NaCl胁迫对滇黄精幼苗生长和生理特性的影响

摘要：本试验以滇黄精幼苗为材料，采用容器浇盐法控制含盐量，NaCl浓度分别设为50、100、150、200mmol/L，以清水为对照（CK），研究不同浓度NaCl胁迫下滇黄精幼苗生长及生理指标的变化情况，并通过相关性分析、主成分分析和隶属函数法对其胁迫程度进行评价，探究不同浓度盐分对滇黄精幼苗生长及生理特性的影响。结果表明，不同浓度NaCl胁迫下，滇黄精幼苗生长及生理指标均存在明显差异；随NaCI浓度增加，滇黄精幼苗各农艺性状指标呈下降趋势；叶片光合色素含量变化显著，叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量在NaCl胁迫下呈下降趋势；丙二醛（MDA）含量、脯氨酸（Pro）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性和叶片相对电导率呈上升趋势；过氧化物酶（POD）活性和还原型谷光甘肽（CSH）含量则呈先升后降趋势。主成分分析结果表明，茎粗、须根长、须根粗、叶绿素、SOD、MDA、相对电导率等指标可作为滇黄精遭受NaCl胁迫的鉴定指标。根据耐盐性综合评价得出，滇黄精幼苗受NaCI胁迫程度从高到低依次表现为200 mmol/L、150mmol/L、50 mmol/L、100 mmol/L。该研究结果可为滇黄精优质栽培提供理论基础和科学依据。

关键词：NaCl胁迫；滇黄精幼苗；生长指标；生理特性

中图分类号：S567.23+9 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2024）12-0054-07

土壤盐渍化是植物生长过程中重要的非生物胁迫因素之一，随着气候地形因素的变化和人为活动的影响，土壤盐渍化程度越发严重。我国盐渍土的分布范围广、面积大。土壤盐渍化会导致作物品质和产量降低、土壤渗透、氧化损伤、有效耕地面积减少等危害，因此，探究植物的耐盐能力将有利于药用植物在逆境环境中的生长，对合理开发和利用盐渍地具有重要的指导意义。

滇黄精（Polygonatum，kingianum Coll.etHemsl.）为多年生药食同源草本植物，为中药黄精的基原植物之一，以其根茎人药，味甘，性平，归脾、肺、肾经，具有补气养阴、健脾、润肺、益肾的功效。近代药理研究表明，黄精具有抗氧化、抗骨质疏松、抗心肌细胞损伤、抗肿瘤、抗高血脂、抗心脑血管疾病、改善睡眠等作用。滇黄精多产于云南、四川、贵州等地。其繁殖方式有根茎繁殖和种子繁殖，如长期用根茎繁殖，不仅出苗率低且种苗整齐度差，使产量和质量下降，导致品种退化，因此，不少学者对滇黄精种子的繁殖特性开展了相关研究。目前关于滇黄精的研究主要集中在种子萌发、化学成分、组织培养、栽培措施、病原鉴定等方面，对盐胁迫方面的研究主要以黄精种子作为试验材料，而对滇黄精幼苗耐盐性的研究还鲜有报道。本试验通过研究NaCl胁迫对幼苗生长和生理特性的影响，明确其耐盐性，以期为滇黄精优质栽培提供理论基础和科学依据。

1材料与方法

1.1试验材料

滇黄精种子购自云南煜欣农林生物科技有限公司，其基本性状见表1。

1.2试验方法

滇黄精种子经揉搓漂洗后沙藏于4℃种子储藏柜。沙藏4个月后，2月上旬开始育苗，7月下旬滇黄精幼苗长至两片叶时，选取生长良好、长势一致的幼苗移栽至塑料盆（口径19 cm，底径10cm，高13 cm）内。盆内填装泥炭土与蛭石为2：1的混合基质，每盆装0.6 kg。移栽期间喷施两次霍格兰营养液，移栽后10天浇等体积（200 mL）不同浓度的NaCl溶液，每周定时定量补充2次盐溶液。各处理NaCl溶液浓度分别为50（T1）、100（T2）、150（T3）、200（T4） mmol/L，以清水为对照（CK）。每盆种10株幼苗，重复3次，每处理共30株。盆栽置于组培室内，NaCl溶液胁迫20 d时取样进行相关指标测定。

1.3测定指标及方法

1.3.1农艺性状测定 盐胁迫处理结束后，每处理随机选择幼苗植株取样调查根数：采用钢尺（精度0.1 cm）测量幼苗株高、最大叶长、最大叶宽和须根长：用游标卡尺（精度0.01 mm）测量茎粗、须根粗；用天平（精度0.001 g）称量植株全株鲜重、全株干重，并计算根冠比。每处理测量5株取平均值。

1.3.2光合色素含量测定 胁迫处理结束后，用95％乙醇提取比色法测定幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量。

1.3.3生理指标测定 胁迫处理结束后，各处理分别取长势一致的植株20株，取所有叶片冻存待测。用试剂盒（北京索莱宝科技有限公司）测定叶片过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）、还原型谷胱甘肽（GSH）含量；用力辰科技多参数测量仪LC-MP-31测定相对电导率；蒽酮比色法测定可溶性糖（SS）含量；考马斯亮蓝G-250法测定可溶性蛋白（SP）含量。

1.4数据处理与分析

试验数据以平均值±标准差表示，采用Microsoft Excel 2019进行整理，利用Origin 2022软件绘图，SPSS 26.0软件对试验数据进行方差显著性检验、相关性分析和主成分分析。同时用隶属函数法进行综合分析及评价，计算公式为：

R（Xi）=（Xi-Xmin）／（Xmax-Xmin）； （1）

R（Xi）=1-（Xi-Xmin）／（Xmax-Xmin）。 （2）

式中，Xi为黄精指标的测定值，Xmin和Xmax表示测定值的最小值和最大值。若测定指标与耐盐性呈负相关，则用反隶属函数法进行转换（公式2）。最后将各试样所有指标的隶属函数值进行累加后取算术平均值。

2结果与分析

2.1NaCl胁迫对滇黄精幼苗农艺性状的影响

2.1.1对滇黄精幼苗地上部生长的影响 由表2可知，不同浓度NaCl胁迫均不同程度地抑制黄精幼苗地上部生长，其中茎粗、最大叶长和最大叶宽较CK均减小，T2处理幼苗株高略高于CK，其他处理均低于CK。高浓度NaCl胁迫对幼苗生长的抑制更为明显，但各处理间差异均不显著。

2.1.2对滇黄精幼苗根生长的影响 由表3可知，各盐胁迫处理均对黄精幼苗根的生长有抑制作用，随NaCl浓度增加，幼苗的根数、须根长和须根粗整体均呈下降趋势：各指标均在T4处理下最低，分别较CK减少21.21％、29.35％和30.91％，其中须根长和须根粗与CK差异显著。

2.1.3对滇黄精植株鲜重、干重及根冠比的影响 由表4可以看出，随NaCl浓度增加，滇黄精幼苗全株鲜重和干重及根冠比均呈下降趋势。T4处理下，全株鲜重较CK显著下降，降幅达31.88％；全株干重最低，为0.09 g，但与CK差异不显著；根冠比各盐胁迫处理均低于CK，但差异不显著。

2.2NaCl胁迫对滇黄精幼苗叶片光合色素含量的影响

由表5可以看出，各NaCl胁迫处理滇黄精幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b含量均较CK显著下降。幼苗叶片总叶绿素含量T1处理低于CK，但差异不显著，其他处理均显著低于CK，且T3b理含量最低，较CK下降26.70％。幼苗叶片类胡萝卜素含量随NaCI胁迫浓度升高整体也呈下降趋势，T4处理显著低于CK，降幅达40.00％，其他处理间差异不显著。

2.3NaCl胁迫对滇黄精幼苗叶片生理指标的影响

由表6可以看出，T3处理幼苗叶片SOD活性最高，与T4处理差异不显著，但显著高于其他处理，是CK的1.93倍。各盐胁迫处理幼苗叶片POD活性均显著低于CK，T2、T4处理的活性均较低，为294 U/g，表明其抗氧化系统受损严重。

各盐胁迫处理幼苗叶片MDA含量均显著高于CK，T4处理最高，为94.09 nmol/g，是CK的3.37倍。T4处理黄精幼苗叶片Pro含量显著高于其他处理，为576.08 ug/g，是CK的2.80倍，表明黄精幼苗通过增加叶片脯氨酸含量抵御NaCl逆境胁迫。

T2处理黄精幼苗叶片GSH含量显著高于其他处理，为371.11 ug／g，是CK的1.32倍；T3处理的含量最低，为195.19 ug／g，与CK差异显著。T4处理幼苗叶片SS含量最高，为23.81％，T3处理含量最低，为13.12％，二者差异显著，T1、T2、T3处理间无显著差异。

黄精幼苗叶片SP含量处理间差异显著，T4处理最高，为2.59 mg/g，是CK的1.42倍，T1处理最低；T1、T2处理均显著低于CK，T3、T4处理则均显著高于CK。

随着NaCl浓度增加，幼苗叶片相对电导率呈上升趋势，处理间差异显著，其中T4处理下相对电导率最高，为84.61％，是CK的1.28倍，表明叶片质膜系统受损严重。

2.4NaCl胁迫下滇黄精幼苗生长与生理指标的相关性分析

由图1可知，NaCl胁迫下，滇黄精幼苗株高与类胡萝卜素、Pro含量分别呈显著正相关、负相关：茎粗与最大叶长、最大叶宽和全株鲜重呈极显著正相关，与叶片相对电导率呈极显著负相关，与须根长、须根粗、全株干重、总叶绿素含量、类胡萝卜素含量呈显著正相关，与叶片SOD活性呈显著负相关；最大叶长与须根粗、全株干重呈极显著正相关，与叶片SOD活性和相对电导率呈极显著负相关，与最大叶宽、须根长、全株鲜重、总叶绿素含量呈显著正相关，与叶片MDA含量呈显著负相关；最大叶宽与全株鲜重呈极显著正相关，与叶片相对电导率呈极显著负相关，与须根长、须根粗、全株干重呈显著正相关，与叶片MDA含量呈显著负相关；根数与须根长呈极显著正相关，与叶片MDA含量呈显著负相关；须根长与全株干重呈极显著正相关，与叶片MDA含量呈极显著负相关，与须根粗、全株鲜重呈显著正相关，与叶片相对电导率呈显著负相关；须根粗与全株干重呈极显著正相关，与叶片MDA含量和相对电导率呈极显著负相关，与全株鲜重、叶片POD活性呈显著正相关，与叶片SOD活性呈显著负相关；全株干重与全株鲜重、总叶绿素含量呈显著正相关，与叶片MDA含量和相对电导率呈极显著负相关，与叶片SOD活性呈显著负相关；全株鲜重与叶片MDA含量和相对电导率呈显著负相关；叶片总叶绿素含量与叶片SOD活性呈极显著负相关；叶片类胡萝卜素含量与叶片Pro含量呈极显著负相关，与SP含量呈显著负相关。

叶片SOD活性与叶片相对电导率呈显著正相关：叶片POD活性与叶片MDA含量和相对电导率呈显著负相关：叶片MDA含量与叶片相对电导率呈极显著正相关。其他指标间均表现为无显著相关性。

综上表明，盐胁迫处理会对滇黄精幼苗生长与生理特性造成影响，大部分指标间存在显著或极显著交互作用。

2.5NaCl胁迫下幼苗生长与生理指标的主成分分析

对NaCl胁迫下滇黄精幼苗的各指标进行主成分分析，以特征值大于1为标准提取出3个主成分（表7）。第1主成分特征值为13.884，方差贡献率最大，为73.073％，特征向量中正向载荷较高的性状有茎粗、最大叶长、最大叶宽、须根长、须根粗、全株干重、全株鲜重、总叶绿素含量，负向载荷较高的性状有SOD活性、MDA含量、相对电导率，其特征向量值均大于0.9，反映的是生长因子、渗透调节因子以及光合因子：第2主成分特征值为2.451，方差贡献率为12.902％，特征向量中正向载荷较高的性状为Pro、SS含量，反映的是渗透调节因子；第3主成分特征值为1.742，方差贡献率为9.168％，特征向量中正向载荷较高的性状为GSH含量，反映的是渗透调节因子。3个主成分累积贡献率达95.143％。

综上可知，试验测定的各指标均能够较好地反映出滇黄精幼苗生长及生理对NaCl胁迫的响应特性，其中，茎粗、最大叶长、最大叶宽、须根长、须根粗、全株干重、全株鲜重及叶片总叶绿素含量、SOD活性、MDA含量和相对电导率可作为滇黄精幼苗遭受NaCl胁迫的鉴定指标。

2.6滇黄精幼苗对NaCl胁迫程度响应的模糊隶属函数法综合分析

由表8可知，用隶属函数法进行综合评价，不同浓度NaCl对滇黄精幼苗胁迫程度从高到低依次为T4、T3、T1、T2、CK。

3讨论

当植物受到外界胁迫时，其生长指标和生理指标都会发生变化，最直观的表现是植株形态特征的变化。盐胁迫条件下，植物会表现出明显的盐害症状，如发芽率低甚至丧失种子活力，叶片枯萎变黄、卷曲甚至脱落，植株生长缓慢，株高降低等。

本试验条件下，NaCl胁迫对滇黄精幼苗农艺性状有明显的抑制作用，随胁迫浓度增加，其茎粗、最大叶长、最大叶宽、须根粗、全株鲜重、全株干重等受抑制程度增大。这与郭文婷等对藜科植物种子、Shi等对凤丹芍药植株的盐害研究结果一致。100 mmol/L NaCl胁迫下，株高较对照有所增加：根数、须根长较50 mmol/L NaCl处理有所增加，这说明低浓度（50、100 mmol/LNaCl）盐胁迫对滇黄精幼苗株高和根系生长的影响不大，且在一定程度上还有促进作用，表明滇黄精幼苗对低浓度盐环境具有一定的耐受性。NaCl浓度增加到150、200 mmol/L时，对幼苗株高、根数、须根长、须根粗产生的抑制作用明显增强，说明高浓度盐胁迫对滇黄精幼苗株高和根系生长有明显的抑制作用，最直接的表现为影响根系对水分和养分的吸收，导致植株地上和地下部生长受阻，发育缓慢，该结果与董飞等对草花的研究结果相似。本研究中，NaCl胁迫使滇黄精幼苗根冠比均低于CK，表明盐胁迫对地下部的抑制作用高于地上部，这与邸桂俐等关于稗草耐盐性的研究结果相似。

叶绿体色素是植物吸收太阳光能进行光合作用的重要物质，主要由叶绿素和类胡萝卜素组成。叶片光合色素含量能反映出植物光合能力的强弱，盐胁迫条件下，叶片光合色素合成会受到不同程度的抑制。Turan等在对水稻幼苗的研究中指出，NaCl胁迫降低叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，且随盐浓度增加，降低强度增大。高盐胁迫阻碍叶绿素中间产物的合成，致使叶绿素合成减少，降解速度加快，光合速率下降，导致植株叶片逐渐枯萎变黄甚至脱落。本研究得出，较高浓度盐胁迫会使滇黄精幼幼苗根系生长受到抑制，进而导致地上部生长受阻，叶片叶绿素含量和类胡萝卜素含量均降低。

在高盐胁迫下，作物植株体内抗氧化酶保护系统功能减弱，形成膜脂过氧化产物丙二醛，质膜系统受损严重。本研究中，滇黄精幼苗须根长、须根粗和全株干重与叶片MDA含量呈极显著负相关，叶片相对电导率与MDA含量呈极显著正相关，高盐浓度（NaCl 200 mmol/L）下叶片MDA含量最高，是对照的3.37倍，叶片相对电导率也最大，表明高浓度盐胁迫抑制幼苗根系生长和生物量积累，叶片质膜系统受损较严重。逆境条件下，植物体内的氧化还原酶类（SOD、POD）活性增加。本研究中，随NaCl浓度的增加，SOD活性呈上升趋势，原因可能是滇黄精幼苗叶片中的SOD活性被激活，以减轻质膜系统受损的程度：叶片POD活性最小低至294.00 U/g，说明盐胁迫下叶片中活性氧的产生与清除之间的平衡被破坏，植物抗性变弱，该结论与徐宠然等对半夏的研究结果一致。GSH是植物体内一种重要的抗氧化剂，能清除细胞中多余的活性氧自由基，维持细胞内的氧化还原平衡。本研究中，幼苗叶片GSH含量在100 mmol/L NaCI处理下最高，说明在低浓度盐胁迫下滇黄精幼苗的抵御能力较强。脯氨酸作为一种渗透调节因子，在植物的逆境生理中发挥着重要作用。植物体内脯氨酸含量在一定程度上能反映植物的抗逆性，抗逆性强的品种能积累更高的脯氨酸。脯氨酸大量积累能够保持细胞原生质与环境的渗透平衡，防止细胞失水。大量研究表明，外源脯氨酸的使用能减轻植物因盐胁迫带来的负面影响，提高植物的抗逆性。植物在非生物胁迫下，会表现出不同的响应，包括积累渗透调节物质（脯氨酸、GSH、SS、SP等）、提高抗氧化酶（SOD、POD）系统活性、改变生长因子和光合因子等，以提高植物抵抗逆境的能力。本研究中，随NaCl浓度增加，滇黄精幼苗叶片Pro、SS、SP含量总体上呈上升趋势，且高盐浓度下（200 mmol/L）含量最高，表明叶片通过积累渗透调节物质以抵御NaCl逆境胁迫。

本研究探讨了NaCl胁迫对滇黄精幼苗生长和生理方面的影响，但对NaCl胁迫下植株对离子的吸收、内源激素含量的变化及植株对盐胁迫响应的分子机制等有待进一步深入研究。

4结论

NaCl胁迫下滇黄精幼苗生长及生理指标受到不同程度的抑制，低浓度（50、100 mmol/L）NaCl处理下，植株农艺性状、光合色素、生理指标受抑制程度较低，对株高甚至出现小幅度的促进，表明幼苗通过积累渗透调节物质（脯氨酸、GSH，SS、SP等）、提高抗氧化酶（SOD、POD）活性等激活防御系统来抵抗盐害；高浓度（150、200 mmol/L）NaCl处理下，抗氧化酶活性受到抑制，渗透调节物质积累减少、植株受损严重。隶属函数综合评价结果得出，不同浓度NaCl溶液对黄精幼苗胁迫程度从高到低依次为200 mmol/L、150 mmol/L、50 mmol/L、100 mmol/L。