武 迪，張 鋒,2，隋春瑩，師君慧，萬雪潔，劉義國，韓 偉，師長海

（1青島農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，山東省旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)重點實驗室，山東 青島 266109；2中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，長春 130102；3山東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，濟南 250100）

0 引言

土壤鹽漬化是限制中國耕地利用、影響作物產(chǎn)量的重要因素之一。當前中國約有3670萬hm2鹽堿地，加之不合理利用土地使得土壤鹽漬化的面積趨于增加，土壤鹽漬化將會造成作物嚴重減產(chǎn)[1]，因此，開發(fā)利用鹽堿土的生產(chǎn)潛力越發(fā)重要。土壤中鹽分主要以滲透和離子效應(yīng)等方式影響出苗，造成細胞難以進行正常的生理代謝，從而導致植物出苗緩慢，長勢弱，直接造成作物減產(chǎn)[2]。通過施加外源物質(zhì)以提高作物的抗逆性是一種行之有效的途徑。

棉花黃萎菌-大麗花輪枝孢(Verticillium dahliae)Asp f2類蛋白(VDAL)為大麗花輪枝孢的外泌蛋白，是煙曲霉(Aspergillus fumigatus)f2類鋅離子結(jié)合蛋白[3]，可以通過生物發(fā)酵工藝，將棉花黃萎病Vd146菌系VDAL146蛋白制備成蛋白干粉獲得[4]。VDAL作為一種免疫激活蛋白，能夠大幅調(diào)控細胞分裂素、茉莉酸及油菜素內(nèi)酯等八種激素信號途徑中的關(guān)鍵基因，可與植物胞內(nèi)E3連接酶直接互作并激活PTI（胞外）及ETI（胞內(nèi)）免疫反應(yīng)，提高作物對逆境及病害的免疫能力[5-8]。

海藻寡糖(algal oligosaccharides,AOS)是由海藻酸鈉降解而來的一類聚合度為2 ～10的小分子化合物，可以有效的促進植物生長，提高植物的抗逆能力[9]。Liu等[10]的研究表明，葉面噴施海藻寡糖能夠增加番茄葉片脯氨酸和可溶性糖的含量，降低丙二醛(MDA)的積累，增強相關(guān)酶的活性，以此來提高番茄的抗旱性。海藻寡糖也可以通過誘導抗氧化酶活性的提高，維持氧自由基的產(chǎn)生和消除平衡，減少膜脂過氧化產(chǎn)物MDA的產(chǎn)生，細胞膜的生物功能能夠得到有效的保護[11]。王晨霞等[12]發(fā)現(xiàn)，利用AOS浸種處理玉米，促進了鹽脅迫條件下玉米種子的萌發(fā)和根的生長，提高其耐鹽能力。同樣，汪有元等[13]研究表明，利用海藻酸鉀處理棉籽，在鹽脅迫條件下，可以促進棉花幼苗根的生長。

小麥是中國重要的糧食作物，也是濱海中輕度鹽堿土壤上重要的栽培作物之一。出苗期至分蘗期是冬小麥一生中的重要生育階段，對鹽脅地小麥建成合理群體，保證產(chǎn)量穩(wěn)定具有重要意義。為探究VDAL和AOS對緩解小麥苗期鹽脅迫的效應(yīng)及其機理，本試驗采用鹽堿土盆栽法，研究VDAL和AOS拌種對鹽堿土冬小麥形態(tài)特性和生理特性的影響，以期為鹽堿地小麥生產(chǎn)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗供試品種為‘青麥6號’。分別以大麗輪枝孢Asp f2類蛋白溶液(0.8%，VDAL)、海藻寡糖(0.1%，AOS)和蒸餾水50 mL(CK)浸潤300 g精選的小麥種子，攪拌均勻，室溫下放置6 h后播種。

試驗在防雨棚內(nèi)開展，采用種植箱土培法，將拌種后的小麥種子等倍行距(8 cm)播種于規(guī)格相同的白色塑料種植箱(60 cm×54 cm×44cm)中，種植箱中按照30 g/m3混拌尿素做基肥，每處理3個種植箱重復，播種后澆等量清水，至箱土充分濕潤。栽培土取自東營黃河三角洲小麥-玉米輪作體系農(nóng)田的耕層，土壤含鹽量為3.2‰，有機質(zhì)11.6 g/kg、全氮1.26 g/kg、堿解氮91.62mg/kg、有效磷5.93mg/kg、速效鉀212.05mg/kg、pH 8.24。于小麥三葉一心期取樣，測定形態(tài)及生理指標。

1.2 指標測定方法

三葉一心期時每種植箱挖取連續(xù)的20株，用蒸餾水沖洗干凈，10株用于測定形態(tài)指標。另外10株，分為地上部（葉）和地下部（根），放在105℃烘箱內(nèi)殺青30 min，之后于80℃下烘干至恒重，稱取干重，計算根冠比。

光合色素含量采用95%乙醇研磨浸提法；丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法測定；可溶性糖采用蒽酮比色法測定；脯氨酸積累量采用水合茚三酮顯色法測定；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍四唑光還原法測定；過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創(chuàng)木酚法測定[14]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)整理，使用DPS7.05軟件對所得數(shù)據(jù)進行方差分析和Duncan新復極差法多重比較(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 VDAL和AOS拌種對鹽堿土小麥生物量的影響

與CK相比，VDAL和AOS拌種處理的株高分別增加了23.7%和21.2%，且差異顯著，VDAL和AOS拌種明顯改善了小麥幼苗生長；與CK相比，VDAL和AOS處理，均能顯著增加葉片和根系干重，其中，VDAL和AOS拌種處理的葉干重分別較對照增加36.4%和42.4%；而且VDAL和AOS拌種的小麥苗期根冠比顯著高于對照（表1）。

表1 拌種處理對小麥苗期生物量的影響

2.2 VDAL和AOS拌種對鹽堿土小麥光合色素含量的影響

由表2可見，VDAL和AOS拌種處理對鹽脅迫下小麥葉片的葉綠素b和葉綠素a/b值沒有顯著影響；而AOS拌種處理的葉綠素a、葉綠素a+b和類胡蘿卜素含量分別對照高55.9%、14.6%和33.2%，且差異顯著；VDAL的上述指標與對照間無差異。

表2 拌種處理對小麥苗期葉片葉綠素含量的影響

2.3 VDAL和AOS拌種對鹽堿土小麥苗期葉片丙二醛及滲透調(diào)節(jié)物含量的影響

丙二醛是細胞質(zhì)膜過氧化的產(chǎn)物，可以指示脅迫條件下植物受傷害的程度[15]。對照處理的麥苗MDA含量分別較VDAL和AOS拌種處理的高132.3%和74.5%，且差異顯著；兩個拌種處理相比較，AOS拌種處理的MDA含量顯著高于VDAL拌種處理（圖1）。

圖1 拌種處理對鹽脅迫小麥苗期丙二醛含量的影響

植物在遇到逆境脅迫時會積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，降低細胞滲透勢，從而提高抵御逆境的能力[11]。VDAL拌種處理較對照顯著增加了小麥Pro含量，而AOS拌種處理對小麥Pro含量沒有影響；VDAL和AOS拌種處理小麥葉片的可溶性糖含量分別比對照增加了25.9%和33.8%，且差異顯著。VDAL與AOS拌種處理間的脯氨酸和可溶性糖含量差異均不顯著（圖2）。

圖2 拌種處理對鹽脅迫小麥苗期葉片脯氨酸(a)及可溶性糖(b)含量的影響

2.4 VDAL和AOS拌種對鹽堿土小麥苗期抗氧化酶活性的影響

在逆境脅迫下，為了清除體內(nèi)的氧自由基，植物可以通過提高體內(nèi)的抗氧化酶活性來維持活性氧平衡，減少氧化損傷[11]。與對照相比，VDAL和AOS拌種處理對鹽脅迫下小麥的SOD酶活性沒有顯著影響；而VDAL和AOS拌種處理小麥的POD活性分別較對照高29.5%和33.9%，且差異均顯著。VDAL和AOS拌種處理間的SOD和POD活性無差異（圖3）。

圖3 拌種處理對小麥SOD酶活性(a)和POD酶活性(b)的影響

3 討論

在小麥出苗至分蘗期受鹽脅迫導致出苗率低，分蘗少，最終導致后期群體不足是鹽堿地小麥產(chǎn)量低的重要因素之一。研究提高小麥苗期耐鹽能力的方法，對鹽堿地小麥生產(chǎn)具有實際指導意義。

3.1 VDAL和AOS拌種對鹽脅迫下小麥生長發(fā)育的影響

鹽脅迫會對植物產(chǎn)生一定的影響，特別當鹽脅迫程度加大時，會抑制植物的生長，植物生長指標的變化可以反應(yīng)耐鹽能力的程度[16]。作物幼苗的形態(tài)建成，關(guān)系著后期作物的生長發(fā)育和最終產(chǎn)量。大量研究表明，施加外源物質(zhì)可以提高植物的抗逆能力。翁亞偉等研究表明在鹽脅迫下，小麥的苗長顯著降低[17]，而張倩等發(fā)現(xiàn)，噴施水楊酸可以緩解鹽脅迫對小麥生長的抑制作用[18]。海藻寡糖作為一種功能性寡糖，可以提高玉米幼苗的耐鹽能力，促進玉米幼苗的生長[19]。本研究表明，利用VDAL和AOS拌種處理，顯著增加了小麥的株高。生物量是植物應(yīng)對外界環(huán)境變化的直接指標[20]。丁順華等發(fā)現(xiàn)，海藻寡糖可以顯著提高鹽脅迫下小麥幼苗鮮重[21]。在本研究中，VDAL和AOS拌種均可顯著提高小麥葉片和根系的干重，同時根冠比也顯著提高，這說明VDAL和AOS緩解了鹽脅迫對小麥根系的傷害，促進小麥生長提高了根冠比，這與張倩等的研究結(jié)果相似[18]。

葉綠素植物進行光合作用時的主要色素，而鹽脅迫會對葉綠體微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷，導致光合色素含量減少，從而影響植物光合作用正常進行，最終導致植物不正常生長，嚴重時導致死亡[23-24]。植物免疫激活蛋白能夠誘導產(chǎn)生植物信號轉(zhuǎn)導物質(zhì)，激活植物進行信號傳遞途徑，提高植物自身防衛(wèi)系統(tǒng)和生長發(fā)育系統(tǒng)，提高自身抗逆性，促進光合作用[7]。VDAL作為一種植物免疫激蛋白，在本試驗中對鹽脅迫下小麥葉片的光合色素沒有顯著的提高作用，與上述研究的不一致，這可能與VDAL施用方式及施加濃度有關(guān)。本試驗中，在鹽脅迫條件下，利用AOS拌種處理可以顯著提高小麥的葉綠素a，葉綠素a+b及類胡蘿卜素含量，這與Craigie等[25]的研究結(jié)果相似，他們認為施加海藻寡糖可以顯著提高小麥功能葉葉綠素含量和凈光合速率，提高小麥的抗逆性。

3.2 VDAL和AOS拌種對鹽脅迫下小麥抗逆生理的影響

丙二醛含量的高低反映作物細胞膜結(jié)構(gòu)的損毀程度及抗氧化能力，可以指示植物的受脅迫程度[26]。本研究中，對照的丙二醛含量顯著低于VDAL和AOS拌種處理，表明研究條件下的盆土含鹽量對小麥造成了傷害，導致了質(zhì)膜氧化傷害，而2個拌種處理對緩解這種損傷起到了作用，且VDAL的效果要優(yōu)于海藻寡糖。

植物在遭受逆境脅迫時，可以通過體內(nèi)脯氨酸、可溶性蛋白累積，提高細胞原生質(zhì)濃度，降低細胞滲透勢，提高細胞保水能力，維持原生質(zhì)濃度的相對平衡，來緩解逆境脅迫[10,27]。在本研究鹽脅迫下，海藻寡糖拌種提高了小麥Pro的含量，而VDAL拌種促進了小麥苗體內(nèi)可溶性糖和脯氨酸的產(chǎn)生與積累，由此推斷，它們的積累有效的促進了細胞吸水，是緩解滲透脅迫危害的途徑之一，這與在玉米上研究結(jié)果相似[19]。

在受到脅迫時，植物體內(nèi)的氧自由基提高，會導致離子比例和穩(wěn)態(tài)失衡，細胞膜膜脂過氧化程度加劇，抑制多種生理代謝過程，對植物造成損害[11]，而這些自由基主要依靠植物體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)（SOD、POD等）來清除。在低溫脅迫條件下，外源海藻寡糖可以提高玉米幼苗根系內(nèi)的抗氧化酶活性[28]。而噴施VDAL可以提高作物抗氧化酶活性，增強抗旱能力，提高作物品質(zhì)[29]。本研究中，施用VDAL和AOS拌種，可以顯著提高小麥POD活性，這可能是本研究條件下小麥減輕脅迫傷害的另一個途徑。這與丁順華等的研究結(jié)果不同，他們發(fā)現(xiàn)海藻寡糖能提高處于鹽脅迫下小麥幼苗的SOD活性[21]，這可能與試驗材料和海藻寡糖的施用方式的差異有關(guān)。

本研究中外源活性物質(zhì)是通過拌種的方式應(yīng)用到鹽堿地小麥種植過程，小麥生育后期施用的效果還需要通過葉面噴施或者根施的方式進一步驗證。本研究盆栽所用土壤來自黃河入海口區(qū)域農(nóng)田，其鹽堿成分與其他地區(qū)鹽堿地存在差異，因此，本研究的結(jié)果對黃河三角洲鹽堿地有指導意義，其他區(qū)域可以參照本研究結(jié)果做進一步研究。

4 結(jié)論

在鹽脅迫條件下，VDAL和AOS拌種可以緩解鹽脅迫對小麥根系的傷害，促進地上部伸長，分別使麥苗莖葉干重提高36.4%和42.4%。VDAL和AOS可能通過穩(wěn)定光合色素含量，促進脯氨酸和可溶性糖積累，提高POD活性（分別較對照高29.5%和33.9%）來緩解鹽脅迫，提高麥苗耐鹽性。因此，在黃河三角洲小麥種植中，可以使用VDAL和AOS拌種。