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（南京林業(yè)大學 a.南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心；b.生物與環(huán)境學院；c.林學院，江蘇 南京 210037）

鹽漬土壤溶液中較高濃度Na+導致的高滲離子條件，阻礙了植物對土壤水分和養(yǎng)分的吸收[1]，且在植物生命周期中的各個發(fā)育階段幾乎都有不利影響[2]。據(jù)統(tǒng)計，我國的各類鹽漬土總面積約有35 萬 km2，約占可耕地總面積的25%[3]。利用耐鹽植物進行治鹽的生物學方法具有成本較低、副作用相對較小、改良效果持久等優(yōu)點[4]，這已成為改良鹽漬土的重要途徑。因此，耐鹽植物的篩選及其耐鹽性的研究，對于改良鹽漬土，增加可利用耕地面積均有重要意義。在鹽脅迫的不利環(huán)境中，植物在長期適應過程中形成了不同策略，將外源鹽分脅迫信號與內源發(fā)育信號相結合，以優(yōu)化生長和脅迫反應的平衡[2]。越來越多的證據(jù)證明，植物激素除了在正常條件下控制植物的生長發(fā)育外，還介導包括鹽脅迫在內的各種環(huán)境脅迫的響應，從而調節(jié)植物的生長適應過程[5]。

山荊子Malus baccata（L.）Borkh.和湖北海棠M.hupehensis（Pamp.）Rehd.同為薔薇科蘋果屬小喬木，分布廣泛[6-7]，均為我國本土非常重要的蘋果屬觀賞植物資源，也都是蘋果栽培中常用的優(yōu)良砧木[8-9]。蘋果作為我國北方產(chǎn)量最高的水果，鹽脅迫是限制其栽培產(chǎn)量的主要因素[11]。另外，城市綠化的觀賞樹種往往面臨著干旱及土壤富鹽化的生長環(huán)境。有關山荊子及湖北海棠的抗旱及淹水脅迫的研究已有報道[9-10]，而有關鹽脅迫下兩種海棠內源激素變化及其生長情況的研究卻未見報道。為給耐鹽性海棠品種和耐鹽蘋果砧木的篩選提供科學依據(jù)，本研究以湖北海棠和山荊子為材料，研究在不同鹽濃度處理下其生長指標和內源激素含量的變化情況，對其生長指標與內源激素之間的相關性進行了分析，探討了兩種海棠對鹽脅迫的生長反應及其對激素響應機理的差異。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗設計

試驗在南京林業(yè)大學園林溫室內進行，供試材料為湖北海棠和山荊子1年生實生苗。將根系完整、生長健壯且形態(tài)基本一致的植株定植于口徑為20 cm、高為28 cm 的無紡布盆中，每盆2 株，并于盆下放置口徑為30 cm 的托盤。栽培所用基質為當?shù)靥镩g黃土、林下泥炭土和珍珠巖的混合物，其比例為4∶1∶1。

將供試植株移入溫室大棚后，試驗設置兩個區(qū)組，將每個區(qū)組的植株隨機分成4 份，分別按照0‰、1‰、3‰、5‰的鹽濃度進行鹽脅迫處理。以0‰的鹽濃度處理組為對照（CK）組，每區(qū)組每種鹽濃度各處理20 株苗木，共計160 株苗木。為防止植物出現(xiàn)燒苗現(xiàn)象，將2 L 相應濃度的鹽溶液平均分為4 份，每天用針管將500 mL 的鹽溶液緩緩注入每盆植株的土壤里，連續(xù)4 d 注入鹽溶液，以保證鹽分在土壤中均勻分布。

整個試驗過程中通過稱重法計算水分虧缺量，使土壤水分含量維持為田間最大持水量的75%，且每次澆水時將沖洗托盤的水倒入花盆防止鹽分流失。處理期間對供試植株進行日常管理以確保其正常生長，并分別在脅迫后的第1、10、20、30天取葉片進行內源激素的測定，在脅迫后的第30天即脅迫結束后測量各項生長指標。

1.2 測定指標與測定方法

1.2.1 生長指標的測定

將待測植株編號，在脅迫第30 天結束后，使用卷尺和游標卡尺測量植株的苗高和地徑，每處理各測定10 株；在各處理中隨機選取長勢中等的苗木，用去離子水洗凈并吸干水分，將其根、莖、葉分開后分別稱重，于105 ℃殺青30 min 后，于80 ℃烘干至恒重后再稱重，最后計算總生物量、根冠比及葉片的相對含水量，每處理各測定8 株。

1.2.2 葉片中內源激素的測定

采用植物激素酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）[11]測定葉片中吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA）、脫落酸（ABA）、玉米素核苷（ZR）等種激素的含量，所用試劑盒和激素提取及含量測定方法均由中國農(nóng)業(yè)大學提供。每個樣品各重復測定3 次。

1.3 數(shù)據(jù)處理和分析

利用Microsoft Excel 2016 和SPSS 21.0 軟件進行數(shù)據(jù)整理與分析，使用單因素方差分析（ANOVA法）和最小顯著差異法（LSD）對不同處理的測定結果進行多重比較，并采用Pearson 法對各生長指標和葉片中內源激素間的相關性進行分析，最后運用Origin Pro 2018 軟件進行繪圖。圖表中所有的數(shù)據(jù)均為（平均值±標準差）。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對兩種海棠幼苗苗高、地徑和總生物量的影響

在不同鹽濃度處理下，兩種海棠的生長狀況受到影響的程度不同，觀測結果見表1。表1表明，鹽脅迫對湖北海棠幼苗的總生物量有一定的抑制作用，3 種鹽濃度處理下僅有鹽濃度分別為3‰、5‰的處理組與對照間的差異顯著（P＜0.05），其總生物量比對照分別降低了17.13%、30.0%。鹽脅迫對湖北海棠的苗高和地徑的抑制作用略小，僅有鹽濃度為5‰的處理與對照間的差異顯著（P＜0.05）。

表1 鹽脅迫對兩種海棠幼苗苗高、地徑和總生物量的影響?Table 1 Changes of height, ground diameter and total biomass of M.hupehensis and M.baccata under salt stress

山荊子幼苗在鹽脅迫下的總生物量受到的抑制作用更加明顯，鹽濃度分別為1‰、3‰、5‰的3 組處理與對照間均呈顯著差異（P＜0.05），土壤中的鹽濃度越高，幼苗受到的抑制作用越明顯，尤其在鹽濃度為5‰的處理下其生物量比對照降低了39.15%。與湖北海棠相比，鹽脅迫對山荊子苗高和地徑的抑制作用均較明顯，當鹽濃度分別為3‰、5‰時，其苗高和地徑與對照間的差異均顯著（P＜0.05）。

總體來看，鹽脅迫影響了兩種海棠苗高、地徑和總生物量的增加，且鹽濃度越大抑制作用越明顯。測定結果表明，鹽濃度分別為1‰、3‰、5‰的處理下湖北海棠生長量的降幅均小于山荊子。這一結果說明了兩種海棠對于鹽脅迫的耐受能力存在差異，而湖北海棠的耐鹽性比山荊子的更強。

2.2 鹽脅迫對兩種海棠幼苗根冠比與葉片相對含水量的影響

不同鹽濃度處理對兩種海棠的根冠比與葉片含水量均產(chǎn)生了不同程度的影響，試驗結果如圖1所示。圖1A 表明，隨著鹽濃度的增加兩種海棠的根冠比均呈增加趨勢，且湖北海棠的增幅大于山荊子。除對照外，鹽濃度分別為1‰、3‰、5‰的3 組處理下兩種海棠之間其根冠比的差異都顯著（P＜0.05）。湖北海棠的根冠比，鹽濃度分別為1‰、3‰、5‰的3 組處理與對照間均呈顯著差異（P＜0.05）；而山荊子的根冠比，僅有鹽濃度分別為3‰、5‰的2 組處理與對照間均呈顯著差異（P＜0.05）。由圖1B 可知，隨著鹽濃度的增加，兩種海棠葉片的相對含水量均下降；湖北海棠的降幅小于山荊子，僅在鹽濃度為5‰的處理下兩種海棠之間的差異顯著（P＜0.05），而兩種海棠葉片的相對含水量僅在鹽濃度分別為3‰、5‰的處理下與對照間均呈顯著差異（P＜0.05）。

2.3 鹽脅迫對兩種海棠幼苗葉片內源激素含量的影響

植物通過調節(jié)體內內源激素的含量變化而調控鹽脅迫后的生長發(fā)育活動。不同濃度的鹽脅迫對兩種海棠幼苗葉片中吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA）、脫落酸（ABA）、玉米素核苷（ZR）這4 種內源激素含量的影響情況如圖2所示。圖2表明，不同濃度的鹽脅迫下兩種海棠葉片中的ABA含量均明顯高于對照，隨著鹽濃度和脅迫天數(shù)的增加，葉片中的ABA 含量不斷升高，當脅迫第30天時，在鹽濃度為5‰的處理下，湖北海棠與山荊子葉片中的ABA 含量分別升高為對照的2.20、1.97倍；各個鹽濃度處理下葉片中ABA 含量的總體上升幅度，山荊子高于湖北海棠；當鹽濃度為1‰時，湖北海棠稍高于對照，而在鹽脅迫后期，山荊子也明顯高于對照。從圖2中可以看出，隨著鹽濃度和處理天數(shù)的增加，兩種海棠葉片中的IAA 含量均呈下降趨勢，且湖北海棠的降幅大于山荊子的降幅，至脅迫第30 天時，鹽濃度為5‰處理的IAA 含量降到最低，湖北海棠與山荊子葉片中的IAA 含量分別為對照的71.28%和75.96%。從圖2中還可看出，兩種海棠葉片中的GA 含量隨著鹽脅迫時間的增加，總體上均呈先上升后降低的變化趨勢；當鹽脅迫第10 天時，在鹽濃度分別為3‰、5‰的處理下，湖北海棠葉片中的GA 含量均明顯高于對照，且在鹽濃度為5‰的處理下其含量達到峰值；當鹽脅迫第30 天時，各個鹽濃度脅迫下湖北海棠葉片中的GA 含量均高于其在鹽脅迫第1 天的含量；山荊子葉片中的GA 含量，在鹽脅迫第10 天時僅有鹽濃度分別為1‰、3‰處理的稍高于對照；當鹽脅迫第30 天時，各個鹽濃度處理下山荊子的GA 含量均低于其在鹽脅迫第1 天的含量。由圖2可知，除對照外，在各個濃度的鹽處理下，湖北海棠葉片中的ZR 含量均呈先上升后下降的變化趨勢；在鹽脅迫第10 天時，鹽濃度分別為1‰、3‰處理的ZR 含量均在達到峰值后再下降；而鹽脅迫第20 天時，鹽濃度為5‰處理的含量在達到峰值后再下降。山荊子葉片中的ZR 含量總體呈下降趨勢。

圖1 鹽脅迫對兩種海棠幼苗根冠比與相對含水量的影響Fig.1 Effects of M.hupehensis and M.baccata seedlings on root-shoot ratio and relative water content under salt stress

2.4 鹽脅迫下兩種海棠幼苗葉片中(IAA+GA+ZR)/ABA 比值的變化

植物對鹽脅迫的反應不是由單一激素的絕對含量決定的，而與各種激素的綜合調節(jié)作用有關，李海洋等[12]研究發(fā)現(xiàn)，(IAA+GA+ZR)/ABA 比值可以反映生長抑制激素與生長促進激素間的平衡狀態(tài)。不同濃度的鹽脅迫對兩種海棠幼苗葉片中(IAA+GA+ZR)/ABA 比值的影響情況如圖3所示。圖3表明，隨著鹽脅迫時間的延長，與對照相比，兩種海棠幼苗在鹽濃度分別為1‰、3‰、5‰的處理下其葉片中的(IAA+GA+ZR)/ABA 比值均明顯下降，且其比值的下降幅度，山荊子大于湖北海棠；隨著鹽濃度的增加，其比值也逐漸下降。有關研究結果表明，一定濃度的玉米素（ZR）能促進植物細胞的分裂，而生長素（IAA）對植物的生長則有明顯的促進作用，赤霉素對植物的逆境生長有一定的正向作用。(IAA+GA+ZR)/ABA 比值的下降反映了鹽脅迫下ABA 含量的上升，這在一定程度上抑制了兩種海棠的生長，而其抑制程度與鹽濃度呈正比。這一結果與兩種海棠生長指標在鹽脅迫下的測定結果一致。

圖2 鹽脅迫對兩種海棠幼苗葉片4 種內源激素含量的影響Fig.2 Variations of four endogenous hormones content of M.hupehensis and M.baccata under salt stress

圖3 鹽脅迫下兩種海棠(IAA+GA+ZR) /ABA 比值的變化情況Fig.3 Changes of endogenous hormone ratio of M.hupehensis and M.baccata under salt stress

2.5 鹽脅迫下兩種海棠幼苗葉片內源激素與生長指標的相關性分析

鹽脅迫下， 植物體內4 種激素含量和(IAA+GA+ZR)/ABA 比值共同調控植物的生長發(fā)育活動[11]。湖北海棠葉片中4 種激素含量及其比值與各生長指標間的相關系數(shù)見表2。表2表明，ABA 含量與苗高、地徑間均呈顯著負相關（P＜0.05），但與根冠比呈正相關，說明ABA 對湖北海棠地上部分的抑制作用導致了根冠比的增加；而IAA 含量與苗高、地徑間呈顯著（P＜0.05）或極顯著正相關（P＜0.01）；(IAA+GA+ZR) /ABA比值與苗高、地徑間均呈極顯著正相關（P＜0.01），但與根冠比呈負相關。山荊子葉片中4 種激素含量及其比值與各生長指標間的相關系數(shù)見表3。由表3可知，ABA 含量與苗高、地徑及總生物量間呈極顯著（P＜0.01）或顯著負相關（P＜0.05），但與根冠比呈正相關，表明ABA 對山荊子地上部分的抑制導致了根冠比的增加；而IAA 含量與苗高間呈極顯著正相關（P＜0.01）；(IAA+GA+ZR) /ABA 比值與苗高、地徑間均呈極顯著正相關（P＜0.01），但與根冠比呈顯著負相關（P＜0.05）。相比單一激素，激素比值能更好地反映出兩種海棠的生長狀態(tài)；除了其比值與根冠比呈極顯著負相關之外，其比值與其余各項生長指標間呈顯著或極顯著正相關。

表2 湖北海棠葉片中4 種激素含量及其比值與各生長指標間的相關系數(shù)?Table 2 Correlation coefficients between four hormones and their ratios and growth indexes in leaves of M.hupehensis

表3 山荊子葉片中4 種激素含量及其比值與各生長指標間的相關系數(shù)Table 3 Correlation coefficients between four hormones and their ratios and growth indexes in leaves of M.baccata

3 討 論

1）在高濃度的鹽脅迫下，兩種海棠的生長指標和生物量均受到了一定的抑制，而湖北海棠對鹽脅迫的耐受力高于山荊子。

在生長過程中，植物對鹽的脅迫最敏感，鹽對植物生長的抑制作用是最直觀、最顯著的脅迫效應[13]，生長指標和生物量可以作為評估脅迫程度與植物耐鹽能力的重要指標[14]。本研究結果表明：兩種海棠對濃度為1‰的鹽脅迫的耐受能力最強，其對濃度為3‰的鹽脅迫的耐受能力次之，其對濃度為5‰的鹽脅迫的耐受能力最弱，說明鹽脅迫下兩種海棠表現(xiàn)出“低促高抑”的特點，即在濃度為1‰的鹽脅迫下，兩種海棠的生長指標和生物量受到的影響都很??；而隨著鹽濃度的增加，兩種海棠的苗高、地徑和總生物量都呈持續(xù)下降趨勢，表明鹽濃度越高，鹽脅迫對其生長的抑制作用越大，這與前人對兩種海棠耐鹽性的研究結果一致[15-16]。高濃度的鹽脅迫導致了兩種海棠的生長指標和生物量均顯著降低，而其根冠比卻顯著增加，這與有關研究者對其他植物的相關研究結果一致[17-18]。根冠比的增加與植物在鹽脅迫條件下各部分生物量的分配策略有關[19]：當土壤鹽含量增加時，植物為適應鹽脅迫而增強地下部分的生長，同時鹽脅迫又抑制了地上部分的生長，這是根冠比增加的主要原因。生長指標和生物量均顯著降低的原因可能是，在鹽脅迫下，兩種海棠的營養(yǎng)器官在不能正常維持原有生理活動的同時，還需要消耗更多的能量和水分來維持其抗逆反應，從而抑制了植株的生長。葉片相對含水量的顯著下降，可能與葉片中大量積累鈉離子導致的滲透勢增加密切相關[20]。

2）鹽脅迫下，兩種海棠葉片中的ABA 持續(xù)增加，IAA、GA、ZR 含量總體均呈下降趨勢。

在脅迫條件下，植物通過調節(jié)體內激素的含量變化來調控植物的代謝活動，使植物能夠維持正常的生理機能[21]。ABA 作為最重要的脅迫反應激素之一，在防御鹽脅迫環(huán)境過程中發(fā)揮著不可替代的作用[22]。研究結果表明，兩種海棠在濃度分別為1‰、3‰、5‰的鹽脅迫下葉片中的ABA含量都呈現(xiàn)出升高的趨勢，并隨著脅迫時間的延長其含量不斷升高（圖2），這與前人的研究結果一致[12,22]。在鹽脅迫下，植物根系感受到了鹽的脅迫，ABA 的合成量迅速增加，運輸?shù)饺~片中的ABA 能夠調節(jié)氣孔的關閉，降低蒸騰速率，減少水分散失[23]，誘導多種鹽脅迫相關基因（包括滲透調節(jié)物質合成相關基因、抗氧化物酶基因）的表達而促進滲透調節(jié)物質的積累，降低植物細胞的滲透勢，并增強抗氧化系統(tǒng)活性，增強其對活性氧的清除能力[12,24]，從而減輕鹽脅迫對植物地上部分的傷害，增強植物在逆境中的適應能力。湖北海棠在濃度為1‰的鹽脅迫下葉片中的ABA含量緩慢上升的原因可能是，湖北海棠經(jīng)過一系列的生理調控對低鹽脅迫有了一定的適應能力，并且在高濃度的鹽脅迫下，山荊子葉片內ABA 的增量大于湖北海棠。在相同鹽濃度下山荊子葉片內ABA 的積累量大于湖北海棠，說明在相同的脅迫條件下，山荊子對非生物逆境的應激性反應大于湖北海棠。ABA 含量的變化與兩種海棠在鹽脅迫下的形態(tài)變化相吻合，在高濃度的鹽脅迫下，山荊子葉片大量脫落，而湖北海棠脫落的葉片明顯少于山荊子。這一研究結果說明，鹽脅迫下抗鹽性不同的植物幼苗其葉片中的ABA 對外源鹽分脅迫信號存在不同程度的響應。

有關研究者普遍認為，IAA、GA 和ZR 均為植物生長促進型激素，在鹽脅迫下生長促進型激素含量會減少[25]。本研究結果表明，兩種海棠葉片中的IAA 含量隨著鹽濃度的增加和鹽脅迫時間的延長均呈持續(xù)下降趨勢（圖2），這可能因為，在NaCl 處理下高濃度的Na+通過Na+/H+逆向轉運蛋白，介導兩種海棠根部細胞Na+的外排和H+的內向運輸，打破了離子平衡，同時破壞了正常的胞外pH 環(huán)境，從而使IAA 的合成受到很大的抑制[21,26]；兩種海棠葉片中的GA 含量均表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢（圖2），鹽脅迫下GA3能減小植物葉片的氣孔阻力，提高蒸騰速率，有助于拮抗因ABA 的升高而對植物生長造成的抑制作用[27]，引起了GA 含量在脅迫初期的升高，但在提高植物蒸騰作用的同時，鹽離子也會隨著蒸騰流從根部向地上部分運輸，增加對地上部分的離子毒害作用，導致了脅迫后期GA 含量下降[28]；山荊子葉片中的ZR 含量緩慢下降，脅迫后期低于對照（圖2），湖北海棠葉片中的ZR 含量總體上呈現(xiàn)上升后下降的趨勢，脅迫后期鹽濃度分別為3‰、5‰處理的高于對照（圖2），前人對于鹽脅迫下ZR 含量變化的研究結果也不盡相同，其中長葉紅砂Reaumuria trigyna[29]中的ZR 含量隨著鹽濃度的增加呈上升趨勢，而楊樹[26]、向日葵lianthus annuusL.[12]的ZR 含量變化趨勢卻相反，這可能因為不同植物對逆境反應的調控機制不同，對此仍需進一步研究。

總體來看，在鹽脅迫條件下，兩種海棠通過多種激素的相互協(xié)調，在促進ABA 的生成的同時抑制IAA、GA、ZR 的合成，從而綜合調控植物的生長發(fā)育及其在鹽脅迫后的生理生化反應。

3）鹽脅迫下，兩種海棠葉片中的(IAA+GA+ZR)/ABA 比值總體呈下降趨勢。

鹽脅迫下，激素對于植物的調控是一個復雜的動態(tài)過程，也是多種激素協(xié)同作用的結果，激素比值則可以更加充分地反映植物在鹽脅迫下的內源激素水平[30]。研究結果表明，(IAA+GA+ZR)/ABA 可反映幾種激素的平衡狀態(tài)及內源激素對植物的綜合調控[12]，結合生長指標進行相關性分析，結果表明，該比值越低表明植物受到抑制的程度越強。隨著鹽濃度的增加和脅迫時間的延長，兩種海棠的(IAA+GA+ZR)/ABA 比值均逐漸下降（圖3），這與李海洋等[12]的研究結果一致，表明對于不同外源鹽脅迫信號，兩種海棠激發(fā)了不同強度的內源發(fā)育信號，使植株生長受到不同程度的抑制以適應鹽脅迫環(huán)境。山荊子葉片中(IAA+GA+ZR)/ABA 比值的下降幅度大于湖北海棠，說明山荊子受到抑制的程度更強，同時說明湖北海棠比山荊子表現(xiàn)出更高的耐鹽性。生長指標與內源激素間的相關性分析結果表明，(IAA+GA+ZR)/ABA 比值與苗高、地徑間均呈極顯著正相關，但與根冠比呈顯著負相關，表明植物在感受到外源鹽脅迫信號后，結合內源發(fā)育信號來調節(jié)各內源激素的彼消此長，以優(yōu)化生長和脅迫反應的平衡，使植株能適應外界鹽脅迫環(huán)境[19]。

本研究分析了鹽脅迫對兩種海棠生長指標和內源激素含量的影響情況，但是，兩種海棠對鹽分脅迫不同耐受性的調節(jié)機制尚未明了，今后應從Na+受體蛋白、相關代謝通路及鹽分調控基因等方面進行更為深入的研究，從而為篩選耐鹽性海棠品種及耐鹽蘋果砧木提供更有力的科學依據(jù)。

4 結 論

與對照組相比，在濃度分別為1‰、3‰和5‰的鹽脅迫下，兩種海棠的生長指標和內源激素含量均受到不同程度的影響：1）兩種海棠的苗高、地徑、總生物量和葉片相對含水量均顯著下降，且鹽濃度越大其降幅越大，湖北海棠的降幅小于山荊子；兩種海棠的根冠比均呈增加趨勢，且湖北海棠的增幅大于山荊子。2）鹽脅迫下，兩種海棠葉片中的ABA 含量均不斷升高，而其IAA、GA和ZR含量總體上均呈下降趨勢，其(IAA+GA+ZR)/ABA 比值與對照相比也都明顯下降，且山荊子的下降幅度大于湖北海棠；其(IAA+GA+ZR)/ABA比值與苗高、地徑間均呈極顯著正相關，而與根冠比呈顯著負相關。綜上所述，在高濃度的鹽脅迫下，山荊子受到抑制的程度比湖北海棠更強，說明相比于山荊子，湖北海棠表現(xiàn)出更高的耐鹽性，其可作為觀賞植物品種和耐鹽蘋果砧木應用于鹽漬地的栽培生產(chǎn)之中。