NaCl胁迫对春小麦苗期叶绿素及保护性酶活性的影响

摘要：为了探究春小麦苗期的耐盐状况及其生理特性，为耐盐品种的筛选提供理论依据，以6个春小麦品种（系）为材料，研究其在不同浓度NaCl胁迫下的生理特性及耐盐状况。结果表明，NaCl浓度为0.9、1.2 mol/L的高盐胁迫后第20、30天，所有供试材料均枯萎死亡，说明春小麦对NaCl胁迫的耐受浓度不能高于0.9 mol/L。随着NaCl胁迫强度增强和时间延长，叶绿素含量逐渐下降，但在NaCl浓度为0.3、0.6 mol/L 的盐胁迫处理下各供试材料差异不显著，说明小麦苗期可耐受0.6 mol/L NaCl胁迫。CAT活性均表现为先升后降的趋势，而MDA和Pro含量呈现上升趋势，说明NaCl胁迫可诱导小麦苗期保护性酶的活性。综合分析，甘春28号和品系H-5的耐盐性较强，可在盐碱地进一步试验种植。

关键词：春小麦；NaCl胁迫；耐盐性；保护酶活性

中图分类号：S512.1 文献标志码：A 文章编号：2097-2172（2024）06-0555-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.06.013

Effects of NaCl Stress on Chlorophyll Contents and Protective Enzyme Activities of Spring Wheat at Seedling Stage

WANG Chan 1， HOU Geping 1， ZHU Yanyu 2， MA Junjun 2， WANG Wanpeng 1， LI Yuanhao 2， WU Haiyan 1，

HUI Yongfang 2， LIU Pengwei 2， ZHANG Wenyu 2， MA Xiaole 2

（1. Zhangye Academy of Agricultural Sciences， Zhangye Gansu 734000， China; 2. College of Agronomy， Gansu Agricultural University， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： In order to study the salt tolerance and physiological characteristics of spring wheat at seedling stage， aiming to provide theoretical basis for the screening of salt-tolerant varieties， this experiment took 6 spring wheat varieties as materials to study their physiological characteristics and salt tolerance under different NaCl concentrations. The results showed that under high salt stress of 0.9 mol/L and 1.2 mol/L， all varieties withered and died after 20 days or 30 days of stress treatment， indicating that the tolerance concentration of spring wheat to NaCl stress could not be higher than 0.9 mol/L. With the increase of NaCl stress intensity and the extension of NaCl stress time， chlorophyll content decreased gradually， but the difference between 0.3 mol/L and 0.6 mol/L treatment was not significant， indicating that wheat could tolerate 0.6 mol/L NaCl stress at seedling stage. The activity of CAT increased first and then decreased， while the content of MDA and Pro increased， indicating that NaCl stress could induce the activity of protective enzymes in wheat seedling stage. By analyzing the difference of varieties tested， it was found that Ganchun 28 and strain H-5 had strong salt tolerance and could be planted in saline-alkali soil for further experiment.

Key words： Spring wheat; NaCl stress; Salt tolerance; Protective enzyme activity

小麦是最重要的粮食作物之一，全球40%的人口以其为主要食粮［1 ］。小麦也是我国第三大粮食作物，在国民经济发展中具有举足轻重的重要地位。高温、低温、干旱和盐碱是影响农作物生长的主要胁迫因素，其中土壤盐渍化对农作物产量影响巨大［2 ］。据统计，世界上约有10亿 hm2的农业土地发生了盐渍化，土壤次生盐渍化日趋严重。我国盐碱化耕地约有3 330万 hm2，约占耕地总面积的1/4［3 ］。高盐会破坏植物组织和细胞的结构功能，抑制植物生长发育，干扰植物组织和细胞的离子平衡、降低叶绿素含量、抑制植物光合作用等［4 ］。小麦受到盐胁迫时生长发育缓慢，繁殖能力降低，产量下降，甚至造成绝收，因此，小麦耐盐机理及筛选耐盐品种成为学者们关注的焦点。裴自友等［4 ］研究发现，小麦的耐盐机理主要是渗透调节作用来完成，渗透剂主要包括合成脯氨酸、甜菜碱、羟脯氨酸、糖蛋白等有机物在液泡中积累无机盐等方式；叶梅荣等［5 ］研究表明，在低盐情况下，发芽率受到影响不明显，但发芽速率显著低于对照，且芽和根对盐胁迫有不同的敏感性；王芳等［6 ］的研究结果显示，盐胁迫下种子萌发及生长均受到不同程度抑制，并且随盐分含量的提高抑制作用增强。我们以6个春小麦品种（系）为试验材料，研究NaCl浓度胁迫对小麦幼苗的叶绿素含量、丙二醛（MDA）、过氧化氢酶（CAT）活性、脯氨酸（Pro）的变化，以期为研究盐胁迫条件下小麦的生理机理变化提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试春小麦品种（系）共6个，分别为H-14、甘春28号、H-5、H-6、2014鉴-027、甘春26号，均由甘肃农业大学提供。

1.2 试验设计

试验共设5个NaCl溶液浓度处理，分别为0（CK）、0.3、0.6、0.9、1.2 mol/L。试验采用盆栽法，于播后第13天，各处理用相同体积的NaCl溶液（对照为相同体积自来水），按试验设计每隔3 d浇不同浓度NaCl溶液1次。分别于胁迫后第10、20、30天取长势一致的叶片， 测定叶绿素含量、丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）的含量以及过氧化酶（CAT）活性。

1.3 测定指标与方法

采用80%的丙酮浸提法测定叶绿素含量［7 ］，参照刘萍［8 ］的硫代巴比妥酸法测定MDA含量，参照徐晓峰等［9 ］的茚三酮法测定Pro含量，参照史书德等［10 ］的紫外分光光度法测定CAT活性。

1.4 数据分析

采用Origin 2022 Pro绘图，用Excel和SPSS 24.0软件进行数据处理和方差分析，采用Duncan法进行显著性（P < 0.05）分析。

2 结果与分析

2.1 NaCl胁迫对春小麦叶绿素含量的影响

由图1可以看出，随着NaCl浓度的增加，参试品种（系）叶片的叶绿素含量整体呈下降趋势。 胁迫后第10天，NaCl浓度为0.3、0.6 mol/L处理下的各品种（系）叶绿素含量下降不显著，NaCl浓度为0.9、1.2 mol/L时显著下降。胁迫后第20天，各品种（系）的叶绿素含量整体呈显著性下降，NaCl浓度为0.3、0.6 mol/L时H-5下降幅度最小，叶绿素含量分别为0.95、0.75 mg/g，NaCl浓度为0.9 mol/L时叶绿素含量大幅下降。胁迫后第30天，NaCl浓度为1.2 mol/L和0.9 mol/L处理的各品种（系）均枯萎死亡，可见，春小麦的NaCl胁迫极限浓度低于0.9 mol/L。胁迫后第10、20、30天，NaCl浓度0.6 mol/L的处理下，叶绿素含量下降幅度最大，其中H-6较CK分别下降33.4 %、69.5%、59.0%，2014鉴-027较CK分别下降22.0%、45.7%、30.0%。在相同盐胁迫浓度下，2014鉴-027的叶绿素含量高于H-6，说明2014鉴-027受盐胁迫伤害程度较轻，耐盐性较强。

2.2 NaCl胁迫对春小麦MDA含量的影响

由图2可以看出，春小麦苗期MDA含量随着NaCl浓度的加大和胁迫时间的延长而呈升高趋势。胁迫后第10天，NaCl浓度1.2 mol/L处理下的春小麦幼苗MDA含量最高，其中2014鉴-027高达2.88 mmol/g，较CK增加91.0%。胁迫后第20天和第30天，NaCl浓度为1.2 mol/L和0.9 mol/L时所有供试春小麦品种枯萎死亡。2014鉴-027分别在胁迫第20天、浓度为0.9 mol/L时MDA含量最高，为3.84 mmol/g，较CK增长60.9%，表现出较大变化；H-5和甘春28号在同一测定时期不同浓度NaCl胁迫处理下，MDA含量增加幅度不明显。胁迫后第10、20、30天，NaCl浓度0.6 mol/L处理下，甘春28号MDA含量较CK分别增加25.2%、28.8%、52.6%；2014鉴-027较CK分别增加81.9%、42.1%、66.9%，可见，甘春28号在3个时间段的MAD含量均小于2014鉴-027，表明甘春28号的耐盐性强于2014鉴-027。

2.3 NaCl胁迫对保护性酶活性的影响

2.3.1 过氧化氢酶（CAT）活性 由图3可知，在胁迫强度不断加大与时间不断延长的情况下，春小麦的CAT总体呈先升后降的趋势。胁迫后第10天，NaCl浓度为0.6 mol/L时，H-6的CAT活性最大，为7.43 u/g；其他品种（系）均在NaCl浓度为0.3 mol/L时出现最大值。胁迫后第20天，NaCl浓度为0.3 mol/L时各供试材料的CAT值均达到峰值，其中H-6最高，为38.63 u/g，较CK上升54.7%。胁迫后第30天，CAT值上升幅度最大的是甘春26号，最小的是甘春28号，上升幅度分别为52.8%、12.0%。NaCl浓度为1.2、0.9 mol/L时，各品种（系）分别于胁迫后第30天死亡。在胁迫后第10、20、30天，2014鉴-027的CAT较CK的分别上升82.1%、31.7%、49.1%，H-5分别上升57.3%、12.6%、25.3%，H-5的CAT变化幅度小于2014鉴-027。可见H-5的耐盐性高于2014鉴-027。

2.3.2 脯氨酸（Pro）含量 由图4可知，在盐胁迫浓度不断增加和时间不断延长的情况下，各品种（系）的Pro含量总体呈显著上升趋势。胁迫后第10天，NaCl浓度为0.6 mol/L，H-6和2014鉴-027 的Pro含量较CK上升幅度较明显，之后则表现不明显。NaCl浓度为0.9 mol/L时，H-5和甘春26号的Pro含量上升幅度平缓；浓度达到1.2 mol/L时，Pro含量上升幅度较明显。胁迫后第20天，NaCl浓度1.2 mol/L 处理下的各品种（系）均已枯萎，NaCl浓度0.9 mol/L处理下的各品种（系）Pro含量均达到最大值，此时，甘春28号的Pro含量为192.3 ug/g。胁迫后第30天，H-6在NaCl浓度0.3、0.6 mol/L 处理下Pro含量较CK分别提高66.0%、33.55%。NaCl浓度0.6 mol/L时，H-5在胁迫后的第10、20、30天Pro含量较CK的增长幅度分别为73.7%、56.6%、70.8%，高于品种甘春28号，其耐盐性较好。

3 讨论与结论

小麦耐盐性是由多基因控制的数量遗传性状，涉及诸多基因和多种耐盐机制的协调作用［11 - 12 ］，并且不同品种间存在耐盐性差异。叶绿素是植物进行光合作用的物质基础，其含量的多少直接影响植物干物质的积累［9 ］。盐分能增加细胞膜透性，加强脂质过氧化作用，最终导致膜系统的破坏。CAT是在生物进化过程中建立起来的生物防御系统的关键酶，也是一种抗氧化剂，催化细胞内过氧化氢发生歧化反应，是生物体酶保护系统的一个重要因素［10 ］。Pro作为胞质渗压剂、酶和细胞结构的保护剂及自由基清除剂而起保护作用，植物细胞内Pro的积累能够提高植物的抗盐性［13 - 14 ］，并且Pro的积累量与其抗盐能力成正比。

本试验显示，在NaCl浓度提高和胁迫时间延长时，供试春小麦品种的叶绿素含量呈现下降趋势，MDA含量上升，CAT含量表现先升后降，Pro含量增加。叶绿素含量在盐胁迫下降低，有可能与植物吸收不到足够的水分和矿质营养有关，也有可能是由于受盐胁迫致使植株体内的叶绿素降解酶活性增强，促进了叶绿素的降解［15 - 16 ］。植物器官衰老时或在逆境条件下，往往发生膜脂过氧化作用，其产物 MDA 会严重损伤生物膜。供试材料的MDA含量随着盐胁迫的增加而变大，间接地反映了春小麦品种受盐胁迫伤害的程度［17 - 19 ］。CAT活性随着NaCl浓度和时间增加均呈现先升后降的趋势，说明春小麦所含CAT作为保护酶在遇到盐胁迫时有抵御胁迫的作用。正常状态下小麦的Pro含量较低，当受到0.3 mol/L和0.6 mol/L NaCl溶液盐胁迫后，Pro含量有很大幅度的升高，说明Pro可以作为衡量小麦抗盐能力的一项重要生理生化指标［20 - 21 ］。供试的6个春小麦品种（系），在NaCl浓度0.9 mol/L和1.2 mol/L的高盐条件分别胁迫第20、30天后小麦苗枯萎死亡，可见其正常生长的NaCl浓度应在0.9 mol/L以下。随着NaCl胁迫强度增强和时间延长，叶绿素含量逐渐下降，但NaCl浓度为0.3、0.6 mol/L处理的盐胁迫处理间差异不显著，说明小麦苗期可耐受0.6 mol/L NaCl胁迫；CAT活性均表现为先上升后下降的趋势，而MDA和Pro含量呈现上升趋势，说明NaCl胁迫可诱导小麦苗期保护性酶的活性。综合分析，品种H-5和甘春28号的耐盐性较强，可进一步在盐碱地试验种植。

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