盐胁迫对番茄幼苗的营养及生理效应

1、西北农业学报 2011,20(2):128 133ActaAgriculturaeBoreali occidentalisSinica盐胁迫对番茄幼苗的营养及生理效应张纪涛,徐 猛,韩 坤,王林权(西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100)摘 要:以耐盐性不同的2个番茄品种中蔬4号和白果强丰为材料,珍珠岩为基质,1/2Hoagland营养液为营养介质,研究了0200mmol/LNaCl对番茄幼苗生物量、含水量、叶绿素含量、脯氨酸(Pro)含量、氮磷钾(NPK)含量等的影响。结果表明:白果强丰在50200mmol/LNaCl、中蔬4号在100200mmol/LNaCl处理时,幼苗生物

2、学产量显著降低,100200mmol/LNaCl处理显著降低了中蔬4号的根冠比。在100150mmol/LNaCl下,白果强丰的干物质量显著高于中蔬4号。随盐浓度的增加白果强丰幼苗地上部的含水量逐渐减小,而中蔬4号则表现出先增加后减小的趋势。两个品种幼苗叶片叶绿素总量和叶绿素a的含量随盐胁迫浓度增加先增大后减小,叶绿素b不受盐处理的影响。2种番茄幼苗叶片脯氨酸(Pro)的含量随盐浓度增加而增大,在100150mmol/LNaCl下,中蔬4号的Pro含量高于白果强丰。盐胁迫降低了幼苗全N和全K含量,对全P影响不大;但盐胁迫下,白果强丰的养分含量高于中蔬4号。两个品种综合比较,中蔬4号养分吸收能力

3、较弱,受盐胁迫的影响较大,自身调节能力差,因此抗盐能力弱于白果强丰。关键词:盐胁迫;番茄幼苗;耐盐性;氮磷钾中图分类号:Q945;S641.2 文献标志码:A 文章编号:1004 1389(2011)02 0128 06EffectofSaltStressonPlantNutritionandPhysiologyofTomatoSeedlingsZHANGJitao,XUMeng,HANKunandWANGLinquan(CollegeofResourceandEnvironment,NorthwestA&FUniversity,YanglingShaanxi 712100,China

4、)基金项目:国家自然科学基金(30571085)。第一作者:张纪涛,男,在读硕士,主要从事植物耐盐生理研究。E mail:zhangjitao_xn:E2期 张纪涛等:盐胁迫对番茄幼苗的营养及生理效应 129treatment,butnutritioncontentof Baiguoqiangfeng washigherthanthatof ZhongshuNo.4 gen erally.Thecultivar ZhongshuNo.4 wasmoresensitivetosaltstressthan Baiguoqiangfeng be causeofbetterplantN&Knu

5、tritionandcapabilityofself regulationoflaterinthesaltstresscond tion.Keywords:Saltstress;Tomatoseedling;Salttolerance;NPK 土壤盐渍化是影响生态环境和农业生产的主要非生物胁迫之一,全世界有盐渍土10亿hm,约占陆地总面积的7.8%,中国约有盐渍土2700万hm21 2,其中次生盐渍化土壤占有很大比例。设施农业由于自身的封闭性及高施肥量、高复种指数等特点,设施栽培地土壤的次生盐渍化严重,制约了设施农业的可持续发展。防止设施栽培地土壤的次生盐渍化和增强保护地作物的抗盐性和耐盐性具

6、有重要的现实意义。番茄(Lycopersi conesculentumMill)是茄科(Solanaceae)番茄属植物,在设施蔬菜栽培中占有重要地位。它属于中度盐敏感物种,土壤盐分浓度过高常导致番茄生长缓慢、产量和品质下降等。选育耐盐番茄品种,加强其耐盐生理研究,改善栽培管理措施,有助于提高保护地的生产力。植物对盐分胁迫的反应和适应性是一个复杂的生理过程,是植物体内一系列生理生化过程综合作用的结果,不同植物甚至同种类的不同品种对盐分胁迫的反应及其适应机制也不尽相同3。盐胁迫对植物造成的伤害主要有3种:渗透胁迫、离子毒害、营养失衡,表现为植物生长受限、光合速率下降、衰老加快等。国内从种子萌发、

7、幼苗生长和果实品种等方面研究了盐胁迫对番茄生长的伤害及外源物质的缓解效应3,5 114mmol/L,白果强丰耐盐性明显强于中蔬4号,笔者前期试验也表明中蔬4号种子萌发期和苗期耐盐性远弱于白果强丰。试验设5个处理,分别为CK:1/2Hoagland营养液;T 1:1/2Hoagland营养液+50mmol/LNaCl;T 2:1/2Hoagland营养液+100mmol/LNaCl;T 3:1/2Hoagland营养液+150mmol/LNaCl;T 4:1/2Hoagland营养液+200mmol/LNaCl,处理重复3次。育苗与幼苗处理:选取均匀饱满的种子,55 温汤浸种15min,浸种过程

8、中连续搅拌,再于无菌水中浸泡8h。然后置培养箱中催芽,培养箱温度为28 ,湿度为70%。待种子全部露白后定植到装有珍珠岩的72目穴盘中,每穴1株,每天早晚各浇水1次,待子叶平展后浇1/2Ho agland营养液,待幼苗长至3叶1心时进行处理。按试验设计浇灌含有不同浓度NaCl的1/2Ho agland营养液,每穴30mL,早晚各1次(注:直接浇灌以上含有不同盐分浓度的处理液30mL,每次浇灌后有多余营养液渗漏,可以洗脱残留盐分,因此短期内不会造成基质中盐浓度影响的升高)。处理后7d测定相关指标。1.2 测定指标及方法生物量测定:将幼苗从茎基部剪开,分别称取鲜质量,105 杀青15min,65

9、烘干至恒质量。计算地上部分含水量=(鲜质量-干质量)/鲜质量,根冠比=地下部分干质量/地上部分干质量。叶绿素含量的测定13:称取0.10.2g剪碎的去叶脉叶片,加入15mL =80%的丙酮,密闭遮光放置24h以上,待叶片完全变白为止,于663和646nm下测定吸光值,分别计算叶绿素a、b含量及叶绿素总含量。游离脯氨酸含量的测定:酸性茚三酮提取法13,但是对植物营养生理方面的研究报道不多。本试验选用耐盐性不同的两个番茄品种为供试材料,研究盐胁迫对其苗期营养生理代谢的影响,旨在揭示盐胁迫的内在机制,为耐盐性番茄品种的育种、鉴定和筛选提供理论基础,同时为设施栽培地番茄的抗盐栽培和微咸水灌溉等提供依据

10、。1 材料与方法1.1 材料与试验设计试验于2009 09 11在西北农林科技大学资环学院玻璃温室进行。供试品种为白果强丰(耐盐性较强)和中蔬4号(耐盐性相对较弱)。文献12表明,白果强丰半致死盐浓度为118.91l/,称取洗净叶片0.10.2g,剪碎后加入5mLw=3%的磺基水杨酸,沸水浴提取15min,过滤后,加入酸性茚三酮显色剂沸水浴显色30min,于520nm下测定吸光值,根据标准曲线测130 西 北 农 业 学 报 20卷N、P、K含量的测定14:H2SO4 H2O2消煮,凯氏定氮法测定全N含量;矾钼黄比色法测定全P含量;火焰光度法测定全K含量。1.3 统计分析采用Excel2003

11、对数据进行处理,SPSS17.0进行统计分析(处理之间用Duncan s新复极差法进行多重比较;品种之间用独立样本t检验进行比较)。干质量、地上部干质量和总干质量均有减小趋势。中蔬4号在100200mmol/LNaCl,白果强丰品种在50200mmol/LNaCl处理下与对照达到显著差异。中蔬4号的根冠比随盐胁迫浓度的增加而逐渐减小,在100200mmol/LNaCl浓度时根冠比与对照有显著性差异;而对白果强丰则无显著性影响。2个品种比较,正常情况下,中蔬4号各部分干质量均显著低于白果强丰,50mmol/LNaCl处理下前者根干质量显著高于后者,但在100150mmol/LNaCl处理时中蔬4

12、号根干质量和总干质量显著低于白果强丰。2 结果与分析2.1 盐胁迫对番茄幼苗生物量和根冠比的影响由表1可见,随盐分浓度的增加,2个品种根表1 盐胁迫对番茄幼苗生物量及根冠比的影响Table1 Effectofsaltstressonbiomassandr/softomatoseedling中蔬4号ZhongshuNo.4处理Ttreat mentCK根干质量/gRootdryweight地上部干质量/gShootdryweight总干质量/gTotaldryweight根冠比R/S根干质量/gRootdryweight白果强丰Baiguoqiangfeng地上部干质量/gShootdrywei

13、ght总干质量/gTotaldryweight根冠比R/S2.2 盐胁迫对番茄幼苗含水量的影响盐胁迫对不同品种番茄幼苗地上部含水量的影响不同(图1)。抗盐性较弱的中蔬4号随盐胁迫增强含水量先增加后减少,在50100mmol/L范围内,随着盐浓度升高叶片含水量增加,在100mmol/LNaCl浓度时含水量达到最大值;随着盐浓度的进一步升高,含水量降低。而抗盐性较强的白果强丰含水量则逐渐下降。与对照相比,在50、100、150和200mmol/LNaCl时分别下降了0.43%、0.64%、0.86%和1.28%。2.3 盐胁迫对番茄幼苗叶绿素含量的影响叶绿素是反映植物光合作用的重要指标。表2显示,

14、随盐浓度升高,2个品种叶绿素a和总叶绿素含量先增大后逐渐减小。中蔬4号在50和100mmo/LNaCl处理时叶绿素a分别增加了26.15%、15.44%,总叶绿素含量增加了5.34%和5.66%;而在150和200mmol/L时分别降低了13.07%和32.82%、17.51%和35.01%;白果强丰在50和100mmo/LNaCl处理时叶绿素a分别增加了7.62%和15.40%,总叶绿素含量增加4.97%和12.19%,而在150和200mmol/L时分别降低了7.48%和11.88%、8.76%和17.16%。盐胁迫对叶绿素b含量无显著影响。可见,盐胁迫主要影响叶绿素a的合成;低盐浓度图1

15、 盐胁迫对番茄幼苗叶片含水量的影响Fig.1 Effectofsaltstressonwatercontent(50100mmol/L)对叶绿素合成或稳定性影响不大,而中高盐胁迫(150200mmol/L)则抑制2期 张纪涛等:盐胁迫对番茄幼苗的营养及生理效应 131物抗盐性起着重要作用;另一方面Pro积累量也反映了盐胁迫程度,因此,也被做为胁迫伤害指标。由图2可见,随着盐浓度的升高,2个品种的Pro都显著增加,在100150mmol/L盐浓度下,抗盐性较弱的中蔬4号的Pro含量显著高于抗盐性较强的白果强丰,说明前者受盐胁迫的程度要大于后者。当盐浓度达到200mmol/L时,两个番茄品种的差异

16、消失,说明番茄植株可能已经失去了对盐胁迫的调控能力与适应性。2.5 盐胁迫对番茄幼苗地上部N、P、K含量的影响图2盐胁迫对番茄幼苗叶片游离脯氨酸含量的影响Fig.2 Effectofsaltstressonprolinecontentofseedlingleavesoftomato16由表3可以看出,不同盐浓度处理下2个品种的整株番茄幼苗全P含量影响没有显著差异,而盐处理降低了整株番茄幼苗全N和全K含量。随盐浓度的增大2个品种全N和全K的含量逐渐降低,在50、100、150和200mmol/L盐处理下,中蔬4号全N含量分别比对照下降了5.12%、10.06%、14.46%、18.06%,全K含

17、量分别降低7.62%、8.46%、15.59%和17.57%;白果强丰的全N含量分别比对照下降了6.81%、9.17%、10.54%和10.72%,和全K含量降低了4.85%、5.64%、7.44%和16.74%。白果强丰降低趋势较中蔬4号小,说明盐胁迫对中蔬4号的氮营养和钾营养的影响大于白果强丰。白果强丰mg/g合成或加速了叶绿素a分解。2个品种比较,在50mmol/LNaCl时中蔬4号叶绿素a的含量显著高于白果强丰,但在200mmol/LNaCl时显著低于白果强丰,这也说明了在耐盐性较弱的品种上盐胁迫对叶绿素a含量影响较大。2.4 盐胁迫对叶片游离脯氨酸(Pro)含量的影响植物体中脯氨酸(

18、Pro)含量一直是倍受关注的抗逆性指标,它是盐胁迫条件下植物体内产生的一种主要的渗透调节物质。Pro在盐胁迫下大量积累,是植物适应盐渍逆境的结果,对提高植15表2 盐胁迫对整株番茄幼苗叶片叶绿素含量的影响Table2 Effectofsaltstressonchlorophyllcontentofseedlingleavesoftomato中蔬4号ZhongshuNo.4处理TreatmentCKT 1T 2T 3T 4叶绿素aChlorophylla叶绿素bChlorophylla叶绿素总量Chlorophyll叶绿素aChlorophylla白果强丰Baiguoqiangfeng叶绿素bC

19、hlorophylla叶绿素总量Chlorophyll0.787+0.035dA表3 盐胁迫对整株番茄幼苗N、P、K含量的影响Table3 EffectofsaltstressonN,P,Kcontentoftomatoseedlings全N含量TotalNcontent处理TreatmentCKT 1T 2T 3T 4mg/g132 西 北 农 业 学 报 20卷的磷含量也略高于中蔬4号。说明在盐胁迫环境中白果强丰的养分吸收能力要强于中蔬4号。种不同基因型或品种的盐浓度阈值不同。脯氨酸(Pro)和植物抗渗透胁迫能力密切相关,在植物体内的含量直接或间接制约植株耐受渗透胁迫的能力强弱28。Pro

20、作为一种渗透性保护物质,可以缓解高浓度盐离子构成的渗透胁迫,减少渗透胁迫对细胞生理生化代谢的影响。本试验结果表明,随着盐浓度的升高,两个品种的Pro含量随盐浓度显著增加,这与其他番茄品种和黄瓜上的研究结论类似29 30,MattioniC等31在小麦、Lutts在水稻等大田作物上也证明了这种观点。耐盐能力较弱的品种在高盐浓度下,可能由于盐分离子吸收过多,因而需要合成较多Pro以应对离子胁迫效应,影响了其他蛋白质合成或正常代谢活动。在100150mmol/L处理浓度下,中蔬4号Pro的含量高于白果强丰也说明中蔬4号的盐敏感程度高于白果强丰,反映了其受胁迫程度较大。N、P、K是植物必须的三大元素,

21、决定着植物的生长。本试验研究盐胁迫对P含量影响较小。盐胁迫降低了全N和全K的含量,且随盐胁迫浓度的增加逐渐下降。Cl可以拮抗NO的吸收,这可能是番茄幼苗体内全N含量下降主要原因之一。全K含量降低主要由于Na+竞争K+的吸收位点影响K的吸收所致,许多研究都得到同样的结果。2个品种比较,在100200mmol/L的盐浓度下白果强丰全N含量高于中蔬4号;在同一盐浓度下,白果强丰全K含量高于中蔬4号。盐胁迫下,白果强丰N、K含量下降幅度小于中蔬4号。说明在中高盐胁迫下白果强丰品种较强的N、K吸收积累能力可能是两者耐盐性差异的主要原因。综上所述,盐胁迫降低了2个品种番茄幼苗的根干质量、地上部干质量及总生

22、物量;其对根冠比的影响存在品种间差异。在50100mmol/L的盐浓度下叶绿素a含量增加,在100200mmol/L盐浓度下叶绿素a含量显著降低;叶绿素b含量不受盐处理影响。随盐胁迫浓度的增加,两个番茄幼苗叶片Pro的含量逐渐增加;在100150mmol/L时中蔬4号的Pro含量显著高于白果强丰,说明其受盐胁迫程度较大。供试条件下,植株全P含量不受盐胁迫浓度影响,而N和K含量随着盐浓度增加显著下降,但两个品种的含量及下降幅度不同。白果强丰的养分含量高号+-3-323 讨论与结论植株生长量是植物对盐胁迫响应的综合体现及对盐胁迫的综合反应。在盐胁迫下,由于植株碳同化量减少、渗透调节能耗和维持生长能

23、耗增加等原因,一般会使植株生长量减少18。本试验表明盐胁迫降低了两个品种的根、地上部以及总生物量;中蔬4号在100200mmol/L时根冠比显著降低,说明其根系对盐胁迫更为敏感。地上部分含水量在两个品种上呈现不同情况,白果强丰表现出随盐浓度增加而降低的趋势,而对于中蔬4号在50200mmol/L时含水量高于对照,呈现先升高后下降的趋势。植物水分代谢主要取决根系的吸收能力和气孔调节等过程,而这些过程又与K、Na等离子的吸收与运输有关;同时受到环境的影响调节。2个品种地上部含水量对盐分胁迫浓度反应差异的原因可能与自身合成渗透调节物质或与Na吸收累积速率有关,这需要进一步研究。叶绿素含量是反映植物光

24、合作用强度的生理指标,一般认为,由于在盐胁迫下植物吸收不到足够的水分和矿质营养,造成营养不良,致使叶绿素含量低19。Strogonov等20对几种非盐生植物的研究结果表明,一定浓度的盐胁迫可显著增加植物叶片叶绿素含量,段九菊21在黄瓜、Rome ro在番茄上得到类似的结论。而王学征在番茄,杨颖丽24及Abdelkader25在小麦、Xu等26在柽柳等、葛江丽等27在高粱上研究表明盐胁迫降低叶绿素的含量。本试验表明,盐处理对两个品种叶绿素b的合成没有影响;叶绿素a的含量先增加后降低。在50mmol/L盐处理时,中蔬4号的叶绿素a含量增加显著,当盐浓度大于100mmol/L时则显著降低;叶绿素总量

25、则在150200mmol/L时也显著降低;白果强丰的叶绿素a和叶绿素总量。在50100mmo/L盐处理下显著地增加,而在150200mmol/L盐处理下显著降低。说明盐分对植株叶绿素含量的影响受植物种类、基因型和盐浓度的影响,低盐浓度刺激合成,而高盐浓度抑制合成或促进降解。也可能存在一个盐浓度阈值,低于该阈值时不影响叶绿素合成,甚至促进叶绿素累积,而超过该阈值时抑2223+172期 张纪涛等:盐胁迫对番茄幼苗的营养及生理效应 133者。综合比较,盐胁迫条件下白果强丰品种养分吸收积累能力和自身调节能力强于中蔬4号。参考文献:1 赵明范.世界土壤盐渍化现状及研究趋势J.世界林业研究,1994,7(

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