，　，　，　，　　

(1.山西大同大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，　山西 大同 037009；　2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，　山西 忻州 034000)

藜麥(Chenopodiumquinoa)原產(chǎn)于南美洲安第斯山區(qū)，因具有很高的營養(yǎng)價(jià)值，被譽(yù)為“糧食之母”?！癋AO”將藜麥列為全球10大健康營養(yǎng)食品之一[1]。山西靜樂縣因無工業(yè)污染，水質(zhì)好，陽光足等優(yōu)越的地理環(huán)境，與藜麥的種植完美結(jié)合，使其成為繼南美洲安第斯山區(qū)、美國之后全球第三大藜麥種植基地，被稱為“中國藜麥之鄉(xiāng)”。藜麥籽粒中含有人體所需9種必需氨基酸，相近于動物的完全蛋白(蛋白質(zhì)含量在15%左右)，約為稻米和玉米的2倍；藜麥籽實(shí)中的鈣和錳等礦物質(zhì)含量也高于常見谷物，容易被吸收利用；此外藜麥種子富含多種活性成分，其中多酚類化合物能夠阻礙細(xì)胞間的通訊連接和抑制脂肪酸酶活性而達(dá)到抗氧化作用；黃酮類化合物中，槲皮素具有抗炎的功效。藜麥作為一種三低食物(低脂、低糖、低淀粉)恰當(dāng)?shù)厥褂媚軌驕p少糖尿病的發(fā)生[2]；除此之外，藜麥在工業(yè)上(如制油工業(yè))、農(nóng)業(yè)上(如生產(chǎn)飼料)、以至觀賞方面都具有很高的研究價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值，是未來最具潛力的農(nóng)作物之一。

當(dāng)前土壤鹽漬化是全球面臨的主要問題之一。有統(tǒng)計(jì)顯示，地球上97.5%的水都是咸水，全世界鹽堿地面積超過8億hm2，占全球陸地總面積的6%。隨著世界人口的增加以及人類活動的加劇，鹽漬化問題越來越嚴(yán)重[1]。就我國而言，當(dāng)前鹽漬土面積達(dá)3 500萬hm2，雖已有部分開墾種植，但仍有1 700萬hm2的潛在鹽漬化土壤[3]。由于大多數(shù)作物表現(xiàn)對鹽堿脅迫敏感，因此耐鹽性的研究顯得尤為重要。

鑒于此前王晨靜等[4]研究了中性鹽NaCl對藜麥生長的影響，結(jié)果為不同鹽脅迫對藜麥種子發(fā)芽和幼苗生長表現(xiàn)出不同效應(yīng)；Asish K P等[5]研究得出，植物在受到逆境脅迫時，會通過自身的抗氧化酶系統(tǒng)和抗氧化劑清除活性氧，提高其抗逆性；石福臣等[6]對于羅布麻鹽脅迫的研究表明：低濃度中性鹽可適當(dāng)提高羅布麻種子發(fā)芽率，且在0～50 mmol/L時發(fā)芽率有明顯增加趨勢；鹽種類不同，對羅布麻傷害不同，Na2CO3>NaCl>Na2SO4。

本實(shí)驗(yàn)在前人研究基礎(chǔ)上繼續(xù)探究不同鹽類對藜麥生長的影響，對后期推廣靜樂藜麥在灘涂鹽堿地種植及藜麥的耐鹽性研究提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　材　料

試驗(yàn)種子由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所提供。

1.2　方法及處理

1.2.1材料處理

選取顆粒飽滿的靜樂藜麥種子，用自來水沖洗干凈，再用蒸餾水沖洗2～3次，晾干備用[7]。

1.2.2發(fā)芽試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)設(shè)為2組：在預(yù)先準(zhǔn)備好的直徑9 cm的培養(yǎng)皿中，各鋪2層濾紙，每皿置50粒種子，然后各添加事先配置好的鹽溶液4 mL(NaCl、NaHCO3和Na2CO3濃度分別為0，30，40，50 mmol/L和60 mmol/L)，對照組用蒸餾水處理，每個濃度設(shè)3組重復(fù)，置于25 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，萌發(fā)條件為16 h光照/8 h黑暗，種子萌發(fā)以胚根露出種皮2 mm為標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)過程中及時補(bǔ)加處理液以保證其濃度[7]。

1.2.3栽培試驗(yàn)

種子萌發(fā)第2天進(jìn)行移栽。將預(yù)先準(zhǔn)備好的沙土用自來水浸透，靜置一段時間后使用，每個紙杯裝入3/4的沙土，每杯移栽15株，并澆灌各濃度鹽溶液，置于培養(yǎng)架上培養(yǎng)。定期記錄幼苗生長狀況，考慮到營養(yǎng)需求，適時為其補(bǔ)充營養(yǎng)液。

1.3　指標(biāo)測定

1.3.1種子發(fā)芽情況測定

定期記錄種子的萌發(fā)數(shù)，第4天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢，第7天統(tǒng)計(jì)其發(fā)芽率，計(jì)算7 d內(nèi)的種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，第8天每重復(fù)取10株幼苗測其株高及鮮重[8]。

發(fā)芽率(%)=7 d內(nèi)的發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽勢(%)=4 d內(nèi)的發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt )(式中：Gt為發(fā)芽數(shù)；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù))；

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×幼苗平均鮮重[8]。

1.3.2靜樂藜麥幼苗抗逆性指標(biāo)測定

MDA含量的測定、脯氨酸含量測定、過化氫酶活性測定方法具體參考《植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》[9]。

1.4　數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和IBM SPSS Statistics 24對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2　結(jié)果與分析

2.1　3種鹽對靜樂藜麥種子萌發(fā)、株高及鮮重的影響

鹽脅迫對靜樂藜麥種子萌發(fā)的抑制作用，總體表現(xiàn)為使種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)降低。由表1可知，NaCl處理的幼苗在30～50 mmol/L時，發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)逐漸升高，相比于對照組差異顯著。在50 mmol/L時的活力指數(shù)達(dá)到最高值，與對照相比無明顯差別。NaHCO3和Na2CO3處理下，幼苗的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均比對照顯著下降，NaHCO3處理的發(fā)芽率下降了8%, 而Na2CO3處理的下降10%。這2種處理的幼苗活力指數(shù)相比于對照組均有明顯下降。

實(shí)驗(yàn)中3種鹽對于靜樂藜麥幼苗株高和鮮重，在設(shè)置的實(shí)驗(yàn)濃度內(nèi)都表現(xiàn)出低促高抑的特點(diǎn)。其中NaCl相對于對照組在濃度范圍內(nèi)表現(xiàn)為較明顯的促進(jìn)作用，在50 mmol/L時株高為5.22 cm，相比于對照的3.42 cm差異顯著，在60 mmol/L時促進(jìn)作用減弱，說明靜樂藜麥對于NaCl的抗逆性高于后兩者；NaHCO3在各個濃度上對株高的促進(jìn)作用與NaCl相比不明顯；Na2CO3在3種鹽中表現(xiàn)出抑制作用最強(qiáng)，這種抑制作用同樣可在對于幼苗鮮重的影響上得知。

2.2　3種鹽對靜樂藜麥MDA含量的影響

逆境下植物體內(nèi)活性氧會積累，從而誘發(fā)細(xì)胞膜過氧化。細(xì)胞受到的毒害作用越大，MDA含量越高[9]。由圖1可知，隨著鹽濃度的增加，3種鹽脅迫下靜樂藜麥幼苗丙二醛含量均有不同程度的增加。其中，Na2CO3處理與對照組在各個濃度上差異顯著，在60 mmo/L時含量達(dá)到8.98μmol/g(FW)； 而NaHCO3和NaCl處理在40 mmol/L濃度下，葉片中MDA含量與對照組無顯著差異，之后隨著鹽濃度增加差異變得明顯。3種鹽處理中，Na2CO3處理幼苗中MDA含量最高，說明其過氧化程度最高，細(xì)胞膜受到傷害最嚴(yán)重。靜樂藜麥對于3種鹽抗性：NaCl>NaHCO3>Na2CO3。

表1不同鹽類對靜樂藜麥種子萌發(fā)、株高及鮮重的影響

鹽類濃度(mmol/L)發(fā)芽率(%)發(fā)芽勢(%)發(fā)芽指數(shù)(%)活力指數(shù)株高(cm)鮮重(g)089．30+5．20d85．60+5．77d10．13+2．14cd20．4+31．35ab3．42+0．03a0．12+0．43d3095．30+2．50ab94．06+2．84b20．35+2．41b15．9+41．91b4．26+0．38b0．12+0．34bcNaCl4095．30+4．31b94．60+1．91b15．93+1．65bc5．96+0．25c4．82+0．11ab0．13+0．34b5096．60+2．50a95．00+1．44a20．38+1．38a20．0+20．38a5．22+0．11a0．14+0．12a6092．00+4．38c86．00+5．20c10．76+1．91c3．48+0．71d4．04+0．38bc0．12+0．43c089．30+2．14a85．60+1．44b16．62+1．27a6．00+0．89a3．49+0．13d0．12+0．14a3085．30+3．54c88．00+3．82a11．40+1．76c2．84+0．42c3．63+0．49a0．11+0．34bNaHCO34086．00+3．12b87．3+3．82ab15．46+1．92ab4．83+0．77b3．60+0．49ab0．11+0．35c5083．30+5．20d83．30+1．86c9．27+0．69d1．76+0．22d3．45+0．13bc0．10+0．38de6081．30+7．14e78．00+2．34d3．91+0．35e0．62+0．33e3．49+0．34a0．10+0．38d089．30+3．25a88．00+1．44a10．14+0．40a1．84+0．57a3．49+0．34a0．12+0．17a3078．60+5．20cd76．00+3．84c9．13+0．16b0．95+0．12c3．09+0．56b0．11+0．28bNa2CO34078．20+5．20ce76．00+3．84cd6．04+0．65c0．44+0．15cd3．03+0．56bc0．11+0．39c5082．00+4．32b86．00+2．34b4．00+0．29d1．53+0．77b2．74+0．35bd0．10+0．47de6079．30+5．20c82．0+2．34bc7．99+0．05bc0．20+0．05d2．04+0．34c0．10+0．47d

圖1　3種鹽對靜樂藜麥MDA含量的影響

2.3　3種鹽對靜樂藜麥脯氨酸含量的影響

非正常條件下生長的植物，體內(nèi)游離脯氨酸含量會增加。因此可以通過測定其含量探究不同條件下植物的抗逆性[6]。從圖2可以得知，NaCl處理在30～50 mmol/L時，幼苗的脯氨酸含量逐漸升高，且與對照組差異顯著，此后脯氨酸含量開始下降，說明抗性逐漸減弱；在0～50 mmol/L時，NaHCO3和Na2CO3處理的脯氨酸含量差異明顯，在50 mmol/L時，兩處理的脯氨酸含量幾近相等，此后隨著鹽濃度升高差異變得不明顯。靜樂藜麥對于3種鹽的抗性：NaCl>NaHCO3>Na2CO3。

2.4　3種鹽對靜樂藜麥過氧化氫酶(CAT)活性的影響

過氧化氫酶是植物體內(nèi)重要的保護(hù)酶之一，可通過清除代謝過程中產(chǎn)生的H2O2，減少因H2O2積累而造成的細(xì)胞毒害作用[6]。因而可通過測定其活性的高低判定植物的抗逆程度。由圖3檢測分析結(jié)果可知，在所設(shè)置的濃度范圍內(nèi)，NaCl處理和NaHCO3處理幼苗的CAT活性均與對照組差異顯著，分別在30，50 mmol/L時達(dá)到最高，NaCl處理為372 U/(g·min)，NaHCO3處理為352 U/(g·min)。處理濃度為40～60 mmol/L時，Na2CO3處理與NaHCO3處理間差異極顯著。其中Na2CO3處理的幼苗的CAT活性在50 mmol/L最低，比對照下降了28%，達(dá)顯著水平。

圖2　3種鹽對靜樂藜麥脯氨酸含量的影響

圖3　3種鹽對靜樂藜麥CAT活性的影響

3　討論與結(jié)論

藜麥作為一種兼性鹽生植物，對于不同鹽耐受程度不同，抗性不一。鹽脅迫對于藜麥的影響表現(xiàn)在2個時期：芽期和苗期[10]。通過預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一定濃度氯化鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉三者對于靜樂藜麥的生長均存在不同程度的脅迫作用，其中后兩者的脅迫作用高于前者，其在種子萌發(fā)階段沒有明顯的抑制作用，但在幼苗階段即表現(xiàn)為使幼苗變黃，生長無力，后致幼苗死亡，種子變黑。其中60 mmol/L碳酸鈉對于靜樂藜麥為最大耐受限度。為了緩解這種負(fù)面作用，實(shí)驗(yàn)方法經(jīng)改進(jìn)，進(jìn)行發(fā)芽和栽培實(shí)驗(yàn)，并設(shè)置對照組，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，并對幼苗進(jìn)行抗逆生理指標(biāo)檢測。

在靜樂藜麥種子的萌發(fā)過程中，鹽脅迫表現(xiàn)出延遲發(fā)芽，這一點(diǎn)在3種鹽處理下的萌發(fā)情況都有所體現(xiàn)，如在第1天時，對照組的發(fā)芽率為69.3%，30 mmol/L NaCl為66.7%、NaHCO3為58%、Na2CO3為62.7%，而在以后的萌發(fā)中發(fā)芽率越來越接近于對照組。 發(fā)芽率從第4天開始趨于平穩(wěn)，NaCl處理先對于對照組差異顯著，通過對發(fā)芽率的計(jì)算及對發(fā)芽情況的觀察，Na2CO3較NaCl、NaHCO3有較明顯的抑制作用。在設(shè)置的鹽濃度范圍內(nèi)，NaCl處理在50 mmol/L時發(fā)芽率最大，相比于對照組差異顯著，在60 mmol/L時則表現(xiàn)出促進(jìn)作用減弱，這與王晨靜[4]等的研究結(jié)果不同，可能是由于不同品種間存在差異。 NaHCO3和Na2CO3處理對發(fā)芽率的影響表現(xiàn)為隨著鈉離子濃度的增高抑制作用增強(qiáng)，其原因可能是由于在抗鹽性上，鈉氫反向泵的能力起重要作用，離子毒害作用增強(qiáng)[11]。有研究表明[12]NaCl處理能夠促進(jìn)小麥種子萌發(fā)，這與實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)發(fā)芽延遲現(xiàn)象有所不同，可能是由于材料不同所致。對比幼苗生長情況來說，靜樂藜麥在芽期普遍表現(xiàn)出耐鹽性，這與Koyro H.W等[10]的研究結(jié)果一致，其原因可能與毒性離子(Na+、Cl-)和必需離子從種皮到胚乳的梯度分布有關(guān)，這一點(diǎn)在Na2CO3脅迫的情況下體現(xiàn)最為明顯；從幼苗長勢、株高及鮮重各種數(shù)據(jù)來看，靜樂藜麥對于實(shí)驗(yàn)中3種鹽的抗性：NaCl>NaHCO3>Na2CO3，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果在3種抗逆指標(biāo)的檢測結(jié)果上也得到了很好的驗(yàn)證。

3種鹽脅迫下靜樂藜麥幼苗的丙二醛含量均有不同程度的增加，NaCl處理與其他2種鹽處理間差異顯著，Na2CO3處理下靜樂藜麥植株的膜脂過氧化程度最高，說明其細(xì)胞受到的毒害作用最強(qiáng)。研究表明積累的自由基會氧化脂質(zhì)，其終產(chǎn)物為丙二醛，丙二醛會引起大分子交聯(lián)聚合[13]，實(shí)驗(yàn)中苗長勢不好可能與這些有害作用有關(guān)。 逆境脅迫下，抗逆性強(qiáng)的作物過氧化氫酶(CAT)活性會升高，清除積累的H2O2維護(hù)膜的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)中的NaCl與NaHCO3處理下幼苗有較好的長勢，正是由于其高的CAT活性，降低了過氧化氫的毒害作用；而Na2CO3處理的幼苗在重度鹽脅迫下會使保護(hù)酶無法正常被激活。在逆境下，植物中脯氨酸含量會急劇上升用于提高植物抗逆性。研究表明積累的脯氨酸除了作為植物細(xì)胞質(zhì)內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)外，還能在能量庫調(diào)節(jié)細(xì)胞氧化還原勢等方面起作用，這些與丙二醛的細(xì)胞毒害作用相反。

藜麥?zhǔn)俏磥碜罹邼摿Φ霓r(nóng)作物之一。目前國內(nèi)對于藜麥的深入研究還存在不足，要擴(kuò)大藜麥?zhǔn)袌觯璞ＷC其良好的田間生產(chǎn)管理。通過實(shí)驗(yàn)探究不同鹽脅迫下靜樂藜麥的生長狀態(tài)，反應(yīng)其對于不同鹽類的抗逆性，對于進(jìn)一步豐富藜麥品種的耐鹽機(jī)制及推進(jìn)藜麥產(chǎn)品的開發(fā)具有重要意義。

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