盐碱胁迫下闽楠和楠木的抗性生理研究

盐碱胁迫下闽楠和楠木的抗性生理研究 摘 要： 采用闽楠和楠木两个物种作为试验材料，配制4种不同浓度的盐碱溶液：200，100，50，0（对照）mmol?L-1，模拟重度盐碱、中度盐碱、轻度盐碱。研究在不同盐碱胁迫条件下闽楠和楠木生理生化指标的动态变化。试验结果表明：楠木的最高耐盐浓度是100 mmol?L-1，闽楠的最高耐盐浓度是200 mmol?L-1，可见闽楠相比于楠木具有较好的耐盐碱适应能力。 关键词： 盐碱胁迫 ；闽楠；楠木；生理特性 中图分类号：S792.24 文献标识码：A 文章编号：1004-3020（2015）05-0014-04 目前，植物在盐碱胁迫下适应性研究主要集中在大田作物、蔬菜作物上，对楠木的研究较少，而楠木是我国濒危或渐危的传统珍贵树种，据中国树木志（第1卷1982） 记载，楠木属约有94 种，分布于亚洲及热带美洲。我国约有34种3变种，产长江流域及以南地区，主产西南和华南，以云南、四川、湖北、贵州、广西、广东最多。多为珍贵用材树种1。历史上，楠、樟、梓、稠被人们称为四大名木，而楠木被冠以其首，足见人们对楠木的喜爱。根据中国植物红皮书稀有濒危植物名录（第1册）2和1990年国务院批准公布的国家重点保护野生植物名录（第1批）3，楠属的楠木Phoebe zhennan、闽楠P.Boumei、浙江楠P.Chekiangensis、滇楠P.nanmu等均为渐危种，为国家级保护植物；然而多年来，研究者对这一珍贵树种的资源培育和开发利用却十分薄弱4-5。 土壤盐渍化是当今世界旱地农业面临的重要生态环境问题之一，已成为阻碍作物高产的一个主要因素6-7。世界有10%以上的陆地面积受盐渍化的影响，中国的盐渍化和次生盐渍化土地有4 000万hm2以上。因此，研究闽楠和楠木在盐渍化土壤上的生理反应，对生产栽培耐盐碱育种具有重要的生态和经济意义。并且楠木在园林上的应用愈来愈广泛，开展楠木盐碱胁迫的研究不仅具有理论意义，而且将筛选出的楠木在盐碱地加以推广，对于充分利用我国现有的渐危资源，加快发展林业经济，增加城市景观的丰富度，都具有十分重要的实践意义和价值。 1 材料和方法 1.1 试验材料 闽楠、楠木取材于长江大学园艺园林学院教学科研实习基地，选择生长一致的2 a生幼苗为供试材料。2013年11月取生长状况良好、一致的幼苗进行移栽，放置于长江大学园艺园林学院盆景园温室内。胁迫处理于2014年5月进行。 1.2 试验材料的处理 本试验用硫酸钠、碳酸钠、氯化钠（组成比例为05025025），配制4种不同浓度的盐碱溶液：200，100，50，0（对照）mmol?L-1，模拟高度盐碱、中度盐碱、低度盐碱。每个物种设置4个处理，每个处理10株，3次重复，分别于胁迫后1周取样测定各项指标。 1.3 主要试验仪器 可见光分光光度计（756P）、移液枪、水浴锅、离心机、荧光灯等。 1.4 试验方法 （1）MDA（丙二醛）含量的测定：采用硫代巴比妥酸法8-9。称取叶片研磨成匀浆，离心，试验组加067%硫代巴比妥酸（TAB），沸水浴30 min，冷却后离心，取上清液于450，532，600 nm测定吸光值。 （2）POD（过氧化物酶）活性测定：采用愈创木酚法10。称取叶片加入少量液氮，研磨成粉末，匀浆离心，上清液即为粗酶液。反应体系包括：磷酸缓冲液，H2O2，愈创木酚和酶液。在470 nm波长下比色，每隔1 min记录1次吸光度，共测5次，以每分钟内变化10为1个酶活性单位。 （3）SOD（超氧化物歧化酶）活性测定：采用氮蓝四唑（NBT）法9。称取叶片于研钵中，加入少量石英粉，研磨成粉末，匀浆离心，上清液即为粗酶液。反应液中分别含有磷酸缓冲液（pH78），核黄素，130 mmol?L-1甲硫氨酸，100 mmol?L-1EDTA ，750 mmol?L-1NBT ，酶液以及025 mL蒸馏水，各管于光照培养箱中照光，温度为25 ，反应10 min，要求各管受光情况一致。黑暗终止反应，立即在560 nm下测定各管的吸光度。 （4）CAT（过氧化氢酶）活性测定：采用紫外吸收法测定11-17。 取叶片，加入磷酸缓冲液于冰浴中研磨，离心，取上清液定容，适当稀释后用于酶活性测定。测定240 nm波长处的A240降低速度。将每分钟A240减少001定义为1个酶活性单位。 1.5 数据的统计分析 试验数据采用EXCEL2003、DPS 等软件进行统计分析。 2 结果与分析 2.1 不同盐碱胁迫对闽楠和楠木MDA含量的影响 植物在逆境条件下，往往发生膜脂过氧化作用，丙二醛（MDA）是其产物之一，通常利用它作为脂质过氧化指标，表示细胞膜脂过氧化程度和植物对逆境条件反应的强弱。由图1可以看出：在不同浓度下，闽楠的MDA含量呈上升的趋势，200时达到最大，楠木呈先上升后下降的趋势，在100时达到最大。高浓度时，闽楠的膜脂过氧化程度加大，MDA含量增加。楠木的MDA含量下降且低于闽楠，说明闽楠对高盐碱浓度的耐受能力较强。 2.2 不同盐碱胁迫对闽楠和楠木POD活性的影响 过氧化物酶是植物体内一种抗氧化酶，主要负责清除SOD前期对自由基歧化反应的产物H2O2，将H2O2催化为H2O，降低细胞膜的过氧化程度，减少多样自由基的产生，从而大大提高植物耐盐性。由图2可见，闽楠和楠木的POD活性均呈上升的趋势，在200时达到最大，但闽楠始终高于楠木可见闽楠的抗盐碱性强于楠木。 2.3 不同盐碱胁迫对闽楠和楠木SOD活性的影响 SOD是植物活性氧代谢的关键酶，能催化体内的歧化反应，SOD在逆境适应中起着非常重要的作用。由图2可以看出在不同浓度下，闽楠的SOD活性呈先下降后上升再下降的趋势，而且在中度盐碱时陡然上升。楠木的SOD活性呈先上升后下降的趋势且楠木的活性高于闽楠。 2.4 不同盐碱胁迫对闽楠和楠木CAT活性的影响 过氧化氢酶普遍存在于植物的所有组织中，其活性与植物的代谢强度及抗寒、抗病能力有一定的关系，故常加以测定。由图2可以看出在不同盐碱浓度下，闽楠和楠木的CAT活性基本都呈上升的趋势。闽楠的CAT活性增加幅度高于楠木，且各浓度CAT活性值也均高于楠木。 2.5 相同盐碱胁迫下闽楠和楠木各项生理指标的综合分析 本研究表明，在低盐碱胁迫下，楠木的SOD比闽楠的活性高，MDA含量也没有明显升高，说明SOD及时的清除了植物体内的氧自由基，维持细胞内氧代谢的平衡。随浓度的增加，植物正常氧代谢受到干扰，活性氧产生加快，SOD活性下降，表明其清除氧自由基的能力下降。在低中度盐碱胁迫时，闽楠和楠木叶片中的SOD、POD和CAT活性有不同程度的升高， 增强了清除细胞内活性氧的能力， 对膜系统起到了一定的保护作用。综合各项指标分析得出，楠木的最高耐盐浓度是100 mmol?L-1，闽楠的最高耐盐浓度是200 mmol?L-1，可见闽楠相比于楠木具有较好的耐盐碱适应能力。 3 结论 （1） 各种逆境胁迫引起伤害的最直接的作用部位是细胞质膜，而MDA作为膜脂过氧化产物可使膜中酶蛋白发生交联并失活，进一步损伤细胞膜的结构和功能18-22。 本研究中，盐碱胁迫使楠木MDA含量升高，两个物种升高的幅度存在一定的差异。闽楠对高盐碱浓度的耐受能力较强。 （2）逆境会诱发植物体内保护酶系统加速清除活性氧的进程，SOD、POD 和 CAT 是主要的抗氧化酶，可清除植株体内有害的活性氧而保护植物膜系统。本研究中，低中度盐碱胁迫下，楠木POD活性和CAT活性均升高，从而增强了细胞内活性氧的清除能力，对膜系统起到了一定的保护作用，体现了楠木植物自主减轻细胞伤害的适应性反应。但SOD活性降低，这可能是盐碱胁迫下SOD为清除多余活性氧自由基而过量