陳一鳴，裴 毅，李得萍，汪 融，王 楠，聶江力

（天津農(nóng)學(xué)院 園藝園林學(xué)院，天津 300384）

世界上大部分地區(qū)的植物都會(huì)受到不同程度土壤鹽堿化的影響，土壤鹽漬化以及次生鹽漬化是阻礙植物生長(zhǎng)發(fā)育的非生物逆境之一[1]。鹽堿條件下的植株會(huì)出現(xiàn)建植困難、發(fā)黃萎蔫、生長(zhǎng)緩慢以及品質(zhì)與產(chǎn)量下降等問(wèn)題[2]。歐洲醋栗（Ribes reclinatumL.）為虎耳草科、茶藨子屬植物，落葉灌木，又名鵝眉、燈籠果[3]，可露地越冬，抗寒性、抗病性強(qiáng)。作為第三代新興的漿果樹(shù)種，歐洲醋栗生長(zhǎng)期短，結(jié)實(shí)早，果實(shí)富含氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素、糖類、有機(jī)酸以及多種礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[4]。天津市存在大規(guī)模的鹽堿化土壤，探究歐洲醋栗對(duì)鹽堿脅迫條件的抗逆性為歐洲醋栗引種到天津地區(qū)栽植有很大幫助。學(xué)者們對(duì)各類植物的耐鹽堿性做了大量研究，但對(duì)于歐洲醋栗耐鹽堿性的研究還鮮有報(bào)道。為此，本文研究分析了NaCl 和NaHCO3脅迫對(duì)歐洲醋栗生理指標(biāo)的影響，為歐洲醋栗耐鹽堿機(jī)理研究提供參考，并為天津地區(qū)鹽堿地大規(guī)模引種歐洲醋栗提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為歐洲醋栗（Ribes reclinatumL.）二年生植株，引自黑龍江省尚志市石頭河子鎮(zhèn)。

1.2 試驗(yàn)方法

在天津農(nóng)學(xué)院園藝植物試驗(yàn)基地中選取長(zhǎng)勢(shì)基本相同的歐洲醋栗二年生植株進(jìn)行盆栽試驗(yàn)?；|(zhì)配比為草炭∶珍珠巖∶蛭石= 2 ∶1 ∶1，花盆尺寸為外口直徑25.5 cm、高16.5 cm。共栽培50 盆，培養(yǎng)一段時(shí)間待其緩苗完成后，選取其中25盆長(zhǎng)勢(shì)相同且良好的植株作為試驗(yàn)材料。

1.2.1 氯化鈉中性鹽對(duì)歐洲醋栗生長(zhǎng)的影響 參考張琳琳等[5]中性鹽和堿性鹽脅迫試驗(yàn)的耐受閾值，以不添加任何脅迫處理為對(duì)照（CK），設(shè)置中性鹽（NaCl）50、100、150、200 mmol·L-15 個(gè)濃度梯度。每個(gè)處理重復(fù)3 次，以直接澆灌鹽溶液的方式進(jìn)行。根據(jù)周晗等[6]所述，鹽脅迫處理在上午9：00—10：00 進(jìn)行，每隔5 d 澆灌1 次，每次澆灌400 mL，對(duì)照（CK）以澆灌蒸餾水作為替代，如托盤中留有溶液則倒回花盆中，直至被完全吸收為止。15 d 后測(cè)定各處理下歐洲醋栗的生理指標(biāo)。

1.2.2 碳酸氫鈉堿性鹽對(duì)歐洲醋栗生長(zhǎng)的影響試驗(yàn)方法同1.2.1，以不添加任何鹽處理為對(duì)照（CK），設(shè)置堿性鹽（NaHCO3）50、100、150、200 mmol·L-15 個(gè)濃度梯度，進(jìn)行直接澆灌處理，每個(gè)處理重復(fù)3 次，每次在上午9：00—10：00進(jìn)行，每隔5 d 澆灌1 次，每次澆灌400 mL，對(duì)照（CK）以澆灌蒸餾水作為替代，如托盤中有滲入溶液則倒回花盆中，直至被完全吸收為止，15 d 后取樣測(cè)定各處理歐洲醋栗的生理指標(biāo)。

1.2.3 生理指標(biāo)測(cè)定 在鹽脅迫15 d 后取葉片測(cè)定歐洲醋栗各項(xiàng)抗逆生理生化指標(biāo)。葉綠素含量采用分光光度法測(cè)定[7]；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法測(cè)定；抗氧化酶系統(tǒng)中，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氯化硝基四氮唑藍(lán)（NBT）還原法測(cè)定[8]；過(guò)氧化物酶（POD）活性采用創(chuàng)愈木酚法測(cè)定[9]；過(guò)氧化氫酶（CAT）活性采用紫外吸收法測(cè)定。以上指標(biāo)每個(gè)處理重復(fù)測(cè)定3 次。

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

利用Microsoft Office 2010 對(duì)歐洲醋栗各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理以及圖表繪制，利用SPSS 22.0對(duì)歐洲醋栗所測(cè)得的各項(xiàng)性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氯化鈉中性鹽對(duì)歐洲醋栗生理指標(biāo)的影響

由圖1 可知，隨著NaCl 鹽濃度的增加，歐洲醋栗葉片內(nèi)葉綠素含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。在鹽濃度為50 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)葉綠素含量比對(duì)照（CK）增加了3.73%，但兩者間不存在顯著性差異；在鹽濃度為100 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)葉綠素含量顯著升高，相對(duì)于對(duì)照（CK）增加了36.57%，且顯著高于其他各處理；當(dāng)鹽濃度達(dá)到150 mmol·L-1和200 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)葉綠素含量明顯降低，已經(jīng)低于對(duì)照（CK），相對(duì)于對(duì)照（CK）分別降低了61.19%和79.10%；其中在鹽濃度為200 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)葉綠素含量處于最低水平。

圖1 鹽脅迫對(duì)歐洲醋栗葉片葉綠素含量的影響

丙二醛（MDA）是膜脂過(guò)氧化的最終分解產(chǎn)物，是植物細(xì)胞膜質(zhì)過(guò)氧化程度的體現(xiàn)，其含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度。丙二醛含量高，說(shuō)明植物細(xì)胞膜質(zhì)過(guò)氧化程度高，細(xì)胞膜受到的傷害嚴(yán)重[10]。由圖2 可知，在鹽濃度為50 mmol·L-1和100 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗植株葉片內(nèi)丙二醛含量與對(duì)照（CK）無(wú)明顯差異，說(shuō)明這兩個(gè)鹽脅迫處理下的歐洲醋栗葉片細(xì)胞膜并未受到損傷；當(dāng)鹽濃度達(dá)到150 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)丙二醛含量開(kāi)始顯著升高；在鹽濃度為200 mmol·L-1時(shí)達(dá)到最高，相對(duì)于對(duì)照（CK）分別增加了37.50%和162.50%，這說(shuō)明歐洲醋栗葉片細(xì)胞膜受損程度嚴(yán)重。

圖2 鹽脅迫對(duì)歐洲醋栗葉片丙二醛含量的影響

超氧化物歧化酶（SOD）作為植物體內(nèi)超氧陰離子自由基的清除劑，能有效防止它們對(duì)植物機(jī)體的損害，參與植物在應(yīng)對(duì)脅迫時(shí)所作出的各種生理生化反應(yīng)，是植物體內(nèi)很重要的一種抗氧化酶類[11]。由圖3 可知，隨著NaCl 鹽濃度的增加，歐洲醋栗葉片內(nèi)SOD 活性呈現(xiàn)先升高后降低、再升高的趨勢(shì)。在鹽濃度為50 mmol·L-1和100 mmol·L-1之間時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)SOD 活性無(wú)顯著差異，其他各處理之間差異顯著，對(duì)照（CK）歐洲醋栗葉片內(nèi)SOD 活性最低；在鹽濃度為200 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)SOD 活性達(dá)到最高。

圖3 鹽脅迫對(duì)歐洲醋栗葉片SOD 活性的影響

過(guò)氧化物酶（POD）是植物體內(nèi)酶促防御系統(tǒng)的一種保護(hù)酶，能有效催化過(guò)氧化氫分解成水，從而有效阻止過(guò)氧化氫在植物體內(nèi)的累積，排除其對(duì)植物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的潛在傷害[12]。由圖4可知，隨著NaCl 鹽濃度的增加，歐洲醋栗葉片內(nèi)POD 活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。在鹽濃度為50 mmol·L-1時(shí)達(dá)到最高，顯著高于對(duì)照（CK）；在鹽濃度為150 mmol·L-1時(shí)，與對(duì)照（CK）無(wú)明顯差異；在鹽濃度為200 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)POD 活性則顯著低于對(duì)照（CK）。

圖4 鹽脅迫對(duì)歐洲醋栗葉片POD 活性的影響

過(guò)氧化氫酶（CAT）與過(guò)氧化氫具有較高的親和力，可以清除逆境條件下植株產(chǎn)生的過(guò)氧化氫，其含量變化是植物體內(nèi)過(guò)氧化氫含量變化的映射[13]。由圖5 可知，隨著NaCl 鹽濃度的增加，歐洲醋栗葉片內(nèi)CAT 含量呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)，各鹽濃度處理下的歐洲醋栗葉片內(nèi)CAT 活性均顯著高于對(duì)照（CK），其中在鹽濃度為50 mmol·L-1和100 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)CAT 活性無(wú)顯著差異；在鹽濃度為150 mmol·L-1和200 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)CAT 活性也無(wú)顯著差異，但后兩者的歐洲醋栗葉片內(nèi)CAT 活性均顯著高于前兩者。

圖5 鹽脅迫對(duì)歐洲醋栗葉片CAT 活性的影響

2.2 碳酸氫鈉堿性鹽對(duì)歐洲醋栗生理指標(biāo)的影響

由圖6 可知，在NaHCO3不同堿濃度處理下，歐洲醋栗葉片內(nèi)葉綠素含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，其中在堿濃度達(dá)到100 mmol·L-1時(shí)，葉片內(nèi)葉綠素含量最高，顯著高于其他處理，相對(duì)于對(duì)照（CK）增加了33.58%；在堿濃度為50 mmol·L-1和150 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)葉綠素含量與對(duì)照（CK）無(wú)明顯差異；在堿濃度達(dá)到200 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)葉綠素含量最低，相對(duì)于對(duì)照（CK）降低了58.21%。

圖6 堿脅迫對(duì)歐洲醋栗葉片葉綠素含量的影響

由圖7 可知，隨著NaHCO3濃度的逐漸增加，歐洲醋栗葉片內(nèi)丙二醛含量呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)，表明葉片細(xì)胞膜受損程度逐漸嚴(yán)重。在堿濃度為50 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)丙二醛含量比對(duì)照（CK）增加了42.86%，表現(xiàn)出顯著性差異；在堿濃度為100 mmol·L-1和150 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)丙二醛含量無(wú)顯著差異，但均顯著高于對(duì)照（CK）；在堿濃度為200 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)丙二醛含量最高，葉片細(xì)胞膜受損程度最嚴(yán)重。

圖7 堿脅迫對(duì)歐洲醋栗葉片丙二醛含量的影響

由圖8 可知，在NaHCO3不同濃度的堿脅迫處理下，歐洲醋栗葉片內(nèi)SOD 活性相對(duì)于對(duì)照（CK）均有所增加，在堿濃度為200 mmol·L-1時(shí)的SOD 活性最高，相對(duì)于對(duì)照（CK）增加了62.65%；在堿濃度為100 mmol·L-1時(shí)的SOD 活性增幅最低，相對(duì)于對(duì)照（CK）僅增加了16.26%；在堿濃度為50 mmol·L-1和150 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)SOD 活性未達(dá)到顯著差異。

圖8 堿脅迫對(duì)歐洲醋栗葉片SOD 活性的影響

由圖9 可知，隨著堿濃度的增加，歐洲醋栗葉片內(nèi)POD 活性呈現(xiàn)先降低后升高、再降低的趨勢(shì)。在堿濃度為50 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)POD 活性相對(duì)于對(duì)照（CK）降低了32.45%；在堿濃度為100 mmol·L-1時(shí)的POD活性最高，為對(duì)照（CK）的2.06 倍，且顯著高于其他堿處理；在堿濃度為150 mmol·L-1時(shí)的POD 活性次之，在堿濃度為200 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)POD 活性與對(duì)照（CK）和堿濃度為50 mmol·L-1時(shí)的POD 活性無(wú)明顯差異。

圖9 堿脅迫對(duì)歐洲醋栗葉片POD 活性的影響

由圖10 可知，在NaHCO3堿性條件脅迫下，歐洲醋栗葉片內(nèi)CAT 活性隨著堿濃度升高而逐漸升高，均顯著高于對(duì)照（CK），與各NaCl 鹽濃度處理的變化規(guī)律一致。在堿濃度為50 mmol·L-1和100 mmol·L-1之間時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)CAT 活性無(wú)顯著差異，在堿濃度為150 和200 mmol·L-1時(shí)葉片CAT 活性無(wú)顯著差異；其中在堿濃度為200 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)CAT 活性達(dá)到最高，是對(duì)照（CK）的3.71 倍，在堿濃度為150 mmol·L-1時(shí)次之，相對(duì)于對(duì)照（CK）增加了214.28%。

圖10 堿脅迫對(duì)歐洲醋栗葉片CAT 活性的影響

3 結(jié)論與討論

光合作用是植物體所需物質(zhì)和能量的重要來(lái)源，植物通過(guò)光系統(tǒng)Ⅰ（PS Ⅰ）和光系統(tǒng)Ⅱ（PS Ⅱ）將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，提供自身生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。有研究表明，葉綠體是植物響應(yīng)植物鹽堿脅迫最重要的細(xì)胞器之一[14]，此外還有研究發(fā)現(xiàn)植物光合作用的強(qiáng)弱可通過(guò)植物葉片葉綠素含量多少來(lái)表示[15]，同時(shí)可以通過(guò)葉片葉綠素含量的變化來(lái)分析植物在鹽堿脅迫條件下的生長(zhǎng)情況，所以植物葉片葉綠素含量可作為植物耐鹽堿性的參考指標(biāo)。本試驗(yàn)在低鹽堿濃度50 mmol·L-1下，歐洲醋栗植株葉片中的葉綠素含量與對(duì)照（CK）相比無(wú)明顯差別；當(dāng)鹽堿濃度升高到100 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片中的葉綠素含量也并未出現(xiàn)減少的情況，說(shuō)明低濃度的鹽堿條件并不會(huì)對(duì)歐洲醋栗的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響，這可能是由于植物自身通過(guò)提高葉片中保護(hù)酶的活性來(lái)適應(yīng)逆境條件；當(dāng)鹽堿濃度達(dá)到150 mmol·L-1和200 mmol·L-1時(shí)，歐洲醋栗葉片中的葉綠素含量降低，這可能是由于光系統(tǒng)Ⅱ（PS Ⅱ）對(duì)逆境條件比較敏感，遇到較高鹽堿濃度時(shí)光合系統(tǒng)受到破壞，光合膜蛋白減少，葉綠素合成酶的活性遭到破壞，導(dǎo)致植物葉綠素合成下降，葉綠素含量降低[16]。

鹽堿脅迫對(duì)植物的影響還表現(xiàn)在對(duì)植物細(xì)胞膜透性的影響方面。植物處于逆境條件時(shí)，脂膜的過(guò)氧化作用會(huì)促進(jìn)丙二醛的產(chǎn)生，因此可以通過(guò)丙二醛的含量分析脂膜過(guò)氧化程度，從而了解植物對(duì)逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱，探究其抗逆性[17]。本研究中，歐洲醋栗植株在不同濃度的鹽堿脅迫下，葉片丙二醛含量隨著鹽堿濃度的增加而遞增，在李會(huì)云和郭修武[18]的研究中發(fā)現(xiàn)在鹽脅迫條件下植物葉片中丙二醛含量隨著鹽濃度的增加而升高，孫明茂和劉麗霞[19]在對(duì)于百合苗的抗逆性研究中也發(fā)現(xiàn)，隨著Na2CO3處理濃度的增加，百合葉片中丙二醛含量也在逐漸升高，本研究與上述學(xué)者的研究結(jié)果一致。從歐洲醋栗的鹽脅迫試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在低鹽濃度時(shí)，歐洲醋栗葉片內(nèi)丙二醛含量并沒(méi)有升高，與對(duì)照（CK）并無(wú)明顯差異，這可能是由于低鹽濃度下，歐洲醋栗葉片的保護(hù)酶活性較強(qiáng)，可以清除其內(nèi)部自由基。當(dāng)鹽濃度增加到150 mmol·L-1時(shí)，鹽濃度超過(guò)了細(xì)胞保護(hù)酶的保護(hù)能力范圍，脂膜過(guò)氧化程度升高，細(xì)胞膜遭到破壞，歐洲醋栗葉片內(nèi)丙二醛含量升高，這與趙風(fēng)斌等[20]的研究結(jié)果一致。另外可以發(fā)現(xiàn)，在相同濃度的堿性脅迫條件和單鹽脅迫條件下，堿性脅迫條件下的歐洲醋栗葉片內(nèi)丙二醛含量總是高于單鹽脅迫，說(shuō)明堿脅迫逆境條件下，歐洲醋栗葉片細(xì)胞脂膜過(guò)氧化程度更高，損傷更大，其對(duì)堿脅迫的耐受性更差。

植物對(duì)鹽堿脅迫的響應(yīng)包括細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶活性的改變。植物細(xì)胞內(nèi)的氧自由基主要是通過(guò)抗氧化酶系統(tǒng)清除的，用于阻止細(xì)胞氧化損傷，適應(yīng)逆境條件?？寡趸钢饕谐趸锲缁福⊿OD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT），在逆境條件時(shí)植物細(xì)胞通過(guò)提高這些抗氧化酶的活性來(lái)適應(yīng)環(huán)境[21]。在鹽堿脅迫未超過(guò)植物耐受閾值時(shí)，植物自身可以通過(guò)增加SOD、POD、CAT 酶活性來(lái)消除逆境環(huán)境對(duì)植物的影響，從而使植物在逆境條件下生長(zhǎng)，但鹽堿濃度一旦超過(guò)植物的耐受閾值，隨著鹽堿濃度的升高，這三種酶活性開(kāi)始降低，氧自由基無(wú)法被清除，從而造成細(xì)胞膜的損傷，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致植物死亡。三種酶發(fā)揮協(xié)同作用共同調(diào)節(jié)植物體內(nèi)活性氧產(chǎn)生和清除之間的動(dòng)態(tài)平衡[22]。

本研究中，低鹽濃度時(shí)歐洲醋栗葉片內(nèi)MDA 含量并未增加，此時(shí)發(fā)揮主要作用的是歐洲醋栗葉片細(xì)胞內(nèi)的抗氧化酶，可以看出在50 mmol·L-1和100 mmol·L-1NaCl 鹽濃度處理下，歐洲醋栗葉片內(nèi)SOD、POD、CAT 三種酶的活性都有所增加。在較高鹽濃度時(shí)，總體上歐洲醋栗葉片內(nèi)POD 酶活性顯著降低，可能是由于其調(diào)節(jié)能力有限。高鹽濃度的脅迫使歐洲醋栗葉片內(nèi)POD 酶活性有所降低，此時(shí)發(fā)揮主要作用的是歐洲醋栗葉片內(nèi)SOD 和CAT，用于清除葉片內(nèi)的活性氧自由基，但是其清除速度達(dá)不到自由基的產(chǎn)生速度，使歐洲醋栗植物葉片積累了過(guò)量的活性氧自由基，導(dǎo)致了膜過(guò)氧化，所以產(chǎn)生了大量MDA。在不同濃度的堿脅迫處理下，歐洲醋栗葉片內(nèi)SOD 活性一直維持在較高水平，可見(jiàn)SOD在細(xì)胞抗逆中發(fā)揮了重要作用，在100 mmol·L-1NaHCO3堿濃度處理下，歐洲醋栗葉片內(nèi)POD 活性達(dá)到最高，說(shuō)明在此逆境條件下主要是POD發(fā)揮清除自由基的作用，150 mmol·L-1的堿濃度使歐洲醋栗葉片內(nèi)POD 活性開(kāi)始降低，在200 mmol·L-1時(shí)活性最低，這說(shuō)明較高的堿濃度抑制了歐洲醋栗葉片內(nèi)POD 活性。歐洲醋栗葉片內(nèi)CAT 含量隨著堿濃度的增加一直升高，其用于催化細(xì)胞內(nèi)過(guò)氧化氫的分解，防止過(guò)氧化，這與張永峰和殷波[23]的研究結(jié)果一致。

歐洲醋栗對(duì)中性鹽的耐受能力強(qiáng)于堿性鹽。低鹽濃度在0 ～100 mmol·L-1時(shí)，不會(huì)影響歐洲醋栗生長(zhǎng)，葉片葉綠素含量增加，光合作用提高，歐洲醋栗葉片內(nèi)抗氧化酶活性增加，植株對(duì)鹽堿脅迫表現(xiàn)出一定的耐受性。鹽堿濃度在150 mmol·L-1～200 mmol·L-1時(shí)，會(huì)超過(guò)歐洲醋栗的耐受能力，活性氧自由基的產(chǎn)生和清除平衡被打破，脂膜會(huì)過(guò)氧化，細(xì)胞遭到破壞，影響歐洲醋栗生長(zhǎng)。此外，歐洲醋栗的耐鹽性強(qiáng)于其耐堿性，選擇生長(zhǎng)地區(qū)時(shí)其土壤pH 不宜過(guò)高。