徐 婷,李鎖丞,王海江,董紅業(yè),李 強,柳延濤

(1.石河子大學 農學院,新疆石河子 832000;2.新疆農墾科學院 作物研究所,新疆石河子 832000;3.新疆農業(yè)科學院 經濟作物所,烏魯木齊 830091)

土壤鹽漬化已成為當今世界面臨的重要環(huán)境問題[1]。中國可利用鹽堿地面積為6.7×106hm2,是鹽堿地大國之一[2]。新疆鹽漬土分布面積廣,占全國鹽漬土總面積的1/3,其中鹽漬化耕地面積占灌區(qū)耕地總面積的32.07%[2-3],嚴重影響了作物的生長發(fā)育,已成為降低作物產量和品種,制約農業(yè)發(fā)展的主要生態(tài)因素之一[4-5]。2019年新疆花生種植面積超過6 666.67 hm2,單位面積產量達4 071.59 kg·hm-2,可作為出口物資。隨著經濟發(fā)展,人民生活水平日益提高,花生的需求量不斷增加,由于可利用耕地面積不增加,油料作物與糧棉作物必然會出現爭地矛盾,為避免矛盾發(fā)生,種植鹽堿地花生是提高鹽堿地利用率、促進花生產業(yè)可持續(xù)發(fā)展和解決當今食用油問題的有效途徑[6]。

植物在鹽堿脅迫下生長發(fā)育受到抑制[7]。前人對鹽堿脅迫下植物的生理特性做了相應研究,發(fā)現隨著脅迫濃度的增加,花生、棉花、油菜、小麥、玉米等作物生長發(fā)育緩慢,莖葉干質量和鮮質量顯著降低,根長減小[8-13]。鹽堿脅迫下植物細胞內積聚了大量的活性氧,體內清除活性氧系統(tǒng)受損,膜結構被破壞,為抵御活性氧損傷,植株通過一系列的反應機制來減輕鹽堿脅迫帶來的危害[14]。研究表明小麥幼苗、野生杏樹隨鹽脅迫濃度增加體內活性氧清除系統(tǒng)被激活[15-16],SOD和POD活性提高,‘花育25號’和‘花育20號’SOD及CAT 活性下降[6],且高濃度鹽脅迫下高耐鹽型和耐鹽性品種根系SOD和POD活性較高[17]。藜麥、棉花、小麥、湖南稷子和石竹的MDA和脯氨酸含量逐漸增加[4,14-15,18-19]。花生的鹽堿脅迫響應機制與其他作物存在差異,雖然前人對花生耐鹽性的研究做了大量研究,但主要集中在萌發(fā)期單鹽脅迫下發(fā)芽特性的差異和苗期單鹽脅迫下花生生理特性及產量的變化,對于苗期花生對不同鹽堿類型及脅迫濃度的生理響應和不同耐鹽性花生品種間生理響應差異的相關研究較少。本試驗以前期篩選的耐鹽堿品種‘益花1號’和‘花育25號’,鹽堿敏感品種‘花育39號’‘豫花37號’和‘汾花1號’為試驗材料,通過對比3種鹽堿類型5種脅迫濃度下花生生長指標和生理指標的差異,分析花生幼苗對鹽堿脅迫的生理響應,為闡釋花生耐鹽堿機理,選育耐鹽堿花生品種提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

材料如表1所示。

表1 供試品種及供應單位Table 1 Tested varieties and suppliers

1.2 試驗方法

試驗設置NaCl、NaHCO3和NaCl+NaHCO3(1∶1)3種鹽堿類型,4種脅迫濃度,分別為0.30%、0.60%、0.90%和1.20%(質量分數),對照0%(CK)為蒸餾水,每個處理設置3組重復。各品種選取25粒大小均一,健康飽滿的種子,10% H2O2處理10 min,蒸餾水沖洗2～3次,吸干水分,備用。發(fā)芽盒高溫滅菌后放置等量清潔、滅菌的鋸末,根據發(fā)芽床特性分別加入等量對應的脅迫溶液,使其達到飽和含水量的60%～80%。將種子均勻放置于濕潤的鋸末中,粒與粒間距一致,蓋上發(fā)芽盒蓋子,置于晝夜溫度分別為30 ℃和25 ℃,周期分別為12 h和12 h的光照恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)致苗期,培養(yǎng)期間定時補充蒸餾水。苗期各處理分別采樣6株,3次重復,將樣品帶回試驗室清洗并吸干表面殘余水分,取3株測定主根長、地上部與地下部鮮質量和干質量,3株取根尖部位低溫研磨后進行生理指標的測定。

1.3 測定項目

主根長采用直尺測量;地上部鮮質量、地上部干質量、地下部鮮質量、地下部干質量采用千分之一天平稱量;過氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性、過氧化氫酶活性、丙二醛、脯氨酸含量的測定依次采用愈創(chuàng)木酚比色法[20]、氮藍四唑(NBT) 光還原法[20]、紫外吸收法[20]、硫代巴比妥酸法[20]、磺基水楊酸法[21]。

1.4 數據分析

使用 EXCEL 2010和SPSS 19.0 進行數據處理和方差分析,多重比較采用 Duncan’s法,顯著水平為 0.05。利用Origin 2018制圖,所有試驗指標的測定至少為3次重復。

2 結果與分析

2.1 不同鹽堿脅迫對花生主根長的影響

由圖1可以看出,花生主根長隨著3種鹽堿類型脅迫濃度的增加呈下降趨勢。在NaCl脅迫0.30%、0.90%和1.20%濃度下‘益花1號’的主根長均較‘花育25號’‘花育39號’‘豫花37號’和‘汾花1號’高,分別為15.00 、7.83和4.69 cm,其中1.20%濃度下‘花育39號’主根長為0,0.30%濃度下‘豫花37號’和‘汾花1號’主根長差異不顯著,其余品種間差異顯著,0.6%濃度時‘益花1號’‘花育25號’和‘豫花37號’分別與‘花育39號’和‘汾花1號’差異顯著,0.90%濃度‘益花1號’‘花育25號’和‘汾花1號’分別與‘花育39號’和‘豫花37號’主根長差異顯著。NaHCO3脅迫隨著鹽堿濃度增加,各品種主根長顯著降低,0.60%濃度和0.90%濃度下‘益花1號’主根長略高于其余品種,分別為1.93 cm和0.77 cm,當脅迫濃度達到1.20%時各品種主根長均為0, 0.30%濃度‘益花1號’‘花育25號’和‘豫花37號’分別與‘花育39號’和‘汾花1號’差異顯著, 0.90%濃度‘花育39號’和‘汾花1號’分別與其余品種間差異顯著。NaCl+NaHCO3脅迫時各品種主根長急劇下降,當脅迫濃度達到 0.90%時,各品種主根長為0、0.30%和0.60%濃度下‘益花1號’主根長最高分別為6.43 cm和 3.00 cm,其主根長與其余品種差異顯著。說明過高的鹽堿濃度抑制種子根系生長,甚至導致種子不發(fā)芽生根,NaCl+NaHCO3脅迫對根系生長的抑制作用更強。

YH1.益花1號;HY25.花育25號;HY39.花育39號;Y37.豫花37號;N1.汾花1號。不同字母代表0.05水平下差異顯著,下同YH1.Yihua 1;HY25.Huayu 25;HY39.Huayu 39;Y37.Yuhua 37;N1.Fenhua 1.Different letters indicate significant differences at the 0.05 level,the same below圖1 NaCl、NaHCO3和NaCl+NaHCO3(1∶1)不同濃度脅迫下花生主根長Fig.1 Peanut taproot length under different concentrations of NaCl, NaHCO3 and NaCl + NaHCO3 (1∶1)

2.2 不同鹽堿脅迫對花生苗期地上部鮮質量及干質量的影響

如圖2所示,各鹽堿類型脅迫下花生地上部鮮質量和干質量隨鹽堿濃度增加呈緩慢降低趨勢。隨著NaCl脅迫濃度增大,1.20%較0.60%濃度‘益花1號’‘花育25號’‘豫花37號’和‘汾花1號’苗期地上部鮮質量分別降低89.22%、71.65%、83.80%和95.94%,較0.90%濃度分別降低85.03%、32.91%、45.84%和50.42%,且0.30%濃度各品種間鮮質量差異顯著,0.90%濃度‘花育25號’和‘豫花37號’分別與其余品種差異顯著;對于地上部干質量而言,1.20%較 0.30%濃度‘益花1號’‘花育25號’‘豫花37號’和‘汾花1號’苗期地上部干質量分別降低 37.07%、 47.52%、27.99%和91.73%,較 0.60%濃度分別降低7.76%、19.63%、 27.33%和70.48%,較 0.90%濃度分別降低6.22%、 16.26%、5.26%和50.69%,0.30%濃度‘花育39號’‘豫花37號’和‘汾花1號’分別與‘益花1號’和‘花育25號’差異顯著,0.90%濃度‘益花1號’和‘花育25號’分別與‘花育39號’‘豫花37號’和‘汾花1號’差異顯著,0.60%和1.20%濃度各品種間干質量差異顯著。NaHCO3脅迫各濃度下苗期地上部鮮質量呈小幅下降趨勢,0.90%濃度各品種地上部鮮質量分別為 2.69、2.58、1.18、 2.39和1.91 g,‘花育25號’和‘豫花37號’分別與其余品種差異顯著,1.20%濃度各品種地上部鮮質量已均為0,0.30%濃度‘花育25號’‘豫花37號’和‘汾花1號’分別與‘益花1號’和‘花育39號’差異顯著,0.60%濃度‘益花1號’和‘花育25號’分別與其余品種差異顯著;地上部干質量而言,0.90%濃度較0.60%濃度下各品種地上部干質量降低1.48%、30.24%、67.02%、 4.77%和73.67%,‘花育39號’和‘汾花1號’分別與其余品種差異顯著。NaCl+NaHCO3脅迫0.60%濃度各品種地上部鮮質量分別為2.58、1.37、1.19、1.35和1.29 g,0.90%和 1.20%濃度下各品種地上部鮮質量均為0,‘益花1號’與其余品種差異顯著;對于地上部干質量, 0.60%濃度各品種地上部干質量分別降低 0.73、0.68、0.28、0.48和0.44 g,并且‘花育39號’分別與其余品種差異顯著,0.30%濃度時‘益花1號’和‘花育25號’分別與其余品種差異顯著。說明花生幼苗受鹽堿脅迫抑制,生長發(fā)育緩慢,地上部鮮質量及干質量顯著降低。

圖2 NaCl、NaHCO3和NaCl+NaHCO3(1∶1)不同濃度脅迫下花生苗期地上部鮮質量及干質量Fig.2 Aboveground fresh mass and dry mass of peanut seedlings under different concentrations of NaCl,NaHCO3 and NaCl + NaHCO3(1∶1)

2.3 不同鹽堿脅迫對花生地下部鮮質量和干質量的影響

由圖3可知,隨著脅迫濃度的增加,各品種地下部鮮質量及干質量均呈下降趨勢,NaCl脅迫‘益花1號’‘花育25號’‘花育39號’‘豫花37號’和‘汾花1號’在5種脅迫濃度下地下部鮮質量分別為 0.83～1.31 g、0.53～0.99 g、0.31～ 0.57 g、 0.13～ 0.42 g和0.11～0.30 g,0.30%濃度下‘豫花37號’降幅最大為60.25%,‘花育25’號降幅最小為20.12%,0.60%和0.90%濃度時‘花育39號’降幅最大,1.20%時‘花育39號’地下部鮮質量為0,各品種在0.30%濃度時差異達到顯著水平,0.60%濃度時‘益花1號’‘豫花37號’和‘汾花1號’分別與‘花育25號’和‘花育39號’差異顯著,0.90%濃度‘花育25號’‘豫花37號’和‘汾花1號’分別與‘益花1號’和‘花育39號’差異顯著,1.20%濃度‘益花1號’與其余品種差異達到顯著水平;不同濃度下各品種地下部干質量分別為0.08～0.19 g、0.06～0.11 g、 0.03～0.07 g和0.02～0.03 g,0.30%濃度‘花育39號’降幅最大,‘花育25號’降幅最小, 0.60%濃度‘豫花37號’與其余品種差異顯著, 0.90%濃度‘益花1號’‘豫花37號’和‘汾花1號’分別與‘花育25號’和‘花育39號’差異顯著。NaHCO3脅迫不同濃度下各品種的地下部鮮質量分別為0.83～1.31 g、0.20～0.58 g、0.09～ 0.30 g和 0.07～ 0.19 g,0.30%濃度‘花育25號’降幅最小為74.29%,其中‘益花1號’和‘花育25號’分別與其余品種差異顯著,0.60%濃度‘花育39號’分別與其余品種差異顯著,0.90%濃度‘益花1號’‘花育39號’分別與其余品種差異顯著;對于地下部干質量而言,在0.30%、0.60%和 0.90%濃度下各品種的地下部干質量為 0.05～0.09 g、0.02～0.05 g和0.02～0.04 g, 0.60%濃度‘益花1號’和‘花育25號’分別與其余品種差異顯著。NaCl+NaHCO3脅迫0.90%和 1.20%濃度地下部鮮質量和地下部干質量平均為0,各品種在0.30%和0.60%濃度下的地下部鮮質量分別為0.23～0.47 g和0.07～0.42 g,且 0.60%濃度下‘花育39號’分別與其余品種差異顯著。說明鹽堿脅迫不僅抑制花生苗期地上部生長,隨著脅迫濃度增大還對植株根系的生長產生明顯的抑制作用,地下部鮮質量和干質量顯著降低,且NaCl+NaHCO3脅迫對花生苗期地下部鮮質量和干質量影響最大。

圖3 NaCl、NaHCO3和NaCl+NaHCO3 (1∶1)不同濃度脅迫下花生苗期地下部鮮質量及干質量Fig.3 Underground fresh and dry mass of peanut seedlings under different concentrations of NaCl,NaHCO3 and NaCl + NaHCO3 (1∶1)

2.4 不同鹽堿脅迫對花生過氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響

如圖4所示,隨著NaCl脅迫濃度升高,花生根尖POD活性呈現先升高后降低的趨勢,當脅迫濃度達到0.60%時,‘花育25號’‘花育39號’‘豫花37號’和‘汾花1號’POD活性達到峰值,分別為421.68 U·g-1、340.80 U·g-1、421.98 U·g-1和396.00 U·g-1,與對照相比活性分別提高了30.62%、33.65%、 32.89%和48.92%,1.20%時‘花育39號’POD活性為0,當脅迫濃度小于0.60%時POD活性由強到弱依次為‘益花1號’‘花育25號’‘豫花37號’‘汾花1號’和‘花育39號’,而0.90%濃度時POD活性由強到弱依次為‘益花1號’‘花育25號’‘汾花1號’‘豫花37號’‘花育39號’。NaHCO3脅迫當濃度達到 0.30%時‘花育39號’‘豫花37號’和‘汾花1號’POD活性達到峰值,分別為342.03 U·g-1、427.19 U·g-1和421.49 U·g-1,較對照各品種POD活性提高了34.13%、34.53%和 58.51%,0.60%時‘益花1號’和‘花育25號’POD活性先達到峰值后降低,與0%(CK)相較兩個品種POD活性提高了46.78%和49.49%,不同濃度脅迫下POD活性由強到弱依次為‘益花1號’‘花育25號’‘豫花37號’‘汾花1號’‘花育39號’。NaCl+NaHCO3脅迫隨著脅迫濃度增加‘花育25號’‘豫花37號’和‘汾花1號’POD活性呈先升高后降低的趨勢,0.30%時POD活性達到峰值,與0%(CK)相較3個品種POD活性依次提高了33.87%、15.85%和11.66%,POD活性由強到弱依次為‘花育25號’‘豫花37號’‘汾花1號’,而‘益花1號’POD活性則隨著脅迫濃度增加不斷提高,0.90%時最高為530.82 U·g-1,較CK處理提高了57.14%,‘花育39號’隨脅迫濃度增加POD活性不斷降低。

圖4 NaCl、NaHCO3和NaCl+NaHCO3 (1∶1)不同濃度脅迫下花生根尖POD活性和SOD活性Fig.4 POD activity and SOD activity in peanut root tips under different concentrations of NaCl,NaHCO3 and NaCl + NaHCO3 (1∶1)

隨著NaCl脅迫濃度增加‘益花1號’‘花育39號’和‘汾花1號’SOD活性呈先升高后降低的趨勢,0.60%濃度時活性顯著增加并達到峰值,分別為93.41 U·g-1、77.08 U·g-1和84.10 U·g-1,與0%(CK)相較提高了3.58%、5.75%和12.19%,‘花育25號’和‘豫花37號’SOD活性隨著脅迫濃度增加呈下降趨勢,1.20%濃度SOD活性最低分別為83.29 U·g-1和76.97 U·g-1,花育39號SOD活性為0,各品種SOD活性由強到弱依次為‘益花1號’‘花育25號’‘豫花37號’‘汾花1號’‘花育39號’。NaHCO3脅迫隨著脅迫濃度增加各品種SOD活性均呈先增加后降低的趨勢,0.60%濃度時各品種SOD活性達到峰值,較0%(CK)分別提高了4.48%、 4.14%、8.29%、5.39%和14.99%,當脅迫濃度達到 0.90%時SOD活性強弱與NaCl脅迫一致。隨著NaCl+NaHCO3脅迫濃度增加‘花育25號’‘花育39號’和‘豫花37號’SOD活性呈下降趨勢,‘益花1號’和‘汾花1號’SOD活性呈先增加后降低的趨勢,各品種在0.60%濃度時SOD活性強弱與NaCl和NaHCO3脅迫一致。

2.5 不同鹽堿脅迫對花生過氧化氫酶(CAT)活性的影響

如圖5所示,當NaCl脅迫濃度不斷增加各品種CAT活性呈下降趨勢,1.20%濃度時各品種CAT活性最低,其中‘花育39號’CAT活性為0,與0%(CK)相比各品種CAT活性依次降低了50.65%、68.82%、88.58%和79.28%,活性由強到弱依次為‘益花1號’‘花育25號’‘豫花37號’‘汾花1號’‘花育39號’。NaHCO3脅迫濃度增加CAT活性先小幅升高再降低,1.20%濃度各品種CAT活性均為0,與0%(CK)相比,0.90%濃度下各品種CAT活性分別降低了18.42%、 4.09%、29.37%、26.11%和53.72%。NaCl+NaHCO3脅迫不同濃度下CAT活性變化趨勢與NaCl脅迫一致,與0%(CK)相較0.60%濃度下CAT活性分別降低了26.17%、29.35%、 36.27%、39.06%和83.25%,活性由強到弱排序與NaCl脅迫和NaHCO3脅迫一致。

圖5 NaCl、NaHCO3和NaCl+NaHCO3 (1∶1)不同濃度脅迫下花生根尖CAT酶活性Fig.5 CAT enzyme activity in peanut root tips under different concentrations of NaCl,NaHCO3 and NaCl + NaHCO3 (1∶1)

2.6 不同鹽堿脅迫對花生脯氨酸(Pro)含量的 影響

由圖6可知,隨著鹽堿脅迫濃度增加各品種脯氨酸含量呈上升趨勢。NaCl脅迫1.20%濃度‘花育39號’脯氨酸含量為0,‘益花1號’‘花育25號’‘豫花37號’和‘汾花1號’脯氨酸含量較0%(CK)分別增加了3.56、2.68、3.80和3.49倍,不同脅迫濃度下‘益花1號’脯氨酸含量高于其余品種,與其余品種差異顯著,‘花育39號’脯氨酸含量最低。NaHCO3脅迫0.90%濃度下各品種脯氨酸含量較0%(CK)分別增加了4.20、 4.13、5.05、4.85和5.16倍,‘益花1號’脯氨酸含量最高為 404.17 μg·g-1,‘花育39號’脯氨酸含量最低為271.26 μg·g-1,當濃度達到 1.20%時各品種脯氨酸含量為0,0.30%和 0.60%濃度下各品種間差異顯著。隨著NaCl+NaHCO3脅迫濃度增加,0.60%濃度較0%(CK)各品種脯氨酸含量分別增加4.41、4.31、6.23、 5.14和5.49倍,‘益花1號’脯氨酸含量達到最高為425 μg·g-1。

圖6 NaCl、NaHCO3和NaCl+NaHCO3 (1∶1)不同濃度脅迫下花生根尖脯氨酸含量Fig.6 Pro content in peanut root tips under different concentrations of NaCl, NaHCO3 and NaCl + NaHCO3 (1∶1)

2.7 不同鹽堿脅迫對花生丙二醛(MDA)含量的影響

由圖7可知,隨著NaCl脅迫濃度增加各品種MDA含量呈上升趨勢,當濃度為1.20%時‘花育39號’MDA含量為0,‘益花1號’‘花育25號’‘豫花37號’和‘汾花1號’MDA含量較0%(CK)增加3.88、3.85、3.82和3.79倍,此時‘汾花1號’MDA含量較其余品種最高為62.32 mmol·g-1,‘益花1號’MDA含量最低為55.88 mmol·g-1,0.60%和0.90%濃度下各品種間差異顯著。NaHCO3脅迫下各品種MDA含量變化趨勢與NaCl脅迫一致,且隨著脅迫濃度增大各品種MDA含量增幅較NaCl脅迫大,0.90%濃度與0%(CK)相較MDA含量分別增加了4.14、4.09、4.18、4.12和4.04倍,其中‘花育39號’MDA含量較高為68.60 mmol·g-1,‘益花1號’MDA含量較低為59.64 mmol·g-1,0.60%和0.90%濃度下各品種間差異顯著。隨著 NaCl+NaHCO3脅迫濃度增加, 0.60%濃度較0%(CK)各品種MDA含量分別增加3.90、3.77、 3.71、3.68和3.60倍,‘花育39號’MDA含量較其余品種高為60.81 mmol·g-1,‘益花1號’MDA含量較其余品種低為56.21 mmol·g-1,各品種間差異顯著。

圖7 NaCl、NaHCO3和NaCl+NaHCO3 (1∶1)不同濃度脅迫下花生根尖MDA含量Fig.7 MDA content in peanut root tips under different concentrations of NaCl,NaHCO3 and NaCl + NaHCO3 (1∶1)

2.8 各指標主成分分析

為分析不同鹽堿類型及脅迫濃度對花生生長指標(主根長、地上部鮮質量及干質量、地下部鮮質量及干質量)和生理指標(抗氧化酶活性、滲透調節(jié)物質)的影響,對各指標進行主成分分析(圖8)?！婊?號’RL、UFW、UDW和AFW與A1、A2、B1、C1和A3處理呈正相關關系,ADW、CAT、POD、SOD、MDA和Pro與A4、B2、C2、B3和C3呈正相關關系,各處理下RL與A2和C1的影響最大,Pro、MDA與B3和C3的影響最大?！ㄓ?5號’ADW與A3、A2、A1、B1、C1處理呈正相關關系,ADW與A3的影響最大?！ㄓ?9號’Pro和MDA與B3和C2的影響最大?！セ?7號’和‘汾花1號’相似,AFW、POD、CAT、SOD、MDA和Pro與B2、B3和C2呈正相關關系,MDA和Pro與B3的影響最大。

A代表NaCl;B代表NaHCO3;C代表NaCl+NaHCO3 (1∶1);1代表0%;2代表0.3%;3代表0.6%;4代表0.9%;5代表1.2%;ADW代表地上部干質量;AFW代表地上部鮮質量;UDW代表地下部干質量;UFW代表地下部鮮質量;RL代表主根長A stands for NaCl; B stands for NaHCO3; C stands for NaCl + NaHCO3 (1∶1); 1 stands for 0%; 2 stands for 0.3%; 3 stands for 0.6%; 4 stands for 0.9%; 5 stands for 1.2%; ADW stands for aboveground dry mass;AFW stands for aboveground fresh mass;UDW stands for the dry mass of underground; UFW stands for underground fresh mass;RL stands for taproot length圖8 不同處理與各指標之間的關系Fig.8 Relationship between different treatments and indicators

3 討 論

鹽堿脅迫是植物生長過程中最常見的脅迫形式之一,受脅迫影響根系生長受到阻礙[8]。研究表明,混合鹽堿脅迫下,油菜[7]和蕓芥[22]生長被抑制,根長和干鮮質量降低,明顯抑制了地上部生長。本研究表明3種鹽堿類型不同濃度脅迫下花生根長顯著降低,NaCl脅迫0.90%濃度和 NaCl+NaHCO3脅迫0.90%和1.20%濃度花生主根長為0,且NaCl+NaHCO3脅迫下各品種主根長長度較其他鹽堿類型減小與前人研究結果一致,說明一定濃度的鹽堿脅迫能夠嚴重抑制花生根系的生長。不同脅迫處理下‘益花1號’的主根長最長,‘花育39號’的主根長普遍最短,說明同一作物具有耐鹽性遺傳多樣性[23],由于鹽堿脅迫對鹽敏感品種根系生長的抑制作用最強,因而根長較短。本研究表明,鹽堿脅迫能顯著抑制花生幼苗的生長。隨著脅迫濃度增加,不同品種地上部和地下部鮮質量及干質量均下降,且NaHCO3和NaCl+NaHCO31.20%脅迫濃度下,種子不萌發(fā)出苗,與王樹風等[24]研究結果基本一致,說明鹽堿濃度的增加,導致根系過度吸收鹽離子,植株被抑制生長,生物量減少,從而降低了鮮質量和干質量。本研究中不同鹽堿類型脅迫濃度下,‘益花1號’地上部和地下部鮮質量及干質量均高于其余品種,‘花育39號’最低,說明鹽堿脅迫對鹽堿敏感品種‘花育39號’‘豫花37號’和‘汾花1號’地上部生長的抑制作用顯著大于耐鹽堿品種‘益花1號’和‘花育25號’。

抗氧化酶系統(tǒng)是保護植物免受自由氧化傷害的最重要酶系統(tǒng)[25]。有研究發(fā)現隨著油菜苗期復合鹽堿濃度的增加,SOD和POD活性呈先降低后升高的趨勢,CAT活性變化趨勢相反[7]。藜麥幼苗葉片中3種酶活性均呈先上升后下降的趨勢[4]。本研究結果表明,隨著脅迫濃度增加,POD和SOD活性呈先升高后降低的趨勢,其中NaHCO3脅迫0.60%濃度時POD和SOD活性達到峰值,NaCl+NaHCO3脅迫0.30%濃度時SOD達到峰值與楊洋[7]研究結果一致,說明脅迫開始時抗氧化酶被激活進行自由基的清除,隨著脅迫濃度不斷增加,植株體內積累了大量的自由基,阻礙了蛋白質的合成,從而使酶活性顯著降低。本研究結果表明,在NaHCO3脅迫時CAT活性的變化趨勢與前人研究結果一致,而NaCl和NaCl+NaHCO3脅迫時CAT活性隨脅迫濃度增加呈下降趨勢與前人研究結果不一致,原因可能是活性氧的清除能力不是無限的,當鹽濃度超過一定限度時,酶的保護能力急劇下降[26-27],因此CAT活性呈直線下降趨勢。本研究表明當NaHCO3脅迫濃度超過0.90%時,耐鹽品種‘益花1號’和‘花育25號’POD和SOD活性降幅低于鹽敏感品種,與溫賽群等[2]研究結果一致,而與石婧[10]結果存在差異,原因可能是前人研究中SOD活性的增大抑制了POD的活性,由于不同作物耐鹽性存在差異,因而酶活性間抑制能力也不同。

植株受逆境脅迫影響積累大量的過氧化產物MDA[28]。研究發(fā)現,隨著鹽濃度的增加藜麥、龜背竹葉片中MDA含量增加[4,29]。本研究結果表明,隨著脅迫濃度增加花生根尖MDA含量呈上升趨勢,其中NaCl+NaHCO3脅迫下MDA含量急劇上升,當脅迫濃度超過0.60%時花生不出苗,MDA含量為0與前人研究結果一致。說明高濃度鹽堿脅迫對花生造成的影響是不可逆轉的,氧化損傷嚴重造成植物死亡和MDA水平下降[30]。前人研究中鹽敏感花生葉片MDA含量增幅較耐鹽品種高,本研究結果表明不同脅迫處理下耐鹽堿品種‘益花1號’的MDA含量最低,鹽堿敏感品種‘花育39號’的MDA含量最高與前人研究結果一致,說明耐鹽品種與敏感鹽品種相比,MDA積累率低,具有較高的活性氧代謝能力。鹽堿脅迫造成植株細胞缺水,出現滲透脅迫,而滲透調節(jié)物質脯氨酸的積累可抵御鹽堿脅迫帶來的影響。研究表明,隨著鹽脅迫濃度增加紫花苜蓿和水稻幼葉中脯氨酸含量逐漸增加[31-32]。本研究表明,隨著鹽堿濃度的升高,花生根尖脯氨酸含量與0%(CK)處理相較顯著增加與前人研究結果一致,說明花生幼苗可以通過積累脯氨酸以適應鹽堿脅迫帶來的損害。前人研究發(fā)現耐鹽植物體內脯氨酸含量較高[17,33]。本研究表明耐鹽堿品種‘益花1號’脯氨酸含量較高,鹽堿敏感品種‘花育39號’脯氨酸含量最低與前人研究結果一致,說明脯氨酸的積累隨花生品種耐鹽性的差異而變化,‘益花1號’受鹽堿脅迫后最先對脅迫做出響應并進行調節(jié),從而積累了大量的脯氨酸。

4 結 論

鹽堿脅迫下花生主根長、地上部和地下部鮮質量及干質量顯著降低,且NaCl+NaHCO3脅迫下主根長和鮮質量及干質量較NaCl和NaHCO3脅迫低。隨著鹽堿脅迫濃度增加,花生根尖POD和SOD活性先升高后降低,NaHCO3脅迫0.60%濃度時POD和SOD活性達到峰值,當脅迫濃度超過0.90%時,耐鹽品種‘益花1號’和‘花育25號’POD和SOD活性降幅低于其余鹽敏感品種,NaCl+NaHCO3脅迫0.30%濃度時SOD活性達到峰值。各品種在NaCl和NaCl+NaHCO3脅迫下CAT活性隨脅迫濃度增加逐漸降低,NaHCO3脅迫下CAT活性呈小幅增加再下降的趨勢。不同脅迫處理下各品種MDA和脯氨酸含量顯著增加,其中鹽堿敏感品種較耐鹽堿品種MDA含量較高、脯氨酸含量較低,‘花育39號’受鹽堿脅迫的影響最大脯氨酸含量最低。