盐胁迫对油棕幼苗生理生化特性的影响

周丽霞,肖 勇,杨耀东

(中国热带农业科学院 椰子研究所/海南省热带油料作物生物学重点实验室,海南 文昌571339)



盐胁迫对油棕幼苗生理生化特性的影响

周丽霞,肖 勇,杨耀东

(中国热带农业科学院 椰子研究所/海南省热带油料作物生物学重点实验室,海南 文昌571339)

摘要：采用半年生盆栽油棕幼苗为研究材料,考察了盐胁迫对其质膜透性、可溶性糖、脯氨酸、丙二醛(MDA)含量以及SOD和POD活性的影响。研究结果表明:随着盐浓度的升高和盐胁迫时间的延长,油棕幼苗叶片细胞质膜透性增大,可溶性糖、脯氨酸和丙二醛的含量均有不同程度的升高,SOD和POD活性呈现出先升高后降低的变化趋势。

关键词：油棕;幼苗；盐胁迫;生理生化特性

盐分是影响植物生长发育和产量的重要环境因子之一,近年来,我国盐碱土面积已达1亿hm2,其中7000万hm2为农田[1-2]。土壤盐渍化面积在逐年增加,盐胁迫已经成为影响农业生产最重要的环境胁迫因子之一。因此,了解盐胁迫对植物生理生化的影响,对明确盐胁迫的作用机理和提高植物的抗盐性都有十分重要的意义。

以往有关盐胁迫对作物影响的研究,多选择玉米、大豆等为供试作物[3-5],而有关盐胁迫对油棕生理生化特征影响的研究报道甚少,油棕抗逆性的研究多集中在抗寒和抗旱等方面[6-7]。本研究以半年生盆栽油棕幼苗为试验材料,通过用不同浓度的NaCl对试验材料进行胁迫,来考察其质膜透性、可溶性糖、脯氨酸、丙二醛(MDA)、SOD酶和POD酶等生理生化特性的变化趋势,以期为明确盐对棕榈科作物的危害和生物监测提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料及处理

试验所用的油棕材料取自海南省文昌市中国热带农业科学院椰子研究所育苗基地,为半年生实生苗,高约60 cm,地径25～30 cm。采用盆栽方法进行试验，所用塑料盆体高约35 cm,直径约25 cm,每盆装土约7 kg。用纯水溶解纯NaCl,按照干土质量百分比将NaCl溶液一次性加入盆中,设置盐梯度浓度0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%,以纯水为对照组,每盆栽植1株。每个处理重复3次,共18株材料。各个处理除盐量不同之外,其他条件如加水量、栽培管理措施等均保持一致。在处理后的第7天开始取样，进行有关指标的测定。

1.2测定方法

通过电导率法[8]采用DDS-IIA型电导仪测定细胞质膜透性；采用蒽酮比色法检测可溶性糖含量；采用酸性茚三酮比色法[9]测定脯氨酸含量；采用李合生的方法[10]测定丙二醛(MDA)含量和SOD活性；采用邹琦的方法检测POD活性。每个处理3次重复,测定数据求取平均值。

2结果与分析

2.1盐胁迫对油棕质膜透性的影响

由图1可知：对照组油棕叶片质膜透性相对稳定,基本上没有变化；盐胁迫对油棕叶片质膜相对透性的影响非常显著,随着盐胁迫浓度的增大和胁迫时间的延长,质膜相对透性明显变大。例如：当盐胁迫0 d时,相对电导率为28.8%；随着盐浓度的升高,相同时间下其相对电导率逐渐增大；当胁迫时间达到21 d、盐浓度达1.0%时,电导率达最大值(83.9%),是对照的2.91倍。该测定结果表明在盐胁迫条件下,油棕叶片细胞质膜透性受到不良影响,当盐浓度越大、盐胁迫时间越长时,细胞质膜受到的伤害越大。

图1　盐胁迫对油棕相对电导率的影响

2.2盐胁迫对油棕可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量的影响

由图2可知:对照组样本叶片中可溶性糖含量基本稳定,没有较大的变化;而经过盐胁迫后,在各个盐浓度条件下,可溶性糖的含量均有所升高,且随着盐浓度的增大和胁迫时间的延长,可溶性糖的含量由原来的79.00 μg/g FW上升至519.10 μg/g FW,是胁迫前的6.57倍。

图2　盐胁迫对油棕叶片可溶性糖含量的影响

由图3可见：油棕叶片脯氨酸含量在对照组中无明显变化；而在胁迫条件下,随着胁迫条件的加剧,脯氨酸含量呈上升趋势,其中在第7天时,各种盐浓度下的含量均明显变大,分别是处理前的1.77、2.89、3.32、4.66和6.10倍；在第21天时,其含量分别是处理前的3.12、7.30、9.73、12.15和15.50倍。

图3　盐胁迫对油棕叶片脯氨酸含量的影响

由图4可见：对照组中油棕叶片丙二醛含量基本稳定；而在盐处理组中,丙二醛的含量有所上升,其中,短时间胁迫条件下含量上升不明显,当处理时间达到14 d时,随着盐浓度的升高,丙二醛含量迅速上升,在盐浓度为1.0%时,丙二醛含量为5.31 μg/g FW,是胁迫前的4.43倍;当胁迫时间 达21 d时,含量达到最大值8.54 μg/g FW,是处理前的7.12倍。

以上结果显示,盐胁迫对油棕幼苗叶片的质膜相对透性、可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量都有显著的影响,且随着盐浓度的增大和胁迫时间的延长,质膜相对透性、可溶性糖、脯氨酸和丙二醛的含量均呈增大的趋势。对质膜透性和丙二醛含量进行相关分析,发现两者呈极显著的正相关(r=0.9718)。由此可见,膜脂过氧化作用的加剧会引起膜的损伤,导致质膜透性的变大。

图4　盐胁迫对油棕叶片丙二醛含量的影响

2.3盐胁迫对油棕叶片SOD和POD活性的影响

由图5可知：对照组油棕叶片的SOD活性基本处于同一水平,无明显的变化；SOD活性对盐的胁迫较为敏感,经低浓度(0.2%)的盐处理7 d后,SOD活性(16.87 U/g FW)较对照组(15.60 U/g FW)略高,但随着胁迫时间的延长,其活性迅速减弱,并低于对照组；在高浓度的盐处理条件下,在整个培养过程中,SOD活性下降显著,且随着胁迫时间的延长和盐浓度的增大,酶活性下降更显著。该结果表明,当油棕受到外界不良因子胁迫时,会激发自身的防御功能以适应外界环境,但重度胁迫会扰乱破坏其自身的防御机能。

图5　盐胁迫下油棕叶片SOD活性的变化

POD活性在对照组中基本稳定,当受到外界盐胁迫时,5种盐浓度条件下的POD活性均增大,在第7天时出现最高峰,之后出现下降趋势,但酶活性仍比处理前高(图6)。

图6　盐胁迫下油棕叶片POD活性的变化

3结论与讨论

目前,有诸多学者通过生理生化特性的变化来研究油棕抗逆性的强弱,但大多集中在抗寒、抗旱等领域，而有关盐胁迫对油棕生理生化特性影响的研究报道较少。本研究结果表明，经盐胁迫后，油棕细胞质膜相对透性变大,可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量上升, SOD和POD活性呈先上升后下降的趋势。这与油棕其他抗性研究的结果基本一致。

盐可以与植物细胞质膜结合,加大其氧化程度,增加细胞质膜的透性。随着盐浓度的升高和胁迫时间的延长,细胞质膜透性逐渐变大,使得细胞内含物质外渗,破坏了细胞的正常代谢功能,细胞质膜透性变大是油棕受到损伤的最初表现。

SOD在细胞酶系统中的主要作用是清除超氧自由基O2-,将其分解成H2O2。质膜过氧化程度的加深必然会引起SOD活性的增强,保护细胞免受自由基伤害,提高植物的自我防御能力；但在重度胁迫条件下,SOD活性急速下降,从而使油棕幼苗对盐毒害的抵御能力减弱。

POD是一种含Fe的金属蛋白质酶,有催化分解H2O2的作用,使植物免受毒害；当SOD活性升高产生大量H2O2后,POD活性也上升,分解H2O2,这是多种酶之间的互补作用,这两种酶在油棕细胞防御活性氧和其他过氧化物自由基伤害过程中互相配合,使油棕能更好地适应外界不良环境；在重度胁迫下, POD活性呈下降趋势,但总体上仍高于对照组的。

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(责任编辑:黄荣华)

收稿日期：2015-12-22

基金项目：海南省自然科学基金项目(20153070)。

作者简介：周丽霞(1982─),女,山东聊城人,助理研究员,硕士,从事生物化学与分子生物学研究。

中图分类号：S565.9

文献标志码：A

文章编号：1001-8581(2016)07-0043-03

Effects of NaCl Stress on Physiological and Biochemical Characteristics of Oil Palm (Elaeisguineensis) Seedlings

ZHOU Li-xia, XIAO Yong, YANG Yao-dong

(Coconut Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Science /Hainan Provincial Key Laboratory of Tropical Oil Crops Biology, Wenchang 571339, China)

Abstract：The effects of NaCl stress on the physiological and biochemical characteristics of 6-month-old potted oil palm (Elaeis guineensis) seedlings were studied. The results showed that: along with the increase in NaCl concentration and in NaCl stress time, the plasma membrane permeability, and the contents of soluble sugar, proline and MDA in the leaves of oil palm seedlings increased, and the activities of superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) revealed the change trend of rising first and then declining.

Key words：Oil palm; Seedling; NaCl stress; Physiological and biochemical characteristics