張楊

摘要：羊草是賴草屬牧草，對(duì)各種生長(zhǎng)環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，尤其耐鹽堿，灰型羊草在可溶性鹽總量為0.3%的土壤中均可生長(zhǎng)，是我國(guó)北方天然鹽堿地中的優(yōu)勢(shì)草種?，F(xiàn)綜述羊草響應(yīng)鹽堿脅迫的機(jī)理，為鹽堿化草地改良提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：羊草;鹽堿化;生長(zhǎng)特性;生理生化;分子生物學(xué)

中圖分類號(hào)：S543.9 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：2095-9737（2019）04-0008-02

羊草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、適口性好，家畜喜食，既能夏秋抓膘又可冬季補(bǔ)飼，是優(yōu)良的牧草資源。羊草為根莖型多年生禾本科牧草，抗旱、耐寒、耐鹽堿、耐貧瘠，是改善我國(guó)北方草原生態(tài)環(huán)境和改良退化草原及鹽堿化土地的優(yōu)勢(shì)草種。我國(guó)東北地區(qū)的鹽堿土主要分布在松嫩平原，由于自然和人為因素的影響，鹽堿化面積呈逐年增加的趨勢(shì)。羊草作為松嫩平原的優(yōu)勢(shì)草種，其抗鹽堿的研究對(duì)鹽堿化土壤的改良和生物防治起著重要的作用。

1 生長(zhǎng)特性響應(yīng)

生長(zhǎng)受到抑制是作物相應(yīng)鹽堿脅迫的生理過(guò)程。羊草種子的發(fā)芽率隨鹽堿濃度的增加呈下降的趨勢(shì)，且堿脅迫對(duì)羊草種子的抑制作用更強(qiáng)，解除脅迫能恢復(fù)發(fā)芽，總發(fā)芽率有所降低?；旌消}堿濃度在20 mmol/L以下時(shí)，農(nóng)菁11號(hào)羊草和東北羊草的種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和種子活力均高于對(duì)照處理，混合鹽堿濃度高于60 mmol/L時(shí)，二者的種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和種子活力低于對(duì)照處理;混合鹽堿濃度大于20 mmol/L時(shí)，根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)均不同程度的降低[1]。羊草幼苗的生長(zhǎng)和分蘗數(shù)在輕度鹽堿脅迫下有所增加，重度脅迫下，地上及地下部分的干鮮重呈下降趨勢(shì);羊草地上和地下部分Na+含量隨脅迫的強(qiáng)度呈增加趨勢(shì)，根系能夠在高Na+環(huán)境中保持正常生長(zhǎng)所需的Na+濃度[2]。鹽脅迫對(duì)羊草地下部分的影響較地上部分更顯著，適度的鹽堿脅迫能促進(jìn)羊草總莖密度、根密度和根生物量的增加，隨著鹽脅迫的增強(qiáng)則逐漸降低[3]。模擬鹽堿脅迫處理對(duì)羊草個(gè)體生長(zhǎng)特征、葉片、根莖和根系的影響實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，羊草單株生物量、葉片及地下生物量隨鹽濃度大的增加呈下降趨勢(shì)，莖生物量和株高呈增大趨勢(shì)，堿處理下，各項(xiàng)指標(biāo)不同程度的降低[4]。對(duì)不同鹽堿梯度生境下羊草根莖生長(zhǎng)的研究結(jié)果顯示，鹽濃度對(duì)羊草根莖影響顯著，根莖長(zhǎng)度、節(jié)密度、根莖生物量和根莖能量隨鹽堿程度的增加逐漸減小，pH值對(duì)根莖生長(zhǎng)的抑制作用隨鹽濃度的增強(qiáng)而增大[5]。

2 生理生化響應(yīng)

鹽堿脅迫下，羊草通過(guò)調(diào)節(jié)體內(nèi)的生理生化指標(biāo)以及Na+、K+濃度維持細(xì)胞離子平衡，提高對(duì)鹽堿脅迫的耐受能力。室內(nèi)模擬鹽堿脅迫對(duì)羊草生理特性的實(shí)驗(yàn)顯示，羊草體內(nèi)的過(guò)氧化氫酶活性和脯氨酸、可溶性蛋白、丙二醛含量隨土壤pH值和脅迫時(shí)間的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，且均高于對(duì)照組，葉片中Na+含量逐漸增加、K+含量則逐漸減少[6]。隨鹽堿脅迫濃度的增加羊草葉、莖、根莖生物量顯著降低，羊草根莖子株、分蘗子株和總子株數(shù)受到抑制，光合作用指標(biāo)（光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率）顯著下降，K+含量降低，Na+含量和Na+/K+則顯著增加[7]。隨土壤鹽堿化程度的增強(qiáng)，羊草葉片內(nèi)甜菜堿含量和過(guò)氧化氫酶活性與土壤的電導(dǎo)率呈正相關(guān)，脯氨酸含量和超氧化物歧化酶活性及過(guò)氧化物酶活性與土壤pH值正相關(guān)[8]。 鹽堿脅迫下羊草的生理生化研究表明，隨鹽堿脅迫的增強(qiáng)，羊草體內(nèi)Na+含量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（脯氨酸、丙二醛、有機(jī)酸）、抗氧化酶（過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶）、可溶性蛋白、可溶性糖含量呈增加的趨勢(shì)，超氧化物歧化酶和甜菜堿則是在中度脅迫時(shí)含量最高;鹽堿脅迫下，羊草體內(nèi)K+含量、甜菜堿、有機(jī)酸和可溶性蛋白含量葉片積累高于根莖，而脯氨酸、丙二醛、過(guò)氧化物酶和可溶性糖含量則是根莖高于葉片[9]。

3 分子生物學(xué)響應(yīng)

羊草體內(nèi)蘊(yùn)含著豐富的耐鹽堿脅迫的蛋白質(zhì)和基因資源，部分基因逐步被挖掘出來(lái)。對(duì)羊草轉(zhuǎn)錄因子家族進(jìn)行差異基因表達(dá)分析，WRKY、C3HL、NAC轉(zhuǎn)錄因子家族在調(diào)控鹽堿脅迫響應(yīng)時(shí)起著重要的作用。利用熒光雙向差異凝膠電泳對(duì)鹽堿脅迫下羊草進(jìn)行差異蛋白質(zhì)分析，熒光雙向差異凝膠電泳獲得74個(gè)差異蛋白點(diǎn)，其中上調(diào)蛋白44個(gè)，下調(diào)蛋白30個(gè)，質(zhì)譜鑒定33個(gè)蛋白信息已知[10]。細(xì)胞內(nèi)Na+濃度的升高是鹽堿脅迫下植物生長(zhǎng)受抑制的主要原因，Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的主要作用是調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的pH值以及維持細(xì)胞Na+平衡。李曉薇等從羊草中克隆出Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因LcNHX1，初步分析結(jié)果顯示，該基因全長(zhǎng)2022bp，其中開(kāi)放閱讀框（Open reading frame，ORF）1614bp，編碼537個(gè)氨基酸，擬南芥超表達(dá)該基因比野生型有較強(qiáng)的抗鹽堿能力[11]。鈣離子是細(xì)胞的第二信使，在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起著重要的作用，其水平高低依靠鈣依賴型蛋白激酶（CDPK）調(diào)節(jié)。對(duì)羊草鈣依賴型蛋白激酶基因（LcCDPK）克隆分析，該基因全長(zhǎng)1704bp，ORF區(qū) 1647bp，編碼548個(gè)氨基酸，實(shí)施熒光定量PCR分析CDPK基因在低PEG、鹽堿脅迫下表達(dá)下調(diào)，高濃度處理下表達(dá)上調(diào)，根和葉片中的CDPK基因在鹽堿處理下的表達(dá)高于干旱處理[12]。14-3-3蛋白是由一個(gè)基因編碼的可與靶蛋白作用調(diào)控多種生理機(jī)制的高度保守酸性二聚體可溶性蛋白。趙英等通過(guò)EST（expressed sequence tags）序列和RACE（Rapid-amplification of cDNA ends）技術(shù)克隆出羊草14-3-3蛋白基因，該基因全長(zhǎng)1048bp，ORF區(qū)792bp，編碼263個(gè)氨基酸，RT-PCR分析該基因在羊草的葉片和根部都有表達(dá)，葉片的表達(dá)量高于根部[13]。

由于鹽堿地對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境危害較大，其改良一直備受重視，相較于工程、物理、化學(xué)等改良措施，生物改良的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價(jià)值更為突出。耐鹽牧草不僅可以吸收轉(zhuǎn)移部分鹽分，還可降低增發(fā)防止鹽分累積、改善土壤理化性質(zhì)和土壤微生物環(huán)境，除此之外還可產(chǎn)生一定的飼用價(jià)值，是鹽堿地生物改良的重要措施之一。鹽堿脅迫下，羊草體內(nèi)發(fā)生一系列的生理生化反應(yīng)，基因如何調(diào)控，各通路之間如何協(xié)同響應(yīng)逆境脅迫以及啟動(dòng)防御機(jī)制，目前的研究還未明了，需要進(jìn)一步的研究探索。

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