范惠玲等 : 混合盐碱胁迫对芸芥生长发育和生理性状的影响 545 perimentalgroupandcontrolgroupwhenconcentrationofsalt-alkalinewaslow(20and30mmol L -1 ).When salt-alkalineconcentrati

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1 中国油料作物学报 ChineseJournalofOilCropSciences 2018,40(4): doi: /j.issn 混合盐碱胁迫对芸芥生长发育和生理性状的影响范惠玲, 白生文, 刘钊, 李振洲, 何志军, 朱雪峰, 秦明岗 ( 河西学院农业与生物技术学院, 甘肃张掖,734099) 摘要 : 为评价不同生长期芸芥对混合盐碱胁迫的耐受性及相应的生理机制, 采用不同浓度的混合盐碱溶液分别进行种子萌发期苗期及成株期胁迫试验结果表明 :(1) 在种子萌发期, 低浓度 (20 和 30mmol L -1 ) 混合盐碱胁迫仅延迟了芸芥种子的萌发时间, 对种子活力的影响较小 ;40mmol L -1 盐碱胁迫下, 发芽势和发芽率均显著低于对照值 ; 50mmol L -1 盐碱处理下, 种子完全丧失活力 (2) 苗期叶片相对含水量与盐碱浓度和胁迫时间均呈负相关, 盐碱浓度 40mmol L -1, 相对含水量显著下降, 而丙二醛含量显著升高 ; 随盐碱浓度增加及胁迫时间延长, 叶片可溶性糖和脯氨酸含量总体呈增加趋势, 而可溶性蛋白含量却逐渐降低, 说明芸芥幼苗对盐碱胁迫的适应在一定程度上主要取决于可溶性糖和脯氨酸等有机物质的积累 ;(3) 成株期低浓度胁迫对株高和开花期影响不显著, 40mmol L -1 盐碱胁迫时, 株高降低, 开花期延迟, 单株角果数少, 部分种子干瘪或败育 60mmol L -1 胁迫下植株能存活, 但不能开花结实,70mmol L -1 胁迫则严重抑制了营养生长和生殖生长, 甚至死亡混合盐碱胁迫对芸芥根长鲜重干重和含水量均有一定的抑制作用, 对根重影响显著, 低浓度胁迫促进根的伸长, 盐碱浓度 40mmol L -1 时, 根长逐渐变短, 显著低于对照总之, 萌发期和成株期芸芥对 NaCl+Na 2 SO 4 +NaHCO 3 +Na 2 CO 3 混合盐碱胁迫的耐受性不同, 苗期可溶性糖和脯氨酸作为主要的调节物质在芸芥适应较高浓度盐碱逆境中起到了重要作用关键词 : 芸芥 ; 混合盐碱 ; 萌发期 ; 幼苗期 ; 成株期 ; 生长发育 ; 生理机制中图分类号 :S565.9 文献标识码 :A 文章编号 : (2018) Efectsofmixedsalt-alkalineongrowthandphysiologicalcharacteristicsinErucasativa FANHui-ling,BAISheng-wen,LIUZhao,LIZhen-zhou,HEZhi-jun,ZHUXue-feng,QINMing-gang (ColegeofAgricultureandBiotechnology,HexiUniversity,Zhangye734099,China) Abstract:ToasesthetoleranceofE.sativatomixedsalt-alkalineindiferentgrowthphase,andtoreveal physiologicalmechanismsrespondingtosalt-alkalinestres,theexperimentswereconductedusingdiferentcon centrationofsalt-alkalineduringgermination,seedlingstageandadultstage.ourresultsshowedthat:(1)at germinationstage,initialgerminationwasdelayedbuttheseedvigorwasnotlostwhenstresedunderlowconcen trationof20mmol L -1 and30mmol L -1 mixedsalt-alkaline.under40mmol L -1 salt-alkalinestres,the germinationpotentialityandgerminationrateweresignificantlylowerthanthatofthecontrolgroup.whenthecon centrationwashigherthan50mmol L -1,theseedvigorwerelostcompletely.(2)Relativewatercontentofleaves (RWC)hadnegativecorelationwiththelevelofsalt-alkalineconcentrationandthestrestime.Whenthesalt- alkalineconcentrationwashigherthan40mmol L -1,RWCwasdecreasedsignificantly,butmalondialdehyde (MDA)contentwasincreasedobviously.Bothprolineandsolublesugarcontentweresignificantlyincreasedwith theincreasingofsalt-alkalineconcentrationandtimeprolong,butthesolubleproteincontentwasreducedgradu aly,whichindicatedthattheadaptationofe.sativaseedlingtosaline-alkalistresdependedpartlyontheaccu mulationoforganicmaterialsuchassolublesugarandprolineetc.(3)atadultstage,efectsofsalt-alkaline stresonplantheightandfloweringperiodwereconsidered,therewerenosignificantlydiferencebetweentheex 收稿日期 : 基金项目 : 甘肃省高等学校科研项目 (2017A-083); 河西学院校长科研创新基金项目 (XZ ) 作者简介 : 范惠玲 (1979-), 女, 甘肃陇西人, 讲师, 硕士, 研究方向为油菜及其近缘植物遗传育种, qianjing05@163.com 通讯作者 : 白生文 (1976-), 男, 甘肃民勤人, 硕士, 研究方向为油菜遗传和育种, bsw @163.com

2 范惠玲等 : 混合盐碱胁迫对芸芥生长发育和生理性状的影响 545 perimentalgroupandcontrolgroupwhenconcentrationofsalt-alkalinewaslow(20and30mmol L -1 ).When salt-alkalineconcentrationwas40mmol L -1 to50mmol L -1,comparedwithCK,theexperimentalgrouppres entedshorterplantsheight,delayedfloweringperiodandlesnumberofeficienthornsperplant.e.sativafailedto seedwhentheconcentrationofsalt-alkalinewas60mmol L -1.Vegetativeandreproductivegrowthwereinhibi tedseriously,orevendeathastheconcentrationofsalt-alkalinewas70mmol L -1.Rootlength,freshweight, dryweightandwatercontentwereinhibitedundersalt-alkalinestresofdiferentconcentrations,especialythe freshrootweight.whentheconcentrationwaslesthan30mmol L -1,rootlengthwaslongerthanCK,whileit wassignificantlyshorterthanckwhentheconcentrationwashigherthan40mmol L -1.Inconclusion,salt-al kaline(nacl+na 2 SO 4 +NaHCO 3 +Na 2 CO 3 )toleranceine.sativaatgerminationstageandadultstageweredif ferent,solublesugarandprolineasthemainorganicsubstancesplayedanimportantroleinadaptingtohighsalt- alkalinestres. Keywords:Erucasativa;mixedsalt-alkaline;germinationstage;seedlingstage;adultstage;growthand development;physiologicalmechanisms 盐碱胁迫已成为仅次于干旱胁迫的第二大阻碍作物正常生长发育的不利因素, 在这种非生物逆境下, 作物表现出生长缓慢黄化早衰品质下降以及 [1] 产量降低等现象, 对农业生产造成极大危害河西走廊属典型干旱荒漠大陆性气候, 该区域内分布着万公顷的盐碱地 [2], 土壤盐害成分很复杂, 主要的致害离子有 Na + Cl - HCO - 3 CO 2-3 SO 2-[3] 4 田间的盐胁迫多数为混合胁迫, 土壤盐胁迫与碱胁迫往往相伴发生, 从而给许多地区带来严重的问题因此, 采用混合盐碱 (NaCl+Na 2 SO 4 +NaHCO 3 +Na 2 CO 3 ) 代替单盐 (NaCl 或 Na 2 SO 4 或 Na 2 CO 3 ) 来研究作物耐盐碱性更能反映田间盐碱胁迫情况, 对于作物耐盐碱育种研究具有重要意义芸芥 (ErucasativaMil) 泛指芝麻菜属的所有种, 是一种药油蔬多用途作物在长期的栽培过程中, 芸芥群体积累了较多的优良抗逆基因资源, 具有较强的抗旱耐瘠薄抗白粉病耐低温等特性, 因此是十字花科植物育种的重要资源 [4] 从野生和栽培环境可以推测, 芸芥还具有一定的耐盐性 [5] 目前对于芸芥的研究主要集中在对地上部分, 或仅采用单盐, 如 NaCl [6] [7] 或 Na 2 SO 4 胁迫下芸芥生理指标研究, 而对于混合盐碱胁迫下芸芥叶片根系生理响应特征方面的系统研究极少由于芸芥分布地区土壤盐分的复杂性, 采用单盐胁迫不能全面反映田间实际情况, 得到的结果对于进行耐盐机理分析以及指导育种研究均有一定的局限性本试验采用由两种中性盐 (NaCl Na 2 SO 4 = 1 9) 和两种碱性盐 (Na 2 CO 3 NaHCO 3 =1 9) 组成的混合盐碱来模拟芸芥分布地区田间土壤盐分组成状况, 并设定不同浓度, 包括和 70mmol L -1 的盐碱溶液, 对芸芥进行芽期苗期和成株期胁迫试验, 并测定了不同指标, 通过不同指标的变化特征评价芸芥对混合盐碱胁迫的耐受性, 初步探明芸芥在混合盐碱胁迫下的生理变化机制, 为挖掘耐盐芸芥种质资源并为河西走廊盐碱地区合理种植芸芥提供依据 1 材料与方法 1.1 材料陇西芸芥种子由河西学院农业与生物技术学院农学教研室提供试验前挑选饱满一致的种子, 在 70% 酒精中浸泡 30s, 用 40% 次氯酸钠溶液消毒 15min, 无菌水清洗 3 次, 晾干后备用 1.2 试验设计和盐溶液配置所有试验均采用随机区组设计, 重复 3 次选用 1/2Hoagland 营养液 [8], 在营养液中加入 NaCl Na 2 SO 4 Na 2 CO 3 和 NaHCO 3 四种盐, 分别配置浓度为和 70mmol L -1 的混合盐碱溶液, 并选择不加盐的营养液作对照混合盐碱溶液由两种中性盐 (NaCl Na 2 SO 4 =1 9) 和两种碱性盐 (Na 2 CO 3 NaHCO 3 =1 9) 组成, 具体比例见表芸芥种子芽期胁迫试验 [9] 参照王治江等的方法并略加修改, 用浓度分别为和 70mmol L -1 的混合盐碱溶液进行胁迫处理, 以蒸馏水为对照 (CK) 将种子置于智能人工气候箱中发芽, 白 / 夜温度为 25 / 20, 时间为 14h/10h, 光照为 6000Lx, 湿度 75% 试验过程中每天采用称重补水法按时补充水分, 以保持培养皿内盐浓度不变, 并统计发芽种子数 ( 发芽标准以胚根突破种皮达到种子长为发芽 ) 处理和对照均设 3 次重复, 每个重复 50 粒种子, 以滤纸为发芽床从胁迫处理后第 2d 开始, 每天调查各处

3 546 中国油料作物学报 2018,40(4) 理发芽数, 共计 7d, 计算发芽势发芽率以及相对盐害率发芽第 10d, 每个处理中随机取 10 个芽苗, 用蒸馏水洗净, 滤纸吸干表面水分, 立即用分析天平盐碱溶液浓度 Solutionconcentration /(mmol L -1 ) 称其鲜重同时, 每个培养皿随机取 10 个芽苗, 用直尺测量胚根长和胚轴长表 1 混合盐碱溶液的离子浓度及其所含盐分质量 Table1 Ionconcentrationofmixedsalt-alkalinesolutionandweightofsaltandalkaline 离子浓度 Ionconcentration/(mmol L -1 ) Na + Cl SO 4 HCO 3 CO 3 2- 盐分质量 Weight/g NaCl NaHCO 3 Na 2 SO 4 Na 2 CO 相对盐害率 =( 对照发芽率 - 处理发芽率 )/ 对照发芽率 100% 采用发芽率芽苗鲜重胚根长和相对盐害率等指标评价混合盐碱胁迫对芸芥种子萌发和芽苗生长的影响 1.4 芸芥苗期胁迫试验和耐盐生理指标测定 [10] 盆栽试验参照刘自刚等的方法并略加修改, 将试验用种播于盛有厚度一致 (10cm) 蛭石的塑料花盆中, 每钵播种 10 粒, 上覆 0.5cm 厚蛭石, 对照与各处理均重复 3 次, 放置在无加热的温室大棚中培养种子发芽期正常浇水, 出苗后间苗, 并浇灌 1/2Hoagland 营养液, 每盆留幼苗 5 株待生长至 5 片真叶时, 添加含有和 70mmol L -1 的 1/2Hoagland 营养液分别在盐处理 14d 28d 和 42d 后剪取同一部位叶片, 用去离子水清洗 2 次, 自然晾干进行各项指标测定叶片相对含水量和保水力的测定叶片组 [11] 织含水量和保水力的测定均参照陈松河的方法, 相对含水量按下式计算相对含水量 =( 组织鲜重 - 组织干重 )/( 饱和鲜重 - 组织干重 ) 100% 叶片保水力的测定方法 : 在室内自然干燥条件下, 取相同部位鲜叶在 48h 内定时称重直至基本恒重, 计算每一时期累计失水量占总水分含量的百分比, 即失水率, 失水率越大, 则保水力越小丙二醛可溶性蛋白质可溶性糖和脯氨酸含量的测定参照高俊凤的方法 [12], 采用磺基水杨酸法测定脯氨酸含量, 蒽酮比色法测定可溶性糖含量, 考马斯亮蓝 G-250 染色法测定可溶性蛋白质含量, 硫代巴比妥酸法测定丙二醛 (MDA) 含量 1.5 芸芥成株期胁迫试验按上述中描述的盆栽试验进行培养, 各盐浓度重复 3 次 ( 盆 ), 每盆留苗 3~5 株, 观察记载植株地上部生长发育情况并拍照采用根重根长和含水量等指标来分析混合盐碱胁迫对根系生长的影响特征待芸芥成熟时, 小心将植株从蛭石中取出, 并剪下根系, 在自来水中漂洗数次, 直至将蛭石完全洗净, 然后用蒸馏水漂洗 2 次, 自然晾干表面水分后, 置于纸信封中, 立即称其鲜重 (FW) 用直尺测量根的长度将根按单株置于烘箱中,105 下杀青 20min,80 下烘干至恒重, 冷却至室温后称取干重 (DW), 计算根组织含水量 (DWC) DWC=(FW -DW)/DW 100% 1.6 数据处理采用 MicrosoftOficeExcel2003 软件整理数据, 并针对脯氨酸可溶性糖和可溶性蛋白质含量作图, 采用 DPS7.05 统计软件进行方差显著性分析与 LSD(P<0.05) 多重比较 2 结果与分析 2.1 混合盐碱胁迫对芸芥种子萌发和芽苗生长发育的影响由表 2 可知, 不同浓度混合盐碱处理均降低了芸芥种子的发芽势和发芽率, 芽苗鲜重胚轴长和胚根长也低于对照但是低浓度胁迫时 (20 和 30mmol L -1 ), 发芽势仍分别达到 77% 和 84%, 发芽率也高达 92% 和 99%, 相对盐害率较低, 说明低浓度胁迫主要延迟了芸芥种子的萌发时间, 对种子的活力影响较小 ; 当浓度 40mmol L -1 时, 发芽势和发芽率均显著低于对照值, 胚轴胚根长均显著变短, 严重抑制了芸芥种子的萌发和芽苗的生长因此, 可选用 40mmol L -1 的混合盐碱溶液鉴定不同芸芥材料在芽苗期的耐盐性混合盐碱浓度在 50 ~70mmol L -1 之间, 芸芥种子不能发芽, 说明高浓度混合盐碱完全抑制了种子的萌发

4 范惠玲等 : 混合盐碱胁迫对芸芥生长发育和生理性状的影响 547 混合盐碱胁迫对芸芥不同性状的影响程度不同 20~40mmol L -1 胁迫下, 胚根长分别降低到对照的 14.3% 20.0% 和 6.1%, 胚轴长降低到对照的 48.5% 63.6% 和 39.7%, 而芽苗鲜重降低到对浓度 Concentration/ (mmol L -1 ) 照的 89.2% 97.3% 和 76.2% 这些结果表明, 混合盐碱胁迫对胚根长的影响最大, 对胚轴长的影响次之, 对芽苗鲜重的影响最小因此, 鉴定发芽期芸芥的耐盐性时可选择胚根长作为鉴定指标表 2 不同浓度混合盐碱胁迫对芸芥种子萌发指标的影响 Table2 Efectsofmixedsalt-alkalinestresongerminationindexesinE.sativa 发芽势 /% Germination potential 发芽率 /% Germination rate 相对盐害率 /% Injuring rates 鲜重 /g Fresh weight 胚轴长 /cm Hypocotyl length 胚根长 /cm Radicle length CK 100±0.0a 99±0.2a 0±0.0a ±0.0007a 2.97±0.08a 4.05±0.05a 20 77±0.0c 92±1.5b 7±0.5b ±0.0130b 1.44±0.41b 0.58±0.26c 30 84±0.1b 99±0.1a 0±0.0a ±0.0290a 1.89±0.59c 0.81±0.40b 40 18±0.8d 49±0.3c 51±0.1c ±0.1661c 1.18±0.12d 0.25±0.07d 50 0±0.0e 0±0.0d 100±0.0d ±0.0000d 0.00±0.00e 0.00±0.00e 60 0±0.0e 0±0.0d 100±0.0d ±0.0000d 0.00±0.00e 0.00±0.00e 70 0±0.0e 0±0.0d 100 ±0.0d ±0.0000d 0.00±0.00e 0.00±0.00e 平均值 Mean 相对值 Relativevalue/% 注 : 不同字母表示处理间差异显著 (P<0.05), 以下同 Notes:Diferentletersindicatesignificantdiferenceamongtreatmentsat0.05level.Sameasbelow 2.2 混合盐碱胁迫对芸芥苗期叶片水分生理及渗透调节物质的影响对叶片组织相对含水量及叶片保水力的影响从表 3 可以看出, 芸芥叶片组织相对含水量与混合盐碱浓度和胁迫时间均呈负相关关系在同一浓度 Concentration /(mmol L -1 ) 取样时间内, 随着混合盐碱浓度的增大, 叶片相对含水量总体呈下降趋势胁迫 14d 28d 和 42d 后, 各胁迫处理叶片相对含水量的均值依次为 70.02% 63.82% 和 58.22%, 较对照值分别降低了 28.94% 9.88% 和 16.88% 表 3 混合盐碱胁迫对芸芥叶片相对含水量的影响 Table3 Efectsofmixedsalt-alkalinestresonDWCofE.sativa/% 盐碱胁迫 14d Salt-alkalinestresfor14d 相对含水量 DWC 盐碱胁迫 28d Salt-alkalinestresfor28d 盐碱胁迫 42d Salt-alkalinestresfor42d CK 98.53±0.02a 70.82±2.86a 70.04±0.06a ±2.45b 70.81±0.01a 67.00±1.00b ±0.58bc 69.03±2.25a 60.77±3.21c ±0.05c 64.72±2.49b 59.33±2.75c ±2.94d 60.55±0.51c 56.47±0.06d ±2.69d 61.36±2.03c 52.97±0.05e ±0.40e 56.43±0.75d 52.80±0.72e 平均值 Mean ( 对照 - 平均 )/ 对照 /% (CK- Mean)/CK % 16.88% 表 4 混合盐碱胁迫对芸芥叶片保水力 ( 失水率 ) 的影响 Table4 Efectsofmixedsalt-alkalinestresonwaterholdingcapacityofE.sativaleaves/% 浓度失水率 Percentageofwaterlosed Concentration /(mmol L -1 ) 2h 4h 6h 8h 10h 24h 32h 48h Mean Sequence CK 平均值 Mean 注 : 表中数据为混合盐碱胁迫第 42d 的测定结果 Notes:Dataaretheresultsundersalt-alkalinestresfor42d

5 548 中国油料作物学报 2018,40(4) 由表 4 可知, 随盐碱浓度增大, 叶片失水率逐渐升高不同浓度胁迫下的平均失水率为 62.31%, 较对照 (51.67%) 升高了 20.59% 这说明混合盐碱胁迫不同程度地降低了芸芥叶片的保水力, 其中 70mmol L -1 胁迫对叶片保水力的影响最大, 失水率比对照高 36.69% 混合盐碱胁迫对芸芥苗期叶片渗透调节物质含量的影响由表 5 可知, 在低浓度混合盐碱胁迫下, 叶片丙二醛 (MDA) 含量比对照降低, 当胁迫浓度为 40mmol L -1 开始,MDA 含量随胁迫浓度增加显著高于对照, 且随胁迫浓度增加和胁迫时间延长呈增加趋势, 即细胞膜脂过氧化或细胞膜受破坏的程度明显加重胁迫 28d 和 42d 后叶片丙二醛含量分别较胁迫 14d 后的高 2.78 和 3.24μmol g -1 盐碱胁迫 28d 后, 低浓度盐碱胁迫下可溶性蛋白质含量均显著大于对照值, 也显著高于其它浓度浓度 Concentration /(mmol L -1 ) 胁迫下的测定值, 这说明 30mmol L -1 处理有利于叶片中可溶性蛋白质的累积 ; 当盐碱浓度 40mmol L -1 时, 可溶性蛋白质含量显著下降,60 和 70mmol L -1 处理间差异不显著 ; 胁迫 42d 后, 随着盐碱浓度的增加, 可溶性蛋白质的含量逐渐减小, 不同浓度胁迫处理下蛋白质含量均低于对照叶片可溶性糖含量随胁迫浓度的增大而逐渐增大, 且各浓度胁迫下可溶性含量显著高于对照值 20 和 30mmol L -1 胁迫下可溶性糖含量差异较小, 40 和 50mol L -1 浓度处理间差异亦较小, 当浓度为 70mmol L -1 时, 可溶性糖含量达最高芸芥叶片脯氨酸含量随混合盐碱浓度的增加呈上升趋势不同浓度盐碱胁迫下, 叶片脯氨酸含量与对照值间均达显著差异水平, 当盐碱浓度 50mmol L -1 时, 脯氨酸含量与较低浓度 ( 如 20 和 30mmol L -1 ) 处理下的脯氨酸含量间达显著差异表 5 混合盐碱胁迫下芸芥叶片渗透调节物质含量的变化 Table5 Changesofmixedsalt-alkalinestresonosmoticadjustmentsubstancescontentofE.sativa 丙二醛含量 MDAcontent /(μmol g -1 ) 可溶性蛋白质 Solubleproteins content/(mg g -1 ) 可溶性糖含量 Solublesugar content/(mg g -1 ) 游离脯氨酸含量 Prolinecontent /(μg g -1 ) 14d 28d 42d 28d 42d 28d 42d 28d 42d CK 2.31±0.02d 5.18±0.02e 5.67±0.18bc 3.65c 4.09a 0.31f 0.43e 70.20f 81.83f ±0.02e 3.28±0.01g 4.16±0.07d 4.04b 3.84b 0.46e 0.66d 76.23e 97.59e ±0.12cd 4.19±0.04f 5.34±0.07c 4.52a 3.30c 0.49d 0.69d 91.06d 98.67e ±0.06c 5.53±0.21d 6.02±0.02b 3.26d 2.65d 0.56c 0.87c c d ±0.00b 6.49±0.23b 6.08±0.27b 2.82e 2.43e 0.57c 0.97b b c ±0.05a 6.25±0.02c 6.74±0.02a 2.36f 2.43e 0.59b 1.00b a b ±0.07a 6.98±0.17a 7.12±0.47a 2.34f 1.35f 0.64a 2.14a a a 2.3 混合盐碱胁迫对芸芥成株期植株地上部生长发育及根系生长特征的影响对地上部生长的影响如图 1 所示,20 和 30mmol L -1 低浓度胁迫下, 株高和开花期较对照相差不大, 每个植株上都能结有效角果在 40 和 50mmol L -1 盐碱胁迫下, 株高较对照低, 开花期较对照晚, 单株角果数少, 且有空角果出现, 有些角果中种子干瘪或败育 60 和 70mmol L -1 盐碱胁迫对植株的伤害较严重, 受害症状主要表现为 : 株高明显降低, 茎基部老叶较幼叶先受到伤害, 叶片边缘先出现黄化或褐斑症状, 其后向叶片中脉逐渐延展 ; 盐碱胁迫后期, 部分植株的整片叶黄化脱落, 地上部全部变成青枯状甚至死亡 ; 生殖生长期, 有些植株不能现蕾, 有些虽能现蕾但后期不能开花对根系生长特性的影响由表 6 所示, 不同浓度盐碱处理后, 根系平均鲜重干重和含水量随盐碱浓度增大呈下降趋势, 尤其是和 70mmol L -1 三个高浓度处理下, 显著低于对照和其它较低浓度处理而对根长而言, 低浓度盐碱胁迫对芸芥根长有一定的促进作用, 尤其是 30mmol L -1 胁迫处理下, 根长较对照长 0.90cm; 盐碱浓度 40mmol L -1 时, 随浓度增大根长逐渐变短,70mmol L -1 盐碱胁迫处理下, 芸芥根长仅 6.63±0.02cm, 比对照值低 2.85cm 虽然在盐碱胁迫下各性状总体呈下降趋势, 但是响应程度各有不同,40mmol L -1 胁迫下, 鲜重干重含水量及根长分别为对照的 48.5% 74.4% 73.9% 和 92.2%,70mmol L -1 胁迫下, 鲜重干重含水量及根长分别为对照的 15.5% 25.6% 41.9% 和 78.2% 这说明根系鲜重对混合盐碱胁迫的反应最敏感, 可选作判断成株期芸芥耐盐性指标之一

范惠玲等混合盐碱胁迫对芸芥生长发育和生理性状的影响９注ＮＡＣＫＢｍｍＬＣｍｍＬＤｍｍＬＥｍｍＬＦ６ｍｍＬＧ７ｍｍＬ图混合盐碱胁迫对芸芥植株生长发育的影响ＦＥｆｆｓｆｍｘｄｓｋｓｒｓｓｐｓｒｗｈｄｄｐｍｆｅｓ表６混合盐碱胁迫对芸芥根重根长和根含水量的影响Ｔｂ６Ｅｆｆｓｆｍｘ

6 范惠玲等混合盐碱胁迫对芸芥生长发育和生理性状的影响９注ＮＡＣＫＢｍｍＬＣｍｍＬＤｍｍＬＥｍｍＬＦ６ｍｍＬＧ７ｍｍＬ图混合盐碱胁迫对芸芥植株生长发育的影响ＦＥｆｆｓｆｍｘｄｓｋｓｒｓｓｐｓｒｗｈｄｄｐｍｆｅｓ表６混合盐碱胁迫对芸芥根重根长和根含水量的影响Ｔｂ６Ｅｆｆｓｆｍｘｄｓｋｒｗｈｈｄｗｒｆｅｓ浓度ＣｒｍｍＬＣＫ鲜重Ｆｒｓｈｗｈ ± ６干重Ｄｒｙｗｈ ± ８± ｂ７± 含水量Ｗｒ６８８± 根长Ｒｈｍ８ｂ８８± ９± ｂ ± ８８± ｂ ± ８± ｂ９８± ７ ± ｄ ± ｄ７ ± ｄ７８± ± ± ６ ± ７６６± ｄ６９± ± ｆ８７６± ｆ７ ± ｄ７６± ± ｆ９± ６６± 平均值Ｍ７９相对值Ｒｕ７６８９明芸芥对混合盐碱胁迫的耐受性及生理调节机制讨论为今后筛选耐盐性不同的芸芥乃至近缘植物提供参芸芥对混合盐碱胁迫的耐受性考依据迄今为止将ＮＣＮＯＮＨＣＯ和ＮＯＳＣ四种盐分按照不同比例混合采用混合盐碱胁迫研究其对植物种子萌发和幼苗生长的影响在紫花苜蓿Ｍｄｓｐｓ白三叶种子Ｔｒｆｕｍｒ高粱Ｓｒｈｕｍｂｒｍｈ等植物萌发期芸芥对混合盐碱胁迫的敏感浓度及敏感鉴定指标种子萌发与早期幼苗生长阶段是作物能否在盐碱胁迫下完成生育周期最为关键的时期芽期耐盐性的强弱影响出苗好坏６本研究结果发现上均有报道而在芸芥乃至近缘植物上报道较少和ｍｍＬ混合盐碱胁迫下芸芥种子的发芽本试验以由两种中性盐ＮＣＮＯ９和两Ｓ势均低于对照值但发芽率与对照值差异较小这表ＯＮＨＣＯ９组成的混合盐种碱性盐ＮＣ明低浓度盐碱胁迫仅仅推迟了种子的萌发时间并碱为胁迫处理溶液分别对萌发期芸芥种子的发芽没有使之失去活力盐胁迫下油菜Ｂｒｓｓｐｕｓ势发芽率胚根长芽苗长苗期包括ｄ８ｄ和种子的萌发也表现类似的结果７ｍｍＬ混ｄ三个时期芸芥叶片的丙二醛脯氨酸可溶性合盐碱胁迫下发芽势和发芽率显著低于对照仅极蛋白质可溶性糖和相对含水量等指标成株期芸芥少量种子能发芽其余种子因渗透胁迫造成吸水困植株生长情况和根系变化特征进行了研究以期探难最终导致非正常发芽如有芽无胚根有胚根而

7 550 中国油料作物学报 2018,40(4) 无胚芽胚根腐烂子叶死亡甚至种子坏死等现象 ; 50mmol L -1 混合盐碱胁迫下, 芸芥种子不能萌发, 这时高盐高碱的共同作用已经超过种子的耐受限度, 造成永久性毒害, 使种子完全丧失活力盐碱胁迫对种子萌发的影响多以对胚根的影响作为指标之一 [18], 本试验结果也发现, 混合盐碱胁迫对芸芥不同性状值的影响程度不同, 对胚根长的影响最大, 因此在判断不同芸芥材料萌发期的耐盐性时, 首先选择胚根长作为鉴定指标 3.3 芸芥在混合盐碱胁迫下根系相关指标的变化特征混合盐碱胁迫对绿豆 (Vignaradiata) 种苗胚根重量可产生显著影响 [19] 本研究中发现, 盐碱胁迫对成株期根系长度鲜重干重和含水量均有一定的抑制作用, 但对根重影响最大, 其主要原因可能是根组织直接暴露在盐碱环境而遭受生理干旱的吸水障碍, 同时在高 ph 环境的双重作用下, 导致呼吸作用等生理过程受到影响, 吸收的水分不足以支撑细胞代谢, 从而导致根组织中物质合成量的下降本试验结果还表明, 混合盐碱胁迫对芸芥根系长度影响较大, 混合盐碱 30mmol L -1 时, 根长较对照增加, 混和盐碱 40mmol L -1 时, 根长逐渐变短, 且与对照差异显著, 这说明低浓度混合盐碱条件可以促进根系的伸长, 而高浓度盐碱对根系的伸长起到显著抑制作用由于试验条件的限制, 对于盐碱胁迫下根系空间分布走向以及根系自身对盐碱的调节能力还有待进一步研究 3.4 苗期芸芥 MDA 与渗透调节物质对混合盐碱胁迫的响应 MDA 含量高低可反映植物在逆境条件下的损伤程度 MDA 含量越高, 膜脂过氧化程度越高, 抗逆性则越弱本试验结果表明, 30mmol L -1 低盐胁迫下, 芸芥叶片 MDA 含量较对照值降低, 出现这种现象可能是由于补充的 Na + 有利于芸芥的生长发育所致之后, 随着混合盐碱浓度的增加, 芸芥叶片中 MDA 含量逐渐增加, 当浓度 40mmol L -1 时,MDA 含量积累均显著高于对照, 表明叶片质膜受破坏的程度逐渐加重这一结果与萌发期芸芥所测定的相关发芽指标和成株期芸芥植株生长变化的特征基本一致在盐胁迫下, 植物细胞内可积累诸如脯氨酸可溶性糖可溶性蛋白等有机物质以调节细胞内的渗透势, 维持水分平衡随混合盐碱胁迫浓度的增加和胁迫时间的延长, 芸芥叶片可溶性糖含量亦呈增加的趋势, 其中胁迫 28d 后的结果随浓度增大表现缓慢上升, 而胁迫 42d 后的结果随浓度增大呈现快速上升, 出现这种现象可能是由于当胁迫浓度增大到一定值时, 细胞内外出现渗透不平衡, 可溶性糖会迅速大量增加, 以提高植株吸水能力, 抵御盐胁迫的危害当可溶性糖含量快速升高到一定量以后, 随盐浓度增大其增加幅度比较缓慢, 甚至有可能出现下降, 本研究未进行更高浓度的盐胁迫, 因此不能确定可溶性糖含量出现再下降的胁迫浓度本试验中, 随混合盐碱浓度的增加, 芸芥叶片可溶性蛋白含量逐渐降低这与前人在盐胁迫下玉米幼苗中可溶性蛋白含量的变化规律基本一致 [20] 出现这些结果是由于盐胁迫降低了蛋白质的合成速率, 或者是加速了储藏蛋白质的水解所致在盐碱干旱等逆境胁迫下, 植物体内游离脯氨酸的含量会明显升高, 以降低细胞的水势, 避免细胞脱水, 且可以在高渗溶液中获得水分, 以维持正常的新陈代谢本试验结果发现, 随混合盐碱溶液浓度的增加, 芸芥叶片中脯氨酸含量也相应增加, 且显著高于对照值, 说明混合盐碱胁迫下芸芥可通过增加脯氨酸含量来维持细胞的渗透平衡因此, 芸芥幼苗期对混合盐碱胁迫的适应可能主要取决于可溶性糖和脯氨酸等有机渗透物质的积累综上所述, 萌发期和成株期芸芥对混合盐碱胁迫的耐受性不同 40mmol L -1 混合盐碱胁迫严重抑制芸芥种子萌发, 其它指标也显著下降 60mmol L -1 高浓度盐碱胁迫能使芸芥植株生理调节机能遭到严重破坏, 使生长受到明显抑制甚至死亡芸芥幼苗对一定浓度盐碱胁迫的适应能力主要取决于脯氨酸和可溶性糖等有机物质的大量累积, 但从整体水平上阐明其耐盐碱生理机制尚需进一步深入研究植物的耐盐碱性属于多基因控制的数量性状, 本研究无论从试验材料的数量, 还是生长发育及生理指标方面均不够全面, 进一步深入全面的研究需要增加其它试验材料和耐盐鉴定指标参考文献 : [1] 陈新, 张宗文, 吴斌. 裸燕麦萌发期耐盐性综合评价与耐盐种质筛选 [J]. 中国农业科学,2014,47(10): [2] 杨自辉, 王继和, 纪永福, 等. 河西走廊盐碱地治理模式研究 [J]. 土壤通报,2005,36(4): [3] 韩多红, 张勇, 晋玲. 碱性盐及混合盐碱胁迫对蒙古黄芪种子萌发和幼苗生理特性的影响 [J]. 中草药, 2013,43(12):1662. [4] 杨玉萍. 我国芸芥的分布区域和品质特性及研究价值 [J]. 甘肃农业科技,2001(7):15-17.

8 范惠玲等 : 混合盐碱胁迫对芸芥生长发育和生理性状的影响 551 [5] 孙万仓. 中国芸芥的分布类型划分及油菜 - 芸芥杂交亲和性研究 [D]. 长沙 : 湖南农业大学,2000. [6] AshrafM.Organicsubstancesresponsibleforsalttoler anceinerucasativa[j].biolplantarum,1994,36(2): [7] HildaA,BabakDH,AzraAA.Morpho physiologi calresponsesofrocket(erucasatival.)varietiestoso diumsulfate(na 2 SO 4 )stres:anexperimentalapproach [J].ActaPhysiolPlant,2016,38:246. [8] 闫旭东. 植物耐盐性鉴定及评价技术规程 [M]. 北京 : 中国农业科学技术出版社,2012. [9] 王治江, 刘自刚, 孙万仓, 等.NaCl 和 Na 2 SO 4 胁迫对白菜型冬油菜种子萌发的影响及其耐盐性分析 [J]. 干旱地区农业研究,2016,34(6): [10] 刘自刚, 王志江, 方圆.NaCl 胁迫对白菜型冬油菜种子萌发和幼苗生理的影响 [J]. 中国油料作物学报,2017,39(3): [11] 陈松河. 竹类植物耐盐性研究与园林应用 [M]. 北京 : 中国建筑工业出版社,2014. [12] 高俊凤. 植物生理学实验指导 [M]. 北京 : 高等教育出版社,2016. [13] 张晓磊, 刘晓静, 齐敏兴, 等. 混合盐碱对紫花苜蓿苗期根系特征的影响 [J]. 中国生态农业学报,2013,21 (3): [14] 殷秀杰, 燕昌江, 李凤兰. 混合盐碱肋迫对白三叶种子萌发的影响 [J]. 东北农业大学学报,2009,40 (12): [15] 李玉明, 石德成, 李毅丹. 混合盐碱胁迫对高粱幼苗的影响 [J]. 杂粮作物,2002,22(1): [16] 刘敏轩, 张宗文, 吴斌. 黍稷种质资源芽苗期耐中性混合盐胁迫评价与耐盐生理机制研究 [J]. 中国农业科学,2012,45(18): [17] 许耀照, 曾秀存, 方彦, 等. 盐碱胁迫对油菜种子萌发和根尖细胞有丝分裂的影响 [J]. 干旱地区农业研究,2014,32(4): [18] 李海燕, 丁雪梅, 周婵, 等. 盐胁迫对三种盐生禾草种子萌发及其胚生长的影响 [J]. 草地学报,2004,12 (1): [19] 殷丽华, 徐鹏, 柯希望, 等. 混合盐碱胁迫对绿豆种子萌发与幼苗生长发育的影响 [J]. 黑龙江八一农垦大学学报,2015,27(5): [20] 郭丽红, 陈善娜, 龚明.NaCl 胁迫对玉米幼苗中谷胱甘肽还原酶活性及可溶性蛋白质含量的影响 [J]. 昆明师范高等专科学校学报,2002,24(4): ( 责任编辑 : 王丽芳 )