袁?！『矽i飛　武君潔　吳毅歆　李興玉　何鵬搏　康志鈺　何月秋

摘要：為探究苗期玉米對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)，采用不同濃度的NaCl溶液脅迫處理鹽敏感性不同的玉米自交系N2553和N2521，測(cè)定玉米的型高、地上部鮮質(zhì)量、根長(zhǎng)、根鮮質(zhì)量、葉片相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛含量、過(guò)氧化物酶活性。結(jié)果表明，在1.5% NaCl脅迫下，N2553的型高、地上部鮮質(zhì)量、根長(zhǎng)和根部鮮質(zhì)量分別下降40.46%、58.57%、23.30%和37.75%，N2521相應(yīng)地下降28.29%、38.52%、18.20%和28.54%;N2553葉片相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛含量和過(guò)氧化物酶活性分別上升48.08%、269.53%和75.18%，N2521相應(yīng)地上升18.37%、178.80%和110.88%。在2.0% NaCl脅迫下，N2553的型高、地上部鮮質(zhì)量、根長(zhǎng)、根部鮮質(zhì)量和葉片過(guò)氧化物酶活性分別下降62.81%、72.91%、33.17%、5029%和38.33%，N2521相應(yīng)下降51.49%、60.40%、24.03%、42.63%和18.06%，N2553葉片相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛含量分別上升61.54%和697.26%，N2521相應(yīng)地上升51.02%和516.41%?？梢?jiàn)，不同濃度的NaCl脅迫對(duì)2個(gè)玉米自交系幼苗的各項(xiàng)指標(biāo)有不同程度的抑制，鹽脅迫對(duì)玉米地上部的抑制作用大于地下部，對(duì)N2553的抑制作用大于N2521。

關(guān)鍵詞：鹽脅迫;玉米;電導(dǎo)率;丙二醛;過(guò)氧化物酶

中圖分類(lèi)號(hào)： S513.01文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）19-0086-03

收稿日期：2018-07-11

基金項(xiàng)目：云南省玉米產(chǎn)業(yè)體系項(xiàng)目（編號(hào)：2018KJTX002）。

作者簡(jiǎn)介：袁 海（1992—），男，安徽淮南人，碩士研究生，主要從事作物育種工作。E-mail：601125725@qq.com。

通信作者：康志鈺，博士，副教授，主要從事小麥品質(zhì)遺傳與改良研究，E-mail：406457039@sina.com;何月秋，博士，教授，主要從事分子生物學(xué)研究，E-mail：ynfh2007@163.com。

土壤鹽漬化是造成作物產(chǎn)量受損的重要因素之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在世界范圍內(nèi)，約有9.5億hm2的鹽堿地，其中有 2.3億hm2 是水澆地。由于受到鹽害的影響，全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)每年損失超過(guò)120億美元[1]。土壤鹽漬化會(huì)降低種子發(fā)芽率，推遲出苗時(shí)間，影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)，嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。因此，鹽堿地的治理和綜合利用成為了近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，其中選育耐鹽作物品種是最經(jīng)濟(jì)有效的手段之一，而對(duì)作物耐鹽性的有效鑒定是選育耐鹽作物品種的基礎(chǔ)。

玉米是三大糧食作物之一，也是生產(chǎn)復(fù)合飼料的重要原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。鹽害是制約玉米穩(wěn)產(chǎn)的重要因素之一。鹽脅迫下作物體內(nèi)電導(dǎo)率和丙二醛（MDA）含量增加，從而導(dǎo)致作物質(zhì)膜損傷[2]。王婧澤等認(rèn)為，在鹽脅迫條件下，耐鹽品種有較高的過(guò)氧化物酶（POD）活性和較低的MDA含量[3]。付艷等以株高及干質(zhì)量變化率作為玉米耐鹽性指標(biāo)，對(duì)96個(gè)玉米品種進(jìn)行耐鹽性鑒定評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，隨著鹽濃度增加，不同品種的株高和干質(zhì)量變化率差異較大，并認(rèn)為株高變化率在0～25%，干質(zhì)量變化率在0～40%的品種為耐鹽品種[4]。Cui等比較了鹽脅迫對(duì)耐鹽基因型玉米F63和鹽敏感基因型玉米F35的影響，明確指出在鹽脅迫下F63的鮮質(zhì)量和相對(duì)含水量顯著高于F35[5]。

作物耐鹽性是多基因控制的復(fù)合遺傳性狀[6]。不同作物不同品種之間的耐鹽性差異較大，耐鹽機(jī)制也各不相同，因而不同作物不同品種某一具體指標(biāo)對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)也有所不同。所以單一指標(biāo)無(wú)法準(zhǔn)確地反映作物品種對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)能力，應(yīng)綜合考慮多個(gè)指標(biāo)科學(xué)地鑒定作物的耐鹽性。本試驗(yàn)采用不同濃度NaCl模擬鹽脅迫條件，選擇型高、地上部鮮質(zhì)量、根長(zhǎng)、根鮮質(zhì)量、過(guò)氧化物酶活性及丙二醛含量6項(xiàng)重要指標(biāo)，比較鹽敏感度不同的2個(gè)自交系玉米苗期耐鹽性，為今后作物耐鹽機(jī)制研究以及耐鹽玉米品種選育提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

耐鹽玉米N2521、鹽敏感玉米N2553，為筆者所在實(shí)驗(yàn)室選育的自交系。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)于2017年10月在云南省安寧市進(jìn)行。

具體步驟：將經(jīng)消毒處理的玉米種子播種于直徑×高為 12 cm×13 cm的小塑料盆中，每盆3粒。分為4個(gè)處理，每個(gè)處理5盆。在玉米長(zhǎng)至1葉1心時(shí)進(jìn)行鹽脅迫處理（2 d澆灌1次），處理1、2、3分別澆灌1.0%、1.5%、2.0% NaCl溶液 100 mL，空白對(duì)照澆灌蒸餾水100 mL。處理14 d后測(cè)定玉米型高、根長(zhǎng)、地上部鮮質(zhì)量、根部鮮質(zhì)量，并取玉米幼嫩葉片剪成0.5 cm左右的小段測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率，磨樣測(cè)定過(guò)氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）含量[7-8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)玉米型高和地上部鮮質(zhì)量的影響

NaCl脅迫對(duì)玉米幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育有直接影響。如表1所示，NaCl脅迫下2個(gè)玉米自交系幼苗型高和地上部鮮質(zhì)量受到嚴(yán)重抑制。當(dāng)NaCl脅迫濃度為1.0%時(shí)，與對(duì)照相比，鹽敏感玉米N2553和耐鹽玉米N2521的型高分別降低1690%與14.40%，地上部鮮質(zhì)量分別降低19.57%與1840%;當(dāng)NaCl脅迫濃度為1.5%時(shí)，與對(duì)照相比，鹽敏感玉米N2553和耐鹽玉米N2521的型高分別降低40.46%和28.29%，地上部鮮質(zhì)量分別降低58.57%和38.52%;當(dāng)NaCl脅迫濃度為2.0%時(shí)，與對(duì)照相比，鹽敏感玉米N2553和耐鹽玉米N2521的型高分別降低62.81%和51.49%，地上部鮮質(zhì)量分別降低72.91%和60.40%。以上結(jié)果表明，鹽脅迫下2個(gè)自交系的型高和地上部鮮質(zhì)量受到顯著抑制，但是鹽敏感型玉米N2553受到的抑制更為嚴(yán)重，尤其在NaCl脅迫濃度達(dá)到1.5%～2.0%時(shí)，耐鹽自交系N2521的型高和地上部鮮質(zhì)量顯著大于鹽敏感型自交系N2553。

2.2 鹽脅迫對(duì)玉米根長(zhǎng)和根部鮮質(zhì)量的影響

隨著鹽濃度的增加，玉米自交系幼苗根長(zhǎng)及根鮮質(zhì)量受到顯著抑制（表2）。當(dāng)NaCl脅迫濃度為1.0%時(shí)，與對(duì)照相比，鹽敏感自交系N2553和耐鹽自交系N2521的根長(zhǎng)分別降低12.27%與6.58%，根部鮮質(zhì)量分別降低22.33%與1190%;當(dāng)NaCl脅迫濃度為1.5%時(shí)，與對(duì)照相比，鹽敏感的N2553和耐鹽的N2521的根長(zhǎng)分別降低23.30%與 18.20%，根部鮮質(zhì)量分別降低37.75%與28.54%;當(dāng)NaCl脅迫濃度為2.0%時(shí)，與對(duì)照相比，鹽敏感的N2553和耐鹽的N2521的根長(zhǎng)分別降低33.17%與24.03%，根部鮮質(zhì)量分別降低50.29%與42.63%。以上結(jié)果說(shuō)明鹽脅迫顯著抑制玉米根鮮質(zhì)量，且對(duì)鹽敏感型玉米根鮮質(zhì)量抑制程度更大。

在1.0% NaCl脅迫下，鹽敏感自交系N2553根長(zhǎng)受到嚴(yán)重抑制，而耐鹽自交系N2521受到的抑制不顯著，在0.0～15% NaCl脅迫下鹽敏感自交系N2553根長(zhǎng)大于耐鹽自交系N2521的根長(zhǎng)，但是兩者之間的差距隨著鹽濃度的增加正在縮小，而且在鹽濃度達(dá)到2.0%時(shí)，耐鹽自交系N2521的根長(zhǎng)反超鹽敏感自交系N2553的根長(zhǎng)。

2.3 鹽脅迫對(duì)玉米生理指標(biāo)影響

2個(gè)玉米自交系的葉片相對(duì)電導(dǎo)率隨著NaCl脅迫濃度的增大而增加（表3），說(shuō)明NaCl脅迫會(huì)對(duì)玉米葉片細(xì)胞膜造成傷害。在低濃度NaCl（1.0%[KG*3]NaCl）處理下，2個(gè)玉米自交系的葉片相對(duì)電導(dǎo)率變化幅度較小，說(shuō)明在1.0%的鹽濃度脅迫下對(duì)自交系玉米幼苗葉片細(xì)胞膜的傷害程度較低。在高濃度NaCl（1.5%～2.0% NaCl）處理下，2個(gè)玉米自交系的葉片相對(duì)電導(dǎo)率變化幅度較大，說(shuō)明1.5%～2.0% NaCl脅迫對(duì)自交系幼苗葉片細(xì)胞膜的傷害程度較高。鹽敏感自交系N2553的葉片相對(duì)電導(dǎo)率整體高于耐鹽自交系N2521，在10% NaCl脅迫下兩者的差距并不明顯;在1.5% NaCl處理下，和對(duì)照（0.0 NaCl）比較，鹽敏感自交系N2553和耐鹽自交系N2521的葉片相對(duì)電導(dǎo)率分別上升48.08%和 18.37%;在2.0% NaCl處理下，和對(duì)照比較，鹽敏感自交系N2553和耐鹽自交系N2521的葉片相對(duì)電導(dǎo)率分別上升61.54%和5102%。以上結(jié)果說(shuō)明，NaCl脅迫對(duì)耐鹽自交系N2521葉片細(xì)胞膜傷害程度低于鹽敏感自交系N2553。

隨著NaCl濃度的增加，玉米葉片的丙二醛含量呈現(xiàn)不斷升高的趨勢(shì)。在0.0～1.0%濃度范圍內(nèi)，NaCl脅迫下2個(gè)自交系葉片的丙二醛含量差距不大;在1.5%～2.0% NaCl脅迫下鹽敏感自交系N2553葉片的丙二醛含量顯著高于耐鹽自交系N2521。1.5% NaCl脅迫下，與對(duì)照相比，鹽敏感自交系N2553和耐鹽自交系N2521葉片丙二醛含量分別上升269.53%和178.80%;2.0% NaCl脅迫下，與對(duì)照相比，鹽敏感自交系N2553和耐鹽自交系N2521葉片丙二醛含量分別上升697.26%和516.41%。說(shuō)明鹽敏感自交系N2553質(zhì)膜體系受損程度顯著高于耐鹽自交系N2521。

2個(gè)自交系葉片的POD活性隨著NaCl脅迫濃度的增高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。N2553、N2521葉片的POD活性都是在1.5% NaCl脅迫下達(dá)到最大值，分別達(dá)到713、911 U/g，與對(duì)照相比分別升高75.18%、 110.88%;隨著鹽脅迫濃度的繼續(xù)提高，玉米葉片的POD活性表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，在2.0% NaCl脅迫下，與對(duì)照相比，N2553和N2521葉片的POD活性分別下降3833%和 18.06%。N2521葉片的POD活性整體高于N2553，尤其是在1.5% NaCl脅迫下達(dá)到了顯著水平。

3 結(jié)論與討論

在鹽脅迫下，農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育通常會(huì)受到顯著抑制，抑制的程度一方面取決于種子的耐鹽水平，另一方面取決于鹽脅迫的水平[9]。本試驗(yàn)選用鹽敏感度不同的2個(gè)自交系研究鹽脅迫對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響，結(jié)果表明，鹽脅迫顯著抑制玉米幼苗的型高、地上部鮮質(zhì)量、根長(zhǎng)和根鮮質(zhì)量，在高鹽溶液脅迫下耐鹽自交系N2521的型高、地上部鮮質(zhì)量和根部鮮質(zhì)量的變化率顯著低于鹽敏感型自交系N2553。

在逆境脅迫下，作物的活性氧清除系統(tǒng)功能降低，導(dǎo)致活性氧在作物體內(nèi)大量積累，破壞細(xì)胞膜功能，擾亂細(xì)胞正常代謝過(guò)程，抑制作物生長(zhǎng)發(fā)育[10-11]。鹽脅迫使植物體內(nèi)產(chǎn)生MDA，細(xì)胞膜系統(tǒng)受到損傷，膜通透性增加，電解質(zhì)外滲[12]。作物的MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率可以有效地反映作物的衰老程度和細(xì)胞的受損程度，而POD活性是作物抗逆能力的重要指標(biāo)[13]。本試驗(yàn)通過(guò)測(cè)定鹽脅迫下玉米葉片的MDA含量、相對(duì)電導(dǎo)率以及POD活性探究NaCl脅迫如何影響玉米生長(zhǎng)發(fā)育。大量研究表明，鹽脅迫下作物的MDA含量和電導(dǎo)率隨著脅迫濃度的增加而升高[14-15]，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。玉米幼苗葉片MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率隨著鹽脅迫濃度的增加呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，說(shuō)明鹽脅迫導(dǎo)致玉米葉片積累了大量過(guò)氧化物并導(dǎo)致細(xì)胞電解質(zhì)外滲，破壞了細(xì)胞膜穩(wěn)態(tài)。在本試驗(yàn)中，在0.0～2.0%濃度范圍內(nèi)，NaCl脅迫下N2553和N2521葉片的相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量不斷升高。在0.0～1.0% NaCl脅迫下二者的相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量相差不大，在 1.0%～2.0% NaCl脅迫下前者的相對(duì)電導(dǎo)率顯著高于后者。說(shuō)明鹽脅迫對(duì)2個(gè)自交系玉米葉片細(xì)胞均造成了一定程度的傷害，但是在高鹽脅迫下對(duì)鹽敏感自交系N2553造成的傷害更為嚴(yán)重。

POD廣泛分布于植物組織細(xì)胞中，其活性能夠在一定程度上反映植物對(duì)活性氧自由基的清除能力[16]。正常情況下，植物抗氧化酶系統(tǒng)和活性氧自由基處于平衡狀態(tài)，逆境脅迫會(huì)打破這種平衡，導(dǎo)致作物受到毒害[17]。鄭世英等研究了鹽脅迫下不同鹽敏感型玉米抗氧化酶活性的變化，發(fā)現(xiàn)玉米幼苗POD活性隨著鹽脅迫濃度的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，且耐鹽品種的POD明顯高于鹽敏感品種[18]，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。在低鹽脅迫下，POD等構(gòu)成的保護(hù)酶系統(tǒng)被激活，緩解鹽脅迫對(duì)作物造成的傷害，而在高鹽脅迫下POD活性呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這是因?yàn)橛衩子酌珞w內(nèi)的保護(hù)酶系統(tǒng)清除體內(nèi)活性氧的能力小于活性氧產(chǎn)生的能力時(shí)，活性氧在玉米體內(nèi)大量積累，降低了POD的活性。本試驗(yàn)2個(gè)自交系的POD活性均是在1.5% NaCl脅迫下達(dá)到最大值，但是耐鹽自交系N2521的POD活性上升幅度更大。

綜上所述，鹽脅迫對(duì)2個(gè)玉米自交系苗期的生長(zhǎng)發(fā)育都有所抑制，但是對(duì)鹽敏感型玉米N2553的抑制作用更為顯著。且鹽脅迫下耐鹽自交系葉片相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量低于鹽敏感自交系，POD活性高于鹽敏感自交系。然而，作物對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)性是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，受多種基因控制，因此還需要從分子生物學(xué)等角度多方面研究玉米耐鹽機(jī)理。

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