供试植物马蔺的种子由江苏省沭阳斗研种业有限公司提供。选取籽实饱满, 种皮完好的马蔺种子, 在50 ℃以下的温水中浸种3 d, 期间每天更换水2~3次, 最后1次换水时把生根粉倒进去一起浸泡10 min, 捞出晾干, 然后播种在盛有石英砂和泥炭的基质中, 覆盖薄膜, 每3 d浇1次水, 保持基质处于湿润状态, 待幼苗长至10 cm时, 移栽至直径10 cm的小花盆中, 并用盐溶液处理, 每个小花盆中盛100 g基质。

1.2.1 幼苗的处理方法

试验于2019年3— 4月在苏州大学建筑学院栽培生理实验室进行。将栽有马蔺幼苗的小花盆放置在规格相同的白色托盘中, 每个托盘中放置相同数量的马蔺幼苗, 以清水处理为空白对照, 其余5个处理分别为0.30% NaCl、0.20% NaCl+0.10% NaHCO₃、0.15% NaCl+0.15% NaHCO₃、0.10% NaCl+0.20% NaHCO₃、0.30% NaHCO₃五种盐溶液组合(所有浓度均为质量分数), 分别将配制好的盐溶液以每盆100 mL倒入托盘中, 让马蔺幼苗充分吸收盐溶液, 直至完全吸收。试验过程中, 每7 d取1次样, 并给幼苗浇1次水, 每处理幼苗80棵, 为减小试验误差, 每次取样时随机选取15棵剪取幼苗叶片, 每5棵为1个重复, 每处理3个重复, 共取样5次, 每次取样完后剪取了叶片的幼苗弃用。

1.2.2 生理特性指标测定

SPAD值的测定采用SPAD-502叶绿素仪, Pro含量测定采用磺基水杨酸比色法, 可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝法, SOD、POD、CAT酶活性的测定采用苏州科铭生物技术有限公司生产的试剂盒进行测定。

采用Excel 2010软件进行数据的整理与图表的绘制, SPSS 22.0进行数据的统计分析, 运用Duncan’ s新复极差法进行差异显著性检验(P< 0.05)。

SPAD值(绿色度)与叶子的叶绿素含量呈显著正相关, 可对叶片中的叶绿素水平提供可靠估计^[9]。表1显示, 通过对盐胁迫后的马蔺幼苗叶片的SPAD值的测定表明, 在胁迫第7天时, 各处理的幼苗叶片叶绿素含量未出现显著差异。随着胁迫时间的延长, 对照处理的幼苗叶片叶绿素含量呈显著递增趋势, 而其他处理均为先增长后降低。在胁迫第21天时, 除对照外, 其余各处理的幼苗叶片叶绿素含量达到最大, 而后呈下降趋势。在胁迫第35天时, 各处理叶绿素含量与对照相比均显著降低, 其中含量最低的为0.10% NaCl+0.20% NaHCO₃处理的幼苗叶片, 仅为28.90, 较对照降低29.73%; 其次为0.30%NaHCO₃处理的幼苗叶片, 为29.50, 较对照降低28.28%; 混合盐中NaHCO₃浓度越大, 幼苗叶片中的叶绿素含量越低。

表1

表1

表1 不同盐分组合对马蔺幼苗叶片SPAD值的影响 处理 SPAD值 7 d 14 d 21 d 28 d 35 d CK 36.07± 1.05 a 37.90± 0.53 a 39.93± 1.36 a 40.77± 1.46 a 41.13± 0.38 a 0.30% NaCl 35.50± 0.26 a 36.00± 0.36 b 38.60± 1.21 ab 38.17± 0.81 b 36.67± 0.61 b 0.20% NaCl+0.10% NaHCO3 33.60± 1.23 a 35.73± 1.93 b 37.40± 0.36 bc 36.13± 0.76 bc 35.20± 0.36 bc 0.15% NaCl+0.15%NaHCO3 34.67± 3.51 a 37.97± 0.86 a 38.23± 0.67 b 35.10± 1.08 c 33.97± 1.27 c 0.10% NaCl+0.20% NaHCO3 32.97± 1.72 a 35.37± 0.71 b 35.90± 0.72 c 32.93± 0.93 d 28.90± 1.44 d 0.30% NaHCO3 33.53± 0.47 a 34.13± 1.04 b 34.33± 0.68 d 35.00± 2.46 c 29.50± 0.20 d 注:同列数据后无相同小写字母表示组间差异显著(P< 0.05)。表2~3同。

表1 不同盐分组合对马蔺幼苗叶片SPAD值的影响

Pro积累与胁迫耐受性有关^{[10, 11]}。Pro被认为是一种渗透调节剂, 可保护细胞免受应激造成的损伤^{[12, 13]}。通过对盐胁迫后不同时间马蔺幼苗叶片中Pro含量的测定(表2)表明, 空白对照组的马蔺幼苗叶片中的Pro含量变化较稳定, 其余各处理随着胁迫时间的延长均呈先增长后下降的趋势。在处理的第7天, 经0.3% NaHCO₃溶液处理的幼苗叶片中Pro含量较其他处理已显著上升, 达到5.04 μ g· g^-1; 第21天时含量达到最大, 为7.34 μ g· g^-1, 为空白对照的1.70倍; 在第35天时, 经0.30% NaCl和0.20% NaCl+0.10% NaHCO₃处理的幼苗叶片中的Pro含量较对照显著下降, 0.15% NaCl+0.15% NaHCO₃、0.10% NaCl+0.20% NaHCO₃、0.30% NaHCO₃处理中Pro含量仍显著高于对照组。

表2

表2

表2 不同盐分组合对马蔺幼苗叶片Pro含量的影响 处理 Pro含量/(μ g· g-1) 7 d 14 d 21 d 28 d 35 d CK 3.52± 0.19 d 4.60± 0.20 b 4.33± 0.26 d 4.66± 0.22 b 4.32± 0.06 c 0.30% NaCl 2.93± 0.10 e 4.96± 0.17 c 6.34± 0.28 c 4.89± 0.13 c 3.82± 0.32 d 0.20% NaCl+0.10% NaHCO3 4.09± 0.13 c 4.63± 0.02 b 6.38± 0.15 c 4.22± 0.15 b 3.30± 0.07 e 0.15% NaCl+0.15%NaHCO3 3.61± 0.08 d 3.97± 0.07 c 6.75± 0.12 b 4.69± 0.11 b 4.87± 0.15 b 0.10% NaCl+0.20% NaHCO3 4.69± 0.09 b 6.80± 0.07 d 6.85± 0.06 b 6.70± 0.19 a 5.05± 0.04 b 0.30% NaHCO3 5.04± 0.23 a 6.87± 0.17 a 7.34± 0.09 a 6.61± 0.13 a 5.56± 0.11 a

表2 不同盐分组合对马蔺幼苗叶片Pro含量的影响

可溶性蛋白是一种重要的渗透调节物质和营养物质, 其增加和积累能够提高植物细胞的保水能力, 对细胞的生命物质及生物膜起到保护作用, 也是筛选抗逆性的指标之一^[14]。通过对盐溶液胁迫后不同时间马蔺幼苗叶片中可溶性蛋白含量的测定(表3)表明, 随着胁迫时间的延长, CK处理的可溶性蛋白含量较稳定, 0.30% NaCl、0.20% NaCl+0.10% NaHCO₃、0.15% NaCl+0.15% NaHCO₃处理幼苗叶片中的可溶性蛋白含量表现出“ 下降、上升” 的趋势, 而0.10% NaCl+0.20% NaHCO₃、0.30% NaHCO₃处理则表现为“ 下降、上升、下降” 的趋势。在胁迫的第7天, 可溶性蛋白含量最低的为0.30% NaHCO₃处理, 仅为0.238 mg· g^-1, 较0.30% NaCl、0.20% NaCl+0.10% NaHCO₃处理显著下降; 第21天时, 0.10% NaCl+0.20% NaHCO₃、0.30% NaHCO₃处理的可溶性蛋白含量较其他处理显著升高, 分别达到0.273和0.285 mg· g^-1; 第35天时, 可溶性蛋白含量最高的为0.30% NaCl处理的幼苗叶片, 而0.10% NaCl+0.20% NaHCO₃、0.30% NaHCO₃处理较其他处理显著降低, 推测原因可能是这两个处理对幼苗的胁迫作用较强, 导致可溶性蛋白逐渐降解。

表3

表3

表3 不同盐分组合对马蔺幼苗叶片可溶性蛋白含量的影响 处理 可溶性蛋白含量/(mg· g-1) 7 d 14 d 21 d 28 d 35 d CK 0.252± 0.004 ab 0.262± 0.004 a 0.248± 0.007 c 0.259± 0.007 c 0.276± 0.022 c 0.30% NaCl 0.263± 0.008 a 0.253± 0.003 a 0.222± 0.005 d 0.272± 0.001 b 0.301± 0.006 a 0.20% NaCl+0.10% NaHCO3 0.259± 0.008 a 0.254± 0.015 a 0.225± 0.008 d 0.258± 0.005 cd 0.283± 0.003 bc 0.15% NaCl+0.15%NaHCO3 0.254± 0.012 ab 0.244± 0.005 b 0.229± 0.006 d 0.283± 0.006 a 0.289± 0.011 b 0.10% NaCl+0.20% NaHCO3 0.246± 0.004 ab 0.220± 0.006 b 0.273± 0.010 b 0.250± 0.002 d 0.230± 0.003 d 0.30% NaHCO3 0.238± 0.012 b 0.229± 0.005 b 0.285± 0.008 a 0.254± 0.005 cd 0.230± 0.002 d

表3 不同盐分组合对马蔺幼苗叶片可溶性蛋白含量的影响

2.4.1 SOD酶活性

植物的抗氧化酶系统包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽还原酶(GR)等多种酶类, 是植物在遭受逆境胁迫时重要的防御体系^[15]。各酶活性之间的平衡可将超氧自由基和H₂O₂维持在稳定水平^[16]。SOD是抗氧化酶系统中的第一道防线^[17], 其作用是保护细胞免受超氧化物诱导的氧化胁迫^[18]。通过对盐胁迫后不同时间马蔺幼苗叶片中SOD活性的测定(图1)表明, 经各盐胁迫处理的幼苗叶片中的SOD的活性均始终高于空白对照组, 0.30% NaCl、0.20% NaCl+0.10% NaHCO₃、0.15% NaCl+0.15% NaHCO₃处理随着胁迫时间的延长总体上呈现出不断上升的趋势。在第35天时, SOD活性分别为第7天的1.72、1.56、1.70倍; 在第28天时, 0.10% NaCl+0.20% NaHCO₃、0.30% NaHCO₃处理的SOD活性达到最大, 其中0.30% NaHCO₃处理的活性达到1 455.25 U· g^-1, 为对照的1.73倍; 到第35天出现略微下降, 说明在盐胁迫的过程中, 马蔺幼苗可通过提高SOD的活性来保护细胞免受超氧化物的影响。

图1

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	图1 不同盐分组合对马蔺幼苗叶片SOD酶活性的影响

2.4.2 CAT酶活性

CAT广泛存在于植物中, 是一种包含血红素的4聚体酶, 在遭受逆境胁迫时, CAT主要负责清除光呼吸和脂肪酸β 氧化过程产生的H₂O₂^[19]。通过对盐胁迫后的马蔺幼苗叶片中CAT活性的测定(图2)表明, 除空白对照组外, 各处理幼苗叶片中的CAT酶活性都呈现出“ 上升、下降” 的趋势。其中, 0.30%NaCl、0.20%NaCl+0.10%NaHCO₃、0.15%NaCl+0.15%NaHCO₃处理的CAT酶活性在胁迫第21天时达到最大, CAT活性最低的为0.20% NaCl+0.10% NaHCO₃处理, 0.10% NaCl+0.20% NaHCO₃、0.30% NaHCO₃处理的CAT活性在胁迫第28天时达到最大, 其中0.30% NaHCO₃处理的酶活性达到380.97 U· g^-1, 为对照的1.31倍; 在第35天时, 各处理的CAT酶活性均较对照小, 可能原因是在胁迫初始阶段, 幼苗体内产生过多的H₂O₂, CAT活性不断升高以清除H₂O₂来维持内环境的稳定, 随着胁迫时间的延长, H₂O₂不断积累, 毒害植物细胞, 致使CAT活性出现急剧下降。

图2

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	图2 不同盐分组合对马蔺幼苗叶片CAT活性的影响

2.4.3 POD酶活性

POD可催化过氧化氢氧化酚类和胺类化合物, 具有消除过氧化氢和酚类、胺类毒性的双重作用^[20]。通过对盐胁迫后不同时间马蔺幼苗叶片中POD活性的测定(图3)表明, 在胁迫初期, 各处理幼苗叶片中的POD活性均呈现出略微下降的趋势; 在第21天时, 0.30% NaCl、0.20% NaCl+0.10% NaHCO₃、0.15% NaCl+0.15% NaHCO₃处理的POD活性急剧升高, 最高的为0.30% NaCl处理, 达到3 666.67 U· g^-1, 为空白对照组的2.00倍, 而0.10% NaCl+0.20% NaHCO₃、0.30% NaHCO₃处理在第28天时酶活性达到最大, 分别为空白对照组的1.73和1.88倍; 在第35天时, 除0.10% NaCl+0.20% NaHCO₃处理的POD活性较对照略高外, 其余处理已降至低于空白对照的水平, 原因可能为在初始阶段, 由于CAT活性的升高及在清除H₂O₂的过程中起到主导作用, 随着H₂O₂的不断积累, CAT的作用有限, POD活性开始升高, 与CAT共同作用以清除细胞中的H₂O₂等有毒有害物质, 最终由于盐胁迫作用的持续, 导致POD活性也出现下降趋势。

图3

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	图3 不同盐分组合对马蔺幼苗叶片POD活性的影响