王 亞，楊俊芳，王 宙，曹 越，張宏斌，王宏偉

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所，山西太原030031）

鹽脅迫是危害當(dāng)今全球農(nóng)業(yè)區(qū)域的非生物因素之一，對植物生長和農(nóng)作物產(chǎn)量有顯著影響[1]。我國耕地鹽堿化面積超過760 萬hm2，占總耕地的1/5，主要分布在東北、華北、西北等地。土壤鹽堿化已經(jīng)成為當(dāng)今世界一個棘手的生態(tài)難題，威脅著人類有限且賴以生存的土地資源[2]。鹽脅迫對種子萌發(fā)、胚根生長以及幼苗生長有明顯抑制作用，在高鹽濃度脅迫下，土壤水勢降低，種子吸水能力下降，根系生長緩慢，萌發(fā)時間推遲，發(fā)芽率降低[3]。在鹽堿地上種植的作物應(yīng)當(dāng)具備耐鹽堿、經(jīng)濟價值較高的優(yōu)勢。蓖麻（Ricinus communis L.）作為世界十大油料作物之一，是具有特殊用途的油源植物之一，因其具有獨一無二的化學(xué)特性，廣泛應(yīng)用于航空、航天、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域，具有很高的經(jīng)濟利用價值。蓖麻具有耐干旱、耐瘠薄、耐鹽堿、管理簡單等特點，可在鹽堿地、灘涂地等地種植，與稻麥棉等一些大作物相比，蓖麻具有較強的耐鹽能力，但高濃度鹽脅迫下蓖麻種子的萌發(fā)、幼苗生長受到抑制[4]。植物幼苗期耐鹽性是篩選耐鹽堿植物的主要依據(jù)之一，植株能否從幼苗期順利度過成熟期，是植物在鹽堿條件下生長發(fā)育的前提[5-6]，因此，研究鹽分脅迫下幼苗的生長具有重要意義。

本試驗通過研究不同濃度鹽分脅迫對汾蓖10 號種子萌發(fā)、根長及幼苗生理活性的影響，旨在為鹽堿地種植蓖麻提供理論支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試蓖麻品種為汾蓖10 號，是山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所以雌性系04MF-36-16 為母本、恢復(fù)系04S9-31 為父本選育的雜交種，2011 年通過山西省農(nóng)作物品種委員會審定。該品種表現(xiàn)為抗病、抗旱、早熟、豐產(chǎn)性好等特點，適宜在山西、陜西、吉林、甘肅、新疆、內(nèi)蒙等?。▍^(qū)）無霜期120 d以上區(qū)域種植。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子萌發(fā)試驗 試驗采用NaCl 單鹽脅迫，將NaCl 設(shè)0，40，80，120，160，200 mmol/L 共6 個濃度梯度，每個處理設(shè)3 次重復(fù)。選取籽粒飽滿、大小一致的蓖麻種子，將種子放在裝有蛭石的培養(yǎng)皿中，每皿20 粒，依次加入50 mL 水（CK）或不同濃度的NaCl 溶液放入培養(yǎng)箱中25 ℃光照培養(yǎng)，并用保鮮膜將培養(yǎng)皿蓋住，以防水分散失過快。待種子萌發(fā)7 d 時，隨機選取5 株測其根長，種子萌發(fā)第10 天，計算萌發(fā)率，并測其根長。

萌發(fā)率＝發(fā)芽終止期全部正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100% （1）

1.2.2 幼苗生長試驗 將等量育苗基質(zhì)裝入花盆中，每盆10 粒種子，正常水肥管理，待植株子葉完全展開后，每盆留長勢基本一致的幼苗3 株，進行鹽脅迫處理，每個處理各3 盆，即每盆加入各處理濃度（0，40，80，120，160，200 mmol/L）的NaCl 溶液200 mL，鹽脅迫20 d 后，取植株相同部位葉片（從頂芽往下數(shù)第2 片）測其MDA 含量及SOD、POD、CAT 活性，重復(fù)3 次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007 和SPSS 24.0 軟件對數(shù)據(jù)進行分析，用Duncan 新復(fù)極差法進行均值差異性分析（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同NaCl 脅迫濃度對汾蓖10 號種子萌發(fā)的影響

從圖1 可以看出，隨著NaCl 濃度的增加，種子的萌發(fā)率呈下降趨勢，幼苗的生長受到一定抑制。在低鹽濃度下，種子播種2～3 d 后開始萌動，種子的萌發(fā)率與對照差異不顯著。濃度為0～80 mmol/L時，萌發(fā)率與對照間差異不顯著，低濃度鹽對種子萌發(fā)影響較小；濃度為120 mmol/L 時萌發(fā)率降為75%；當(dāng)濃度大于120 mmol/L 萌發(fā)率迅速下降，與對照差異顯著。當(dāng)濃度為200 mmol/L 時，萌發(fā)率降到8.3%，僅有少數(shù)的種子萌發(fā)，表明蓖麻種子有較強的耐鹽性。此外，隨著NaCl 濃度的升高，種子萌發(fā)時間推遲，萌發(fā)率逐漸降低，濃度越大抑制作用越顯著。

2.2 不同NaCl 脅迫濃度對汾蓖10 號幼苗根長的影響

從圖2 可以看出，不同濃度NaCl 下蓖麻種子根長均小于對照，且差異顯著。在鹽分處理7 d 時，對照胚根長度為10.86 cm，明顯高于其他處理，40，80 mmol/L 處理與其他4 個處理間均有顯著差異，二者之間差異不顯著。當(dāng)NaCl 濃度為200 mmol/L時，明顯抑制了胚根的生長，胚根長度與其他處理的差異達顯著水平。在鹽分處理10 d 時，濃度為0～80 mmol/L 植株生長相對較快，根系生長快，與對照之間沒有顯著性差異。當(dāng)NaCl 濃度大于160 mmol/L 時，根長明顯受到抑制，生長緩慢，甚至腐爛死亡。

2.3 鹽脅迫對汾蓖10 號幼苗保護酶系統(tǒng)的影響

2.3.1 鹽脅迫對汾蓖10 號MDA 含量的影響 丙二醛（MDA）是膜脂過氧化最重要的產(chǎn)物之一，其含量可體現(xiàn)膜系統(tǒng)受損傷的程度。植物在鹽脅迫下，生物膜系統(tǒng)受損，脂質(zhì)過氧化速度加快，MDA 含量增加。因此，通過測定MDA 含量可以反映植物膜系統(tǒng)損傷情況[7]。由表1 可知，隨著鹽濃度的增加，葉片MDA 含量不斷增加，當(dāng)濃度為40 mmol/L 時，MDA含量增加幅度不大，與對照間沒有顯著差異；當(dāng)濃度≥80 mmol/L 時，MDA 含量顯著增加，與對照間差異顯著。當(dāng)NaCl 濃度為120 mmol/L 時，MDA 含量比對照增加了60%，當(dāng)NaCl 濃度達到200 mmol/L時，MDA 含量與對照相比增加了87%，說明鹽濃度 過高加劇了蓖麻細胞膜的損傷程度。

表1 鹽脅迫對汾蓖10 號幼苗MDA 含量及SOD、CAT、POD 活性的影響

2.3.2 鹽脅迫對汾蓖10 號SOD 活性的影響 SOD作為重要的保護酶，可以有效清除植物受到逆境脅迫產(chǎn)生的過量活性氧，降低逆境脅迫對植物的傷害[8-9]。從表1 可以看出，不同濃度鹽處理對汾蓖10 號幼苗SOD 活性有顯著影響。在低鹽濃度下，SOD 活性增加，當(dāng)濃度為0～160 mmol/L 時，SOD 活性呈上升趨勢；濃度為160 mmol/L 時，SOD 活性最高，為2 907.0 U/g，比對照增加了58.9%，與其他處理間差異顯著；當(dāng)濃度大于160 mmol/L 時，SOD 活性下降，總體呈現(xiàn)先升后降的趨勢。SOD 活性的增加有利于清除鹽脅迫導(dǎo)致的自由基積累，保護自身的細胞膜系統(tǒng)，但隨著濃度的增加，SOD 活性降低，自由基清除能力下降，植物的代謝平衡被打破[10]。

2.3.3 鹽脅迫對汾蓖10 號CAT 活性的影響 CAT主要分布在過氧化氫酶體中，可將高濃度的H2O2及時清除，減輕質(zhì)膜過氧化，增強植物抗逆性[11]。由表1 可知，隨鹽濃度增加，CAT 活性呈先上升后下降的趨勢，當(dāng)鹽濃度為40 mmol/L 時，CAT 活性緩慢增加，與對照差間異不顯著；當(dāng)鹽濃度為80 mmol/L時，CAT 活性迅速增加；濃度為120 mmol/L 時，CAT活性達到峰值，為2 767.3 U/g，比對照增加了59.8%，顯著高于對照；當(dāng)濃度大于120 mmol/L 時，CAT 活性呈下降趨勢，但仍顯著高于對照。

2.3.4 鹽脅迫對汾蓖10 號POD 活性的影響 POD是植物內(nèi)源自由基清除劑，逆境中植物過氧化物酶活性增強或保持較高水平，可使植物減輕自由基傷害[12]。由表1 可知，當(dāng)濃度為40 mmol/L，POD 活性略高于對照，但差異不顯著；當(dāng)濃度為0～120 mmol/L時，POD 活性呈緩慢上升趨勢；當(dāng)濃度為120 mmol/L時，POD 活性最大，與對照相比增加了28%，且與其他處理間差異顯著；當(dāng)濃度大于120 mmol/L 時，POD 活性迅速下降，總體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。說明NaCl 脅迫影響了POD 活性，當(dāng)濃度超過植物耐受閾值時，自身的防御系統(tǒng)被破壞，導(dǎo)致酶活性降低。

3 結(jié)論與討論

鹽分脅迫通過降低土壤水勢，使種子吸水困難，導(dǎo)致生理干旱，進而影響種子萌發(fā)[12-13]。有研究表明，鹽脅迫造成種子萌發(fā)率和出苗率降低主要是由于種子受到水分虧缺和Na+和Cl-毒害[6]影響。翟富燕等[14]研究發(fā)現(xiàn)，高濃度鹽分（100 mmol/L NaCl）脅迫對蓖麻種子萌發(fā)有明顯的抑制作用，表現(xiàn)為萌發(fā)率降低，初始萌發(fā)時間推遲，延長發(fā)芽時間，抑制芽的伸長和長粗。蓖麻在鹽脅迫下萌發(fā)受到抑制，低濃度NaCl 處理下的種子初始萌發(fā)時間早，隨著NaCl 濃度的提高，對種子萌發(fā)抑制性增強，且萌發(fā)時間逐漸推遲[15]。本研究表明，鹽脅迫對汾蓖10 號種子萌發(fā)和根長具有明顯的抑制作用，隨著濃度的增加，種子的萌發(fā)率有顯著差異，低鹽濃度下種子萌發(fā)受到的影響較小，說明汾蓖10 號在低濃度鹽分（80 mmol/L NaCl）脅迫下能正常發(fā)揮自身耐鹽能力，能夠較正常萌發(fā)及生長發(fā)育；當(dāng)濃度高于120 mmol/L時，植株表現(xiàn)為萌發(fā)時間推遲，萌發(fā)率降低，植株生長緩慢、弱小，葉片呈深綠色，鹽分越高抑制作用越顯著，說明高濃度鹽脅迫影響了作物的光合作用，使植株葉片葉綠素含量降低，這與王瑞等[15]、王艷樹等[16]的結(jié)果一致。

丙二醛是膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，丙二醛含量升高主要由活性氧的增加引起的[17]，一定程度上反映了植物遭受逆境傷害的程度。在本試驗中，不同濃度NaCl 對汾蓖10 號幼苗MDA 含量有顯著影響，在低鹽條件下，對汾蓖10 號各項指標(biāo)影響不明顯，隨著鹽濃度的增加，MDA 含量升高，說明在高濃度NaCl 脅迫下，蓖麻葉片的活性氧增加，加劇了細胞膜質(zhì)的過氧化，這一結(jié)果與宋旭東[17]的研究結(jié)果一致。

正常情況下，植物通過體內(nèi)的ROS（活性氧）清除系統(tǒng)來減輕和修復(fù)活性氧所帶來的傷害[18]。低濃度鹽脅迫不會對植物造成明顯傷害，當(dāng)植物體內(nèi)的ROS 超過一定范圍，植物體內(nèi)的抗氧化酶活性受到抑制，ROS 過多積累對植物組織造成了一定的傷害[19]，嚴(yán)重的造成植株萎蔫死亡。宋旭東[17]以淄蓖5 號和淄蓖9 號為試驗材料，分析不同鹽濃度對抗氧化酶系統(tǒng)的影響，結(jié)果表明，隨著鹽濃度的升高，CAT和POD 活性呈現(xiàn)先升后降，當(dāng)鹽濃度為150 mmol/L時，POD 和CAT 活性顯著降低。在本試驗中，SOD、CAT、POD 活性均呈現(xiàn)先升后降的趨勢，SOD 活性在160 mmol/L 時達最大，CAT 和POD 活性均在120 mmol/L 時達最大值，這說明在低鹽濃度下植株可以適當(dāng)?shù)耐ㄟ^提高體內(nèi)保護酶活性來增強植株對鹽脅迫的耐受能力，當(dāng)濃度超過一定的范圍，ROS 自由基積累過多，細胞膜穩(wěn)定性被破壞，SOD、CAT、POD 活性受到抑制。

綜上所述，不同濃度NaCl 脅迫對蓖麻種子萌發(fā)、根長、MDA含量的變化以及抗氧化酶SOD、CAT、POD 活性均具有顯著的影響，低濃度鹽脅迫下植株會通過自身的調(diào)節(jié)作用以適應(yīng)脅迫環(huán)境，表現(xiàn)出較強的耐鹽性，但在高濃度鹽（NaCl＞120 mmol/L）脅迫下，蓖麻體內(nèi)ROS 平衡系統(tǒng)被打破，造成酶活性降低，過量的ROS 不能及時清除，抑制植株正常生長。