劉 婕，梅 超，王慧杰，宋倩娜，馮瑞云

（1.山西大學(xué)生物工程學(xué)院，山西太原030006；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太原030031）

鹽堿地在全球分布廣泛，隨著人類的活動(dòng)，土壤的鹽漬化問(wèn)題日益加重，造成農(nóng)作物產(chǎn)量下降，已成為全球性的資源與環(huán)境問(wèn)題。我國(guó)鹽堿地面積較大，約占可利用土地面積的5%，且呈逐年上升的趨勢(shì)。高濃度鹽會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)離子失衡、影響次級(jí)代謝物的合成[1]，破壞葉綠體結(jié)構(gòu)，傷害細(xì)胞膜，減弱光合能力；還造成生理干旱，各種代謝紊亂，進(jìn)而影響?zhàn)B分運(yùn)輸和分布，導(dǎo)致生長(zhǎng)不良甚至死亡。植物響應(yīng)鹽脅迫是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的過(guò)程。目前，植物對(duì)鹽的響應(yīng)還沒(méi)有公認(rèn)的機(jī)制[2]，如何有效利用鹽堿地資源推廣種植耐鹽品種是解決糧食問(wèn)題、平衡環(huán)境和人口壓力的重要途徑。開(kāi)展耐鹽種質(zhì)鑒定和篩選，并對(duì)其生長(zhǎng)及生理生化特性及不同濃度鹽脅迫的響應(yīng)研究，是我國(guó)農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。

馬鈴薯（Solanum tuberosumL.）是一種食用價(jià)值很高的草本植物，在我國(guó)種植面積日益增大。馬鈴薯屬鹽敏感型經(jīng)濟(jì)作物[3]，對(duì)鹽的抵抗能力比較弱[4]，鹽脅迫會(huì)嚴(yán)重抑制馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育，使株高降低、葉綠素含量減少、出苗遲緩，甚至死亡。李青等研究發(fā)現(xiàn)[5]鹽脅迫會(huì)影響馬鈴薯細(xì)胞結(jié)構(gòu)以及次級(jí)代謝物的合成。

本研究通過(guò)分析不同鹽濃度脅迫下4 種馬鈴薯的農(nóng)藝性狀、抗氧化酶活性以及丙二醛含量的差異，旨在為深入挖掘、篩選和培育耐鹽馬鈴薯品種提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

馬鈴薯品種為晉薯16 號(hào)、冀張薯12 號(hào)、青薯9 號(hào)、克新1 號(hào)。無(wú)菌培養(yǎng)苗由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院植物基因編輯實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 農(nóng)藝性狀的測(cè)定 選取4 個(gè)品種馬鈴薯脫毒苗，在超凈工作臺(tái)剪取約1 cm 帶腋芽的莖段進(jìn)行脫毒苗擴(kuò)繁，分別插入含有0、25、50、75、100 mmol/L NaCl 的MS 固體培養(yǎng)基的玻璃瓶（高11 cm，直徑7 cm），每瓶放置6 個(gè)莖段，每個(gè)處理10 瓶。蓋緊瓶口放在無(wú)菌培養(yǎng)室培養(yǎng)，溫度25 ℃，光照強(qiáng)度2 000～3 000 lx，每天光照16 h，暗處理8 h。生長(zhǎng)25 d 進(jìn)行農(nóng)藝性狀的測(cè)定。

1.2.2 生理生化指標(biāo)的測(cè)定 選取4 個(gè)品種馬鈴薯脫毒苗定植于珍珠巖穴盤，用1/2 Hoagland 培養(yǎng)液澆至珍珠巖全部浸濕，培養(yǎng)7 d，然后用蒸餾水浸濕珍珠巖24 h，分別用0、50、100 mmol/L NaCl 的蒸餾水浸濕，培養(yǎng)溫度23 ℃，光照強(qiáng)度2 000～3 000 lx，每天光照16 h，暗處理8 h。48 h 后測(cè)定生理生化指標(biāo)。POD、SOD、CAT、MDA 分別采用過(guò)氧化物酶（POD）測(cè)試盒、超氧化物歧化酶（SOD）測(cè)試盒、過(guò)氧化氫（CAT）測(cè)試盒、丙二醛（MDA）測(cè)試盒，利用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。試劑盒均購(gòu)自南京建成生物工程研究所。

1.3 數(shù)據(jù)分析

原始數(shù)據(jù)的整理采用Microsoft Excel 2016 軟件進(jìn)行，統(tǒng)計(jì)分析用SPSS 18.0 完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鹽濃度對(duì)馬鈴薯農(nóng)藝性狀的影響

由表1 可知，隨著鹽濃度的增加，4 個(gè)馬鈴薯品種的株高生長(zhǎng)受到不同程度的抑制。75 mmol/L 鹽濃度處理下，株高受到抵制作用由高到低依次為青薯9 號(hào)＞克新1 號(hào)＞冀張薯12 號(hào)＞晉薯16 號(hào)，青薯9 號(hào)的抑制最嚴(yán)重，降幅達(dá)5.12 cm。100 mmol/L 鹽濃度處理時(shí)，4 個(gè)品種均出現(xiàn)株高停止生長(zhǎng)甚至莖段褐化的現(xiàn)象。隨著鹽濃度的增加，4 個(gè)品種的鮮質(zhì)量變化不明顯。

表1 不同鹽濃度下馬鈴薯脫毒苗生長(zhǎng)情況

隨著鹽濃度的增加，青薯9 號(hào)的新葉數(shù)呈現(xiàn)降低趨勢(shì)；但晉薯16 號(hào)、冀張薯12 號(hào)和克新1 號(hào)在25 mmol/L 鹽濃度下均出現(xiàn)小幅上升，之后隨著鹽濃度的增加呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。在75 mmol/L 鹽濃度下青薯9 號(hào)降幅最大，達(dá)到3.8 片；其余品種降幅在1 片之內(nèi)，差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。在75 mmol/L鹽濃度處理下，根數(shù)由高到低依次為：晉薯16 號(hào)＞冀張薯12 號(hào)＞克新1 號(hào)＞青薯9 號(hào)。

青薯9 號(hào)的根長(zhǎng)隨著鹽濃度的增加呈現(xiàn)小幅下降趨勢(shì)，與對(duì)照相比，75 mmol/L 濃度下青薯9 號(hào)的根長(zhǎng)減少2.2 cm?？诵? 號(hào)根長(zhǎng)隨著鹽濃度的增加呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)；在25 mmol/L 濃度下雖出現(xiàn)小幅增加，但50、75 mmol/L 下均表現(xiàn)下降趨勢(shì)，但降幅較低。晉薯16 號(hào)在25、75 mmol/L 鹽濃度下的根長(zhǎng)相比對(duì)照分別升高了1.18、1.8 cm，而50 mmol/L 濃度下的根長(zhǎng)比對(duì)照降低了0.52 cm。冀張薯12 號(hào)的根長(zhǎng)隨著鹽濃度的增加呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，在25、50、75 mmol/L 濃度下的根長(zhǎng)相比對(duì)照分別升高了2.03、1.78、0.79 cm。100 mmol/L 鹽濃度下4 個(gè)品種中青薯9 號(hào)的根數(shù)降幅最大，達(dá)到62%。

2.2 不同鹽處理對(duì)馬鈴薯POD 活性的影響

由圖1 可知，正常生長(zhǎng)條件下，冀張薯12 號(hào)、青薯9 號(hào)和晉薯16 號(hào)間POD 酶活性差異不顯著。50 mmol/L 鹽脅迫條件下，4 個(gè)材料之間的差異達(dá)顯著水平（P＜0.05），克新1 號(hào)和晉薯16 號(hào)的POD 活性顯著高于冀張薯12 號(hào)；與對(duì)照相比，晉薯16 號(hào)升高11%，青薯9 號(hào)升高0.8%，克新1 號(hào)升高1%，冀張薯12 號(hào)不升反降。100 mmol/L 鹽脅迫條件下，冀張薯12 號(hào)的POD 酶活性降低，晉薯16 號(hào)的POD 酶活性升高，青薯9 號(hào)和克新1 號(hào)的變化不顯著，4 個(gè)品種之間的差異達(dá)顯著水平，冀張薯12 號(hào)和青薯9 號(hào)的POD 酶活性顯著低于其他2 個(gè)品種。由此可見(jiàn)，鹽脅迫后馬鈴薯POD 活性升高，抵御逆境脅迫過(guò)程中晉薯16 號(hào)POD 活性增加，清除活性氧的能力較強(qiáng)。

2.3 不同鹽處理對(duì)馬鈴薯SOD 活性的影響

由圖2 可知，正常生長(zhǎng)條件下，由于品種間遺傳特性的差異，晉薯16 號(hào)和克新1 號(hào)的SOD 活性略高于其他2 個(gè)品種。2 種鹽濃度處理下，4 個(gè)品種間SOD 酶活性差異均達(dá)顯著水平（P＜0.05），晉薯16 號(hào)和克新1 號(hào)之間差異不顯著，青薯9 號(hào)的SOD酶活性最低且顯著低于其余3 個(gè)品種。50 mmol/L鹽濃度處理下，晉薯16 號(hào)的SOD 活性最高，青薯9 號(hào)的SOD 活性最低；與對(duì)照相比，晉薯16 號(hào)升高20%，冀張薯12 號(hào)升高28%，青薯9 號(hào)升高5%，克新1 號(hào)升高21%。100 mmol/L 鹽濃度處理后的SOD酶活性均高于對(duì)照，青薯9 號(hào)的增加幅度最小，為17%，其他3 個(gè)品種增幅均達(dá)到40%。由此可見(jiàn)，青薯9 號(hào)在鹽濃度處理后SOD 酶活性最低，耐鹽性較弱。

2.4 不同鹽處理對(duì)馬鈴薯CAT 活性的影響

由圖3 可知，正常生長(zhǎng)條件下，由于品種間遺傳特性的差異，克新1 號(hào)和青薯9 號(hào)的CAT 酶活性均高于其他2 個(gè)品種。2 種鹽濃度處理下，4 個(gè)品種間CAT 酶活性差異均達(dá)顯著水平（P＜0.05），晉薯16 號(hào)CAT 酶活性最大，高于其余3 個(gè)品種，青薯9 號(hào)顯著低于其余3 個(gè)品種。50 mmol/L 鹽濃度處理下，晉薯16 號(hào)和冀張薯12 號(hào)的CAT 活性升高，分別升高23%和3.7%；克新1 號(hào)和青薯9 號(hào)的CAT活性降低，分別降低25%和16%。100 mmol/L 鹽濃度處理后的CAT酶活性與對(duì)照相比，晉薯16 號(hào)和冀張薯12 號(hào)均呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，而克新1 號(hào)和青薯9 號(hào)的CAT 酶活性呈降低趨勢(shì)；其中，晉薯16 號(hào)的增幅較大，為45%，青薯9 號(hào)的降低幅度較大，為51%。說(shuō)明本試驗(yàn)鹽濃度下，青薯9 號(hào)在100 mmol/L 鹽濃度處理下CAT 酶活性較低，對(duì)鹽的耐受反應(yīng)較弱。

3 結(jié)論與討論

鹽處理?xiàng)l件下不同馬鈴薯品種間的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)不盡相同，相同趨勢(shì)下的敏感程度也不同。張俊蓮等[6]研究認(rèn)為，植株高度作為鹽脅迫指標(biāo)較靈敏。王新偉[7]研究認(rèn)為，馬鈴薯株高、根長(zhǎng)、干物質(zhì)可以用來(lái)鑒定耐鹽性。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，MS 培養(yǎng)基模擬鹽脅迫環(huán)境下，4 個(gè)馬鈴薯品種脫毒苗的株高、新葉數(shù)、根長(zhǎng)、根數(shù)、鮮質(zhì)量均受到不同程度的抑制，與前人研究的結(jié)果相一致[8-9]。本研究還發(fā)現(xiàn)，25 mmol/L 鹽濃度處理后4 個(gè)品種受到鹽脅迫的影響較小，并且4 個(gè)品種間的差異也不顯著，低鹽處理可促進(jìn)根系生長(zhǎng)，促進(jìn)晉薯16 號(hào)、冀張薯12 號(hào)和克新1 號(hào)新葉數(shù)的增加，推測(cè)低鹽處理可一定程度上誘導(dǎo)馬鈴薯的根系和新葉的生長(zhǎng)，這與張招娟等[10]的研究結(jié)果一致。50 mmol/L 或75 mmol/L 鹽濃度處理對(duì)馬鈴薯脫毒苗影響明顯，且4 個(gè)品種間農(nóng)藝性狀差異顯著，故50 mmol/L 或75 mmol/L 濃度可作為馬鈴薯脫毒苗耐鹽性品種（系）的鑒別濃度，且青薯9 號(hào)的各農(nóng)藝性狀受到影響較大，晉薯16 號(hào)最小，表明晉薯16 號(hào)耐鹽能力較強(qiáng)；青薯9 號(hào)耐鹽能力較弱。100 mmol/L 鹽濃度下馬鈴薯脫毒苗出現(xiàn)不生根、無(wú)新葉甚至褐化的現(xiàn)象，可認(rèn)為該濃度是馬鈴薯脫毒苗生長(zhǎng)停滯的臨界濃度。綜合表明，晉薯16號(hào)對(duì)鹽脅迫耐受性較好，青薯9 號(hào)較弱。在山西省高鹽堿地馬鈴薯產(chǎn)區(qū)有較高的推廣價(jià)值。

張景云等[11]研究認(rèn)為，SOD 活性和POD 活性可作為間接指標(biāo)評(píng)價(jià)馬鈴薯耐鹽性。白江平等[12]報(bào)道鹽脅迫使馬鈴薯試管苗SOD 和CAT 活性增加。KEYVAN 等[13]研究認(rèn)為，鹽脅迫提高了馬鈴薯POD活性。鹽脅迫下植物會(huì)產(chǎn)生大量活性氧，抗氧化防御系統(tǒng)是植物抗脅迫的途徑之一[14]，SOD、POD 和CAT參與植物的抗氧化防御系統(tǒng)。本研究結(jié)果表明，SOD 和POD 活性整體上呈上升趨勢(shì)，克新1 號(hào)和青薯9 號(hào)CAT 活性下降而晉薯16 號(hào)和冀張薯12 號(hào)CAT 活性小幅上升。推測(cè)SOD、POD 和CAT 并非在在同一時(shí)間內(nèi)起作用，CAT 的響應(yīng)效果較慢，與李青等[15]研究結(jié)果一致。