劉艷菊 徐玉芬 賈效成

(1中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院椰子研究所海南文昌571339;2海南省熱帶油料作物生物學重點實驗室海南文昌571339)

油茶（Camellia vietnamensis）是山茶科山茶屬（CamelliaL.）植物，為中國南方主要的經(jīng)濟林木，與椰子、油棕和油橄欖并稱為世界四大木本食用油料樹種［1］。中國是油茶的主要產(chǎn)區(qū)，主要分布于長江流域以南地區(qū)，除此之外，越南、緬甸、泰國、馬來西亞和日本也有少量分布［2］。海南島是中國油茶資源分布的最南緣，具有種植和利用油茶的悠久歷史［3］。海南稱本地油茶果為“山柚”，其茶籽油為“山柚油”，該油具有廣泛的用途與神奇的功效，被海南人民視為珍品［4］。油茶可作良好的生態(tài)林，同時，也是農(nóng)林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調整、精準扶貧的重要經(jīng)濟作物，具有很高的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益［5］。

植物逆境脅迫分為生物脅迫和非生物脅迫，鹽脅迫是非生物脅迫的一種。中國有近15億畝（1畝＝667m2）鹽堿地，海南有1 800多公里海岸線，有的濱海灘涂因含鹽量高而利用率低。尤其是2014年17級超強臺風“威馬遜”、13級臺風“海鷗”引起海水倒灌，導致海南4萬多畝良田呈鹽漬化。因此，了解鹽脅迫對植物生理生化的影響，對明確鹽脅迫的作用機理和提高植物的抗鹽性有重要意義。

油茶抗逆性的研究多集中在抗旱和抗寒等方面［6-7］。有關鹽脅迫對油茶生理生化特性影響的研究報道甚少。本研究以18個月盆栽油茶幼苗為試驗材料，研究不同濃度NaCl脅迫對油茶幼苗生長、質膜透性、可溶性糖、脯氨酸、丙二醛（MDA）、SOD酶、POD酶和離子吸收與分配變化情況的影響，明確油茶對鹽脅迫的生理響應特征，以期為了解鹽脅迫對油茶的影響奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗所用的油茶材料取自海南省文昌市中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院椰子研究所育苗基地，品種為熱研1號，18個月生嫁接苗。

1.2 方法

1.2.1 育苗方法

采用花盆（內口徑21.5 cm，高19.5 cm）育苗，栽培基質由蛭石、珍珠巖按質量比為1∶3混合而成，每盆1株幼苗。

1.2.2 試驗設計

每天注入定量的1/2 Hoagland營養(yǎng)液，保證幼苗正常生長；待其長勢健壯后，在Hoagland營養(yǎng)液中添加不同質量的NaCl，配制成5個NaCl濃度梯度［0（CK）、100、200、400、800 mmol/L］，每個處理3個重復；將1 L含不同NaCl濃度梯度的Hoagland營養(yǎng)液分別倒入對應的育苗盆，每隔3 d更換一次以維持鹽處理濃度；連續(xù)處理20 d后，取心葉外圍第3、4片葉進行相關指標的測定。

1.2.3 指標測定

1.2.3.1 生長指標

幼苗土面到頂端新芽芽尖的距離為株高，鹽處理前和處理20 d后分別測量單株幼苗的株高，其差值即為株高生長量；全株收獲洗凈后將地上部分（莖葉）和地下部分（根）分開，于110℃烘箱殺青15 min，以80℃烘干至恒質量；每一單株莖葉干質量和根干質量的總和即為全株干質量，每一單株根干質量與莖葉干質量的比值即為根冠比。

1.2.3.2 生理指標的測定

可溶性蛋白質含量測定采用考馬斯亮藍G-250法，可溶性糖含量采用蒽酮比色法［8］，過氧化氫（H2O2）含量采用硫酸鈦法［9］，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法［10］，脯氨酸含量測定采用磺基水楊酸法［11］，質膜透性測定采用電導法［12］，超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）活性應用南京建成試劑盒進行測定；吸光值利用日本島津UV-2600紫外分光光度計測定。

Na+、K+和Ca2+含量測定取幼苗根、莖、葉樣品烘干（80℃）并粉碎研磨后過篩；采用消煮法［13］，取0.10 g烘干樣品，經(jīng)灰化、消煮和定容后，用原子吸收分光光度計測定Na+、K+和Ca2+含量，每個處理重復3次。

1.2.4 統(tǒng)計分析

用Excel 2010進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和制圖，用DPS 7.05軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 NaCl脅迫對油茶幼苗生長和生理指標的影響

2.1.1 NaCl脅迫對油茶幼苗生長指標的影響

由表1可知，不同濃度NaCl處理對油茶幼苗株高增加量、全株干質量和根冠比的影響不同。低濃度NaCl處理下，株高呈增加趨勢，100、200、400 mmol/L NaCl處理的株高明顯增加（p＜0.05），與CK相比，分別增加35.91%、45.31%、78.37%；800 mmol/L NaCl處理的株高增加量顯著降低（p＜0.05），與CK相比減少13.47%。全株干質量變化趨勢與株高相類似，在低濃度NaCl處理下呈增加趨勢，在800 mmol/L NaCl處理下全株干質量顯著降低（p＜0.05），與CK相比減少16.3%。不同濃度NaCl處理的根冠比值均顯著增加（p＜0.05），其中400 mmol/L NaCl處理的增加量最高，與CK相比，增加213.79%。與CK相比，100 mmol/L NaCl處理的油茶幼苗株高增加量、全株干質量和根冠比均顯著增加（p＜0.05），分別增長35.91%、49.33%和96.55%。說明一定濃度的NaCl處理促進油茶幼苗生長，尤其是根的生長。

2.1.2 NaCl脅迫對油茶幼苗生理指標的影響

由表2可看出，NaCl脅迫處理下油茶幼苗的7個生理指標均受到不同程度的影響。與CK相比，100 mmol/L NaCl處理的葉片可溶性蛋白含量變化不大；隨著NaCl濃度的增大，葉片可溶性蛋白含量顯著增加（p＜0.05），800 mmol/L NaCl處理的增加量最大，與CK相比，增加29.49%。僅有100 mmol/L NaCl處理的油茶幼苗相對含水量明顯增加；而隨著NaCl濃度的增大，葉片相對含水量呈現(xiàn)顯著下降趨勢，400和800 mmol NaCl處理與CK相比，分別減少73.13%和83.81%。油茶幼苗葉片中可溶性糖含量隨著NaCl濃度的增加而增加，其中100、200 mmol/L NaCl處理下葉片中可溶性糖含量差異不顯著（p＞0.05），但與CK相比，均顯著增加（p＜0.05）；400、800 mmol/L NaCl處理下葉片中可溶性糖含量與對照相比差異顯著（p＜0.05），分別是CK的3.93、5.90倍。

表1 NaCl脅迫對油茶幼苗3個生長指標的影響

0～200 mmol/L NaCl處理下，幼苗葉片質膜透性呈增加趨勢；400 mmol/L NaCl處理下質膜透性較小，200 mmol/L NaCl處理顯著下降（p＜0.05），減少10.5%；800 mmol/L NaCl處理下的葉片質膜透性最大，是CK的1.93倍，是400 mmol/L NaCl處理的1.71倍。0～200 mmol/L NaCl處理下油茶幼苗葉片MDA含量雖略有增加但變化不大；但隨著NaCl濃度的增加，MDA含量顯著增加（p＜0.05），800 mmol/L NaCl處理是CK的1.86倍。0～200 mmol/L NaCl處理下，葉片中脯氨酸含量呈先增加后降低的趨勢，分別是CK的1.35、1.17倍；400 mmol/L NaCl處理的葉片脯氨酸含量與200 mmol NaCl相比略增加，與100 mmol/L NaCl相比略有下降，比CK增加24.65%；在800 mmol/L NaCl處理下達到最大，比CK增加242.41%。0～400 mmol/L NaCl處理下油茶幼苗葉片H2O2含量呈逐漸增加趨勢，在400 mmol/L NaCl處理下達到最大，是CK的3.01倍。

表2 NaCl脅迫對油茶幼苗7個生理指標的影響

抗氧化酶SOD、POD在ROS清除過程中發(fā)揮重要作用［14］。由圖1可知，隨著NaCl濃度的增加，油茶幼苗葉片中SOD、POD活性均呈上升趨勢，在800 mmol/L NaCl處理下達到最高，分別是CK的1.67倍 和3.93倍。100和200 mmol/L NaCl處 理 下的SOD活性差異不顯著，但分別較CK增加12.23%、17.20%。

圖1 鹽脅迫對油茶幼苗SOD、POD活性變化的影響

2.1.3 NaCl脅迫對油茶幼苗離子吸收與分配的影響

由表3可以看出，NaCl脅迫促進油茶幼苗植株內Na+的積累。NaCl脅迫下，根和莖中Na+含量均隨著脅迫程度的增加而顯著增加（p＜0.05），800 mmol/L NaCl處理下二者Na+含量均最高，分別是CK的9.08和40.47倍；葉片中Na+含量在NaCl脅迫下也顯著增加（p＜0.05），其中200 mmol/L NaCl處理的Na+含量最高，為CK的29倍，400與800 mmol/L NaCl處理組間差異不顯著（p＞0.05），分別為CK的22.52和23.24倍。低濃度NaCl脅迫下，油茶幼苗根和莖中Na+含量均低于葉中的；而隨著NaCl濃度升高，莖中Na+含量高于根和葉中。

NaCl脅迫下，油茶幼苗根和莖中K+含量呈現(xiàn)先降低再增加的趨勢，其中800 mmol/L NaCl處理的K+含量最高，比100 mmol/L NaCl處理分別增加85.76%、84.48%。葉中K+含量與根莖相反，呈先增加再降低的趨勢，均高于CK，其中200 mmol/L NaCl處理比CK增加65.34%。不同濃度NaCl脅迫下，葉片中K+含量均比根、莖中高，說明鹽脅迫下K+主要集中于葉片，K+在根和莖中含量相近。

NaCl脅迫下，油茶幼苗根和葉片中Ca2+含量與CK相比均顯著下降，其中800 mmol/L NaCl處理的根中Ca2+含量顯著下降（p＜0.05），與CK相比降低32.08%；葉片中Ca2+含量在100、200、400 mmol/L NaCl處理下變化不明顯，但與CK相比均明顯下降，其中100 mmol/L NaCl處理與CK相比降低38.97%；莖中Ca2+含量除400 mmol/L NaCl處理外均升高（p＜0.05），與CK相比，200 mmol/L NaCl處理的Ca2+含量最高，與CK相比增加24.1%。不同濃度NaCl脅迫下，莖和葉中Ca2+含量均比根中高，說明鹽脅迫下Ca2+主要集中于地上部分。

由表4可知，隨著NaCl濃度的增加，油茶幼苗根、莖、葉中的K+/Na+均呈顯著下降趨勢（p＜0.05）。800 mmol/L NaCl處理下，油茶幼苗根、莖、葉中的K+/Na+均為最低，與CK相比，分別下降86.65%、96.91%和95.31%；而100與200 mmol/L NaCl處理的莖中K+/Na+差異不顯著（p＞0.05）。

與K+/Na+變化趨勢相似，油茶幼苗根、莖和葉的Ca2+/Na+也隨著NaCl濃度的增加呈顯著下降（p＜0.05）。800 mmol/L NaCl處理下，根、莖、葉中的Ca2+/Na+顯著下降，與CK相比，分別降低了92.54%、97.09%和97.12%；200 mmol/L NaCl與100 mmol/L NaCl處理相比，根、莖和葉中Ca2+/Na+差異顯著（p＜0.05），分別顯著降低了21.6%、6.12%和29.19%；400與800 mmol NaCl處理相比，根、莖和葉中Ca2+/Na+差異不顯著（p＞0.05）。

表3 NaCl脅迫對油茶幼苗離子吸收與分配的影響

表4 NaCl脅迫對油茶幼苗K+/Na+和Ca2+/Na+的影響

3 討論與結論

目前，有諸多學者通過研究油茶生理特性變化來評價其抗逆能力，且大多集中于低溫、干旱等逆境條件，關于鹽脅迫對油茶生理特性影響的研究報道較少。本研究表明，經(jīng)100～800 mmol/L NaCl脅迫后，油茶幼苗的生長和生理代謝過程均受到不同程度的影響。100～400 mmol/L NaCl處理的油茶幼苗株高增加量、全株干質量和根冠比均增加，而800 mmol/L NaCl處理的油茶幼苗株高增加量、全株干質量均顯著下降，說明一定濃度的鹽處理能促進油茶幼苗的生長，尤其是根的生長。這與魏秀君等［15］、周瑩等［16］、陳新紅等［17］對海濱木槿、田菁、荊芥幼苗和小麥的研究結果一致。

鹽脅迫下，植物細胞會發(fā)生水分虧缺現(xiàn)象，進而積累可溶性滲透調節(jié)物質，以降低胞內滲透勢，使其在逆境下能吸收水分，維持正常生長［18-20］。本研究結果表明，低濃度NaCl脅迫下油茶幼苗葉片相對含水量略增加，但隨著NaCl濃度的增加，相對含水量顯著下降，油茶幼苗細胞發(fā)生失水現(xiàn)象?？扇苄缘鞍?、可溶性糖和脯氨酸是植物細胞內重要的滲透調節(jié)物質，能夠增加細胞滲透性，提高植物耐鹽能力。有研究發(fā)現(xiàn)，可溶性蛋白是評價植物耐鹽性的重要指標之一，鹽脅迫下可溶性蛋白含量越高，表明其代謝能力越強［21］?？扇苄蕴菍毎つ芷鸬奖Ｗo作用［22］。鹽脅迫下紅葉石楠脯氨酸含量顯著增加［23］。本研究結果表明，在200～800 mmol/L NaCl處理下，油茶幼苗可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量較CK均有增加，表明NaCl脅迫下油茶幼苗通過合成滲透調節(jié)物質來提高其耐鹽能力。H2O2作為相對穩(wěn)定的活性氧分子，參與調控鹽、低溫等多種非生物脅迫及生物脅迫［24-25］，被認為是植物耐受鹽脅迫的信號分子［26-28］。本研究表明，100～400 mmol/L NaCl處理的葉片H2O2含量隨NaCl濃度的增加而呈上升趨勢，而800 mmol/L NaCl處理的H2O2含量與400 mmol/L NaCl處理相比明顯下降。說明一定濃度NaCl脅迫可刺激油茶幼苗發(fā)生氧化脅迫，產(chǎn)生大量氧化產(chǎn)物。

鹽脅迫對植物傷害的最敏感部位和原初位點是膜系統(tǒng)［29］。鹽脅迫下植物積累大量的活性氧自由基［30］，引發(fā)膜脂過氧化，導致MDA含量增加［31-32］和細胞內電解質外滲，即質膜透性增加［33］，且質膜透性隨鹽濃度增加呈上升趨勢［16］。本研究發(fā)現(xiàn)，隨NaCl濃度增加，質膜透性較CK均有增加，并且800 mmol NaCl處理下葉片質膜透性達到最大，是CK的1.93倍。這與李倩等［34］、劉會超等［35］對燕麥、三色堇的研究結果一致。

SOD、POD在植物體內活性氧清除過程起重要作用［14］［18］。SOD主要作用是在細胞酶系統(tǒng)中清除超氧自由基O2-，將其分解為H2O2；而POD能催化分解H2O2，當SOD活性升高后產(chǎn)生大量H2O2，POD活性也上升，更好地促進分解H2O2［36］。本研究中，隨NaCl濃度的增加，油茶幼苗葉片SOD、POD活性呈上升趨勢，在800 mmol/L NaCl處理下二者活性皆達到最大值。說明鹽脅迫可誘導油茶幼苗SOD、POD活性增強，減少氧化傷害，從而維持油茶幼苗正常生長。

鹽脅迫對植物的傷害包括滲透脅迫和營養(yǎng)虧缺，及過量吸收的鹽離子對組織細胞造成的離子毒害，能引起細胞膜透性發(fā)生變化，影響礦質離子的選擇吸收和運輸，破壞離子平衡，進而影響植株的生長和發(fā)育［37-38］。離子區(qū)隔化是耐鹽植物維持生理活躍區(qū)域細胞離子平衡的途徑之一［39］。側伯幼苗根中Na+含量均高于莖和葉［40］。本研究發(fā)現(xiàn)，隨NaCl濃度的增加，Na+在油茶幼苗各部位不斷積累，100、200 mmol/L NaCl處理下，Na+含量表現(xiàn)為葉＞莖＞根，而在400、800 mmol/L NaCl處理下，Na+含量表現(xiàn)為莖＞葉＞根。說明根吸收的Na+多數(shù)運往地上部分，在莖和葉中積累，這與李玉梅等［41］、周瑩等［16］對牛疊肚、荊芥的研究結果一致。葉片中Na+過量積累會抑制油茶幼苗的生長發(fā)育，使其發(fā)生離子毒害，這也是高鹽脅迫下油茶幼苗葉片干枯的原因。

鹽脅迫下，Na+和K+在植物體內的分布情況，可反映植物潛在的耐鹽能力。研究表明，鹽脅迫會增加植物體內Na+含量和減少K+、Ca2+［42］，影響細胞Na+、K+離子通道的正常運行，進而引發(fā)植物體的代謝紊亂［43-45］。耐鹽種質可通過離子的選擇性吸收和運輸更好地限制Na+積累，減少K+、Ca2+的流失，從而維持體內K+/Na+和Ca2+/Na+平衡［30，46-49］。

K+在調控植物體內離子平衡、細胞膨壓、滲透調節(jié)、光合作用和蛋白質合成等方面發(fā)揮著重要作用［50］。本研究發(fā)現(xiàn)，NaCl脅迫下油茶幼苗不同部位K+含量表現(xiàn)不同，莖和根中的K+含量在100和200 mmol/L NaCl處理下均比CK低，而在較高濃度NaCl（400、800 mmol/L）處理下莖和根中K+含量上升；葉片中K+含量隨NaCl濃度的增加呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢，但均比CK含量高。油茶幼苗在較低濃度NaCl處理下，K+含量均表現(xiàn)為葉＞莖＞根。隨NaCl濃度的增加，油茶幼苗各部位的K+/Na+均呈下降趨勢，葉片中K+/Na+均高于莖和根。說明NaCl脅迫抑制油茶幼苗對K+的吸收和運輸，葉片中K+、K+/Na+均高于根和莖。

Ca2+是植物生長必需的營養(yǎng)元素，能維持細胞膜和膜蛋白的穩(wěn)定，對植物適應逆境條件起著重要作用［51］。Ca2+參與離子毒害和滲透脅迫的調控，能降低Na+含量，進而維持離子平衡［52］。本研究發(fā)現(xiàn)，油茶幼苗根和葉的Ca2+含量均隨著NaCl增加呈下降趨勢，而莖中Ca2+含量除400 mmol/L NaCl處理外均比CK顯著升高。莖和葉中Ca2+含量高于根，說明鹽脅迫主要影響油茶幼苗根系對Ca2+的吸收，而對Ca2+的運輸影響較小。隨著NaCl濃度的增加，油茶幼苗根和莖的Ca2+/Na+均呈顯著下降趨勢；而葉片中Ca2+/Na+呈先降低后上升的變化趨勢，均比CK明顯下降。葉片和莖的Ca2+/Na+均比根中的高。本研究表明，NaCl脅迫下，油茶幼苗葉片中的K+和Ca2+含量始終高于根或莖，這對于維持植株細胞膜穩(wěn)定性和光合作用有重要意義。

綜上所述，不同濃度NaCl處理對油茶幼苗生長有不同的影響，較低濃度NaCl處理的油茶幼苗株高增加量、全株干質量、根冠比均增加，高濃度NaCl處理的株高增加量和全株干質量顯著下降。隨著NaCl濃度增加，油茶幼苗的可溶性蛋白、可溶性糖、MDA、H2O2含量、質膜透性、脯氨酸含量和SOD、POD活性均呈增加趨勢，相對含水量則呈先升高后降低的變化趨勢。鹽脅迫下，油茶幼苗不同部位Na+、K+和Ca2+均呈不同程度變化。Na+大量積累，表現(xiàn)為葉＞莖＞根。根和莖中K+含量呈先降低后增加趨勢，葉片中積累較多的K+。而莖中Ca2+含量僅在100、200和800 mmol/L NaCl處理下比CK高。

本研究結果表明，低濃度（100 mmol/L）NaCl脅迫下，油茶幼苗株高增加量、全株干質量、根冠比、相對含水量、可溶性糖含量均增加，葉片SOD、POD活力增強，葉片中K+含量大幅提高，以抵御鹽脅迫對幼苗的傷害，進而維持植株的正常生長。油茶幼苗對低濃度的鹽脅迫有一定耐受能力。