗透胁迫和离子毒害的副产物，会在受逆境胁迫的植物体内过度积累，导致细胞膜功能丧失甚至细胞死亡［20，21］。SOD、POD、CAT是植物体内清除ROS的主要酶，对植物抵御逆境胁迫有极其重要的作用［22，23］。本研究结果显示，地被菊体内的抗氧化酶系统在较低浓度盐碱胁迫下被激活，以清除ROS，去除其对植株造成的伤害；但当盐碱浓度过高时，抗氧化酶系统受损，尤其SOD和CAT活性下降，致使活性氧清除能力受到抑制。这一结果与在文冠果［24］上的研究结论基本一致。而地被菊幼苗叶片中的POD活性随着盐碱胁迫浓度的增加被进一步诱导，且随胁迫时间的延长持续升高，以帮助SOD更好地清除ROS［25］，这与在海滨植物［26］上的研究结果一致。表明在盐碱胁迫下，3个地被菊品种通过提高抗氧化酶活性以对抗多余的活性氧，在一定程度上保护植株免受氧化损伤［27］。

丙二醛（MDA）含量可反映植物在逆境条件下的细胞膜脂过氧化程度［28，29］。本研究结果显示，在Na2CO3和NaHCO3混合盐碱胁迫下，3种地被菊叶片中积累的MDA含量均随着盐碱胁迫程度的加剧而增多，但品种间有所不同，表明3个地被菊品种的耐盐碱性存在差异，MDA含量积累最少的‘1709’膜脂过氧化程度最轻，拥有更强的耐盐碱能力，这与在黑麦草［30］、玉米［31］上的研究结果一致。但随着胁迫的持续加重，势必引发不可逆的伤害［32］。

可溶性蛋白、可溶性糖的积累是植物在逆境胁迫下诱发的一种防御行为，也是植物遭受逆境胁迫的信号［33］。随着盐浓度的增大，植物体内的可溶性蛋白和可溶性糖含量持续上升，表明植物通过积累可溶性蛋白和可溶性糖调节细胞渗透势，以缓解渗透胁迫对其生长的抑制作用［34，35］。本研究结果也显示，在混合盐碱胁迫下，3个地被菊品种的可溶性蛋白和可溶性糖含量随盐碱浓度的增加呈上升趋势，进一步说明为了应对渗透胁迫，植株通过积累更多的渗透调节物质维持细胞内外的渗透平衡，以维持正常的生长发育［36-38］。

华北地区平均土壤含盐量在0．3%左右，最高达到1．39%［39］，在园林绿化中，华北平原轻、中度盐渍化土壤可选择地被菊应用推广。

3．2 3个地被菊品种耐盐碱能力的综合评价

植物的耐盐碱性是其多项生理生化反应综合作用的结果，单一指标难以判断植物对盐碱胁迫的综合适应能力［40］。本研究采用隶属函数法，基于SOD、POD、CAT活性及MDA、可溶性糖、可溶性蛋白含量等指标，对‘黄菊1号’‘红小’和‘1709’3个地被菊品种幼苗的耐盐碱能力进行综合评价，发现‘1709’耐盐碱能力优于另两者，可将其作为耐盐碱品种进一步研究和推广。