盐胁迫对小麦幼苗生理生化特性的影响

张 军， 王新军， 于浩世

（商洛学院生物医药与食品工程学院/秦岭植物良种繁育中心，陕西商洛726000）

盐胁迫对小麦幼苗生理生化特性的影响

张 军， 王新军， 于浩世

（商洛学院生物医药与食品工程学院/秦岭植物良种繁育中心，陕西商洛726000）

为了明确盐胁迫对小麦幼苗生理生化特性的影响，采用水培方法，以兰黑粒小麦和小偃15小麦为材料，对其在不同浓度的NaCl处理下叶片中超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）含量、相对电导率、脯氨酸含量和可溶性蛋白质含量等生理指标进行测定。结果表明：随着盐浓度的增加，兰黑粒小麦的SOD和POD活性先增后减，而小偃15小麦的SOD和POD活性呈下降趋势；两种小麦的MDA含量、相对电导率和脯氨酸含量均随盐浓度的增加显著增大；可溶性蛋白质在2种小麦的变化趋势不尽一致。2个供试品种均有一定的抗盐能力，兰黑粒小麦抗盐性相对较强。

盐胁迫；兰黑粒小麦；小偃15小麦

作物产量的形成受多种因素的影响，其中干旱和盐碱造成的减产高达40%以上［1］。全球约有3.8亿hm2不同程度地盐渍化，约占可耕地面积的10%［2］，我国目前有0.2亿hm2以上的盐碱地，占可耕地面积的20%［3］。而且伴随化肥使用不当、灌溉用水质量不断下降和工业污染等，此生盐渍化面积呈加剧趋势［4］。提高盐渍地作物产量，选育耐盐作物品种是一项亟待解决的重要课题。小麦（Triticum aestivum L.）是世界上主要的粮食作物，世界上35%以上人口以小麦为主要粮食［1］，在耕地不断减少、人口持续增长的情况下，研究小麦的耐盐机理，对开发利用盐碱地和稳定小麦生产具有重要的现实意义。前人研究认为保护酶活性［6-7］、质膜氧化程度［2，7］和渗透调节物质［8］等可作为小麦耐盐性鉴定的生理生化指标。课题组选育的兰黑粒小麦［9-10］通过初步试验发现其有较好的耐盐性。为此，通过不同浓度NaCl处理兰黑粒小麦和小偃15小麦幼苗，通过测定叶片的超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）含量、相对电导率、脯氨酸含量和可溶性蛋白含量等指标，以期为小麦苗期耐盐性生理机制和小麦耐盐品种的培育筛选及推广种植提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与培养

供试小麦品种兰黑粒和小偃15均由商洛学院秦岭植物良种繁育中心提供。人工挑选籽粒饱满无伤痕种子，1%升汞消毒10 min，流水冲洗后，铺有双层滤纸的9 cm培养皿中，25℃黑暗条件下萌发24 h。挑选长势一致的露白种子放置于水培篮中，室温培养至一叶一心备用。

1.2 处理与测定方法

在小麦一叶一心时进行胁迫处理。设置3个盐胁迫水平，依次为0（CK）、0.3 mol·L-1（MS）、0.6 mol·L-1（SS），3次重复。盐胁迫溶液用Hogland营养液溶解NaCl而成，对照为Hogland营养液。胁迫3 d和6 d后取第一片完全展开叶做相关测定。SOD活性测定采取氮蓝四唑（NBT）法［11］，POD活性测定采用愈创木酚法［11］，MDA含量测定采取硫代巴比妥酸法［12］，相对膜透性测定采用电导仪法［12］，脯氨酸含量测定采用磺基水杨酸-酸性茚三酮法［11-12］，可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G-250法［12］。

1.3 数据处理

利用SAS软件进行方差分析，Excel 2003软件进行数据处理和作图。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对小麦叶片保护酶活性的影响

SOD是普遍存在植物体内的一种清除超氧阴离子自由基的酶。由图1，A可得，盐胁迫后小麦叶片中SOD活性呈现不同的变化趋势。随着盐浓度的增加，胁迫后3 d和6 d兰黑粒小麦叶片SOD活性均表现出先增后减的变化规律。其中，中度胁迫下3 d后兰黑粒小麦SOD活性较对照增加5.9%，6 d后较对照增加6.5%，均呈统计学显著性。重度胁迫下SOD活性较中度胁迫有不同程度的降低。而小偃15小麦在2次取样中，SOD活性整体表现出随着盐浓度的增加而降低。另外，相同盐浓度下，随着胁迫时间的加剧，2个品种的SOD活性都表现出下降趋势。

图1 盐胁迫下小麦叶片保护酶活性的变化

POD与CAT协调清除过量自由基，减轻质膜过氧化，增强植物的抗逆性。除第2次（6 d）取样中小偃15小麦外，其余处理随着盐浓度的增加呈先增后减的变化趋势（图1，B）。其中，中度胁迫下3 d后兰黑粒小麦和小偃15小麦叶中POD活性较各自对照增加19.5%和12.4%，均表现为统计学显著。重度胁迫下POD活性较中度胁迫也有不同程度的降低。小偃15小麦中度胁迫下较对照POD活性增加不显著。

2.2 盐胁迫对小麦叶片质膜氧化性的影响

MDA是质膜过氧化的主要产物之一，其含量可反映植物细胞膜系统的受损程度。由图2，A可知，胁迫3 d和6 d后，2个品种在中度胁迫和严重胁迫较对照均有不同程度增加，且严重胁迫、中度胁迫与对照间呈显著性差异。另外，相同盐浓度下，随着胁迫时间的增加，2个品种的MDA含量都进一步增加，但兰黑粒小麦的MDA含量增幅小于小偃15小麦。

植物遭受逆境后质膜透性增大，从而细胞内电解质外渗，表现为细胞浸提液的电导率增大。由图2，B可得，2个品种2次取样中，叶片电导率均随着盐浓度的增加显著性增加，表现出与MDA含量相同的变化趋势。表明盐胁迫显著改变了供试小麦品种的细胞膜选择通透性，使得细胞内物质大量外渗。

图2 盐胁迫下小麦叶片质膜氧化性的变化

2.3 盐胁迫对小麦叶片渗透调节量的影响

植物在逆境胁迫下会积累较多脯氨酸，以稳定原生质胶体及组织内代谢过程。由图3，A可知，2个品种的叶片脯氨酸含量均随着盐浓度的增加而增加。和无盐对照相比，胁迫3 d和6 d后小麦叶中脯氨酸含量较对照呈统计学显著。另外，相同盐浓度下，随着胁迫时间的增加，脯氨酸含量进一步增加。

由图3，B可得，盐胁迫下叶中可溶性蛋白质含量在2个品种间变化趋势不尽一致。盐处理3 d后，中度胁迫下兰黑粒小麦和小偃15小麦较对照分别下降92.24%和65.52%；严重胁迫下小偃15小麦可溶性蛋白含量继续下降，而兰黑粒小麦可溶性蛋白质较中度胁迫有显著性增加。盐处理6 d后，2个品种叶片可溶性蛋白含量随着盐浓度的增加呈先增后减的变化趋势。

图3 盐胁迫下小麦叶片渗透调节量的变化

3 结论与讨论

许多研究表明，植物在衰老过程或遭受逆境胁迫时体内活性氧的代谢平衡遭到破坏，植物会启动自身的保护机制，主要表现为活性氧清除系统的酶活性增强［13-14］。因此，SOD和POD活性的大小可以反映植物抗胁迫能力的强弱。研究发现在盐胁迫下，大过沙枣［15］、菊芋［16］、小麦［17］等植物体内SOD、POD和CAT的活性较对照有显著提高。本试验中，供试品种兰黑粒小麦叶片SOD活性和POD活性及胁迫3 d后小偃15小麦叶片的POD活性表现出类似的变化规律。小偃15小麦酶活性整体表现出随着盐浓度的增加而降低，这可能是由于盐胁迫强度差异所致，也可能与自身抗盐胁迫能力相对较弱有关。

逆境胁迫下，植物膜脂过氧化的中间产物自由基和最终产物MDA大量积累，造成膜透性增加，最终导致细胞膜系统严重损伤，因此通过测定植物的MDA含量和相对电导率可以间接的反映膜在胁迫作用下的破坏程度［18］。本研究中，2个供试品种遭受盐胁迫后MDA含量和相对电导率均显著增加，且随着胁迫的加剧进一步增加。这和龚明等［19］、石庆华等［20］研究结果基本一致。Nakamura等［21］认为，盐胁迫对小麦造成的损伤是由于水分胁迫和离子不平衡而引起小麦生理功能紊乱双重作用的结果。可见盐胁迫后活性氧的积累速率已超出保护酶的清除速率，膜脂过氧化加剧，表现为MDA含量和相对电导率的显著增加。

在逆境胁迫下，植物体内还会通过积累脯氨酸、可溶性蛋白等渗透调节物质来应对胁迫对植物造成的伤害［22］。本研究结果也支持这一结论，本试验中，2个品种叶片脯氨酸含量均随着盐胁迫强度显著增加。这可能与其作为渗透调节物质和信号分子的双重作用有关。逆境胁迫后植物会合成可溶性蛋白质来提高适应性［23］，也有研究认为逆境下细胞内水街酶活性高于合成酶类，导致可溶性蛋白质含量下降［24］。本研究中，胁迫3 d后2个品种可溶性蛋白质低于对照，6 d后中度胁迫高于对照，整体表现出“低抑高促”的趋势。

综上，在0.3、0.6 mol·L-1NaCl溶液胁迫下，兰黑粒小麦较小偃15小麦具有相对较低地质膜氧化程度、较强的保护酶活性和渗透调节物质积累能力。初步表明兰黑粒小麦有相对较强的抗盐能力。

［1］刘艳丽，许海霞，刘桂珍，等.小麦耐盐性研究进展［J］.中国农学通报，2008，24（11）：202-207.

［2］Boyer J S.Plant Productivity and Environment［J］. Science，1982，218（4571）：443-448.

［3］阮成江，谢庆良.盐胁迫下沙棘的渗透调节效应［J］.植物资源与环境学报，2002，11（2）：45-47.

［4］赵可夫，李法曾，樊守金，等.中国的盐生植物［J］.植物学报，1999，16（3）：201-207.

［5］Munnas R C.Comparative physiology of salt and water stress［J］.Plant Cell&Environment，2002，25（2）：239-250.

［6］高宝云，杨强.商麦5226对酸雨胁迫的响应［J］.商洛学院学报，2014，28（6）：61-64.

［7］李金亭，赵萍萍，邱宗波，等.外源H2O2对盐胁迫下小麦幼苗生理指标的影响［J］.西北植物学报，2012，32（9）：1796-1801.

［8］杨颖丽，张菁，杨帆，等.盐胁迫对两种小麦渗透性调节物及脯氨酸代谢的影响［J］.西北师范大学学报：自然科学版，2013，49（1）：72-77.

［9］于浩世，周杨家.兰黑粒小麦种质92-1的选育［J］.陕西农业科学，1998（2）：26-27.

［10］于浩世.蓝黑粒小麦种质92-1［J］.中国种业，1995（1）：93.

［11］Parida A K，Das A B，Mohanty P.Defense potentials to NaCl in a mangrove，Bruguiera parviflora：Differential changes of isoforms of some antioxidative enzymes［J］. Journal of Plant Physiology，2004，161（5）：531-542.

［12］中国科学院上海植物生理研究所，上海市植物生理学会.现代植物生理学实验指南［M］.北京：科学出版社，1999：123-124.

［13］Minami A，Nagao M，Ikegami K，et al.Cold acclimation in bryophytes：Low-temperature-induced freezing tolerance in Physcomitrella patens is associated with increases in expression levels of stress-related genes but not with increase in level of endogenous abscisic acid［J］.Planta，2005，220：414-423.

［14］Baek K H，Skinner D Z.Differential expression of manganese superoxide dismutase sequence variants in near isogenic lines of wheat during cold acclimation［J］. Plant Cell Rep，2006，5：223-230.

［15］尹永强，胡建斌，邓明军.植物叶片抗氧化系统及其对逆境胁迫的响应研究进展［J］.中国农学通报，2007，23（1）：105-110.

［16］齐曼·尤努斯，李秀霞，李阳，等.盐胁迫对大果沙枣膜脂过氧化和保护酶活性的影响［J］.干旱区研究，2005，22（4）：503-507.

［17］靖姣姣，张颖，白志英，等.盐胁迫对小麦代换系幼苗叶片保护酶活性影响及染色体效应［J］.华北农学报，2014，29（5）：134-138.

［18］李春燕，陈思思，徐雯，等.苗期低温胁迫对扬麦16叶片抗氧化酶和渗透调节物质的影响［J］.作物学报，2011，37（12）：2293-2298.

［19］龚明，丁念诚，贺子义，等.盐胁迫下大麦和小麦叶片脂质过氧化伤害与超微结构变化的关系［J］.植物学报，1989，31（11）：841-846.

［20］石庆华，林嘉鹏，姚正培，等.NaCl胁迫对小麦生理生化特征的影响［J］.新疆农业科学，2010，47（7）：1479-1484.

［21］Nakamura，Yoshiyuki，Kasamo，et al.Stimulation of the extrusion of protons and H+-ATPase activities with the decline in pyrophosphatase activity of the tonoplast in Intact mung bean roots under high-NaCl stress and its relation to external levels of Ca2+ions［J］.Plant Cell Physiology，1992，33（2）：139-149.

［22］Couée I.Involvement of soluble sugars in reactive oxygen species balance and responses to oxidative stress in plants［J］.Journal of Experimental Botany，2006，57（3）：449-459.

［23］赵军，赵玉田，梁博文.寒胁迫过程中冬小麦叶片组织可溶性蛋白质含量的变化和功能［J］.中国农业科学，1994，27（2）：57-61.

［24］高媛，齐晓花，杨景华，等.高等植物对低温胁迫的响应研究［J］.北方园艺，2007（10）：58-61.

（责任编辑：李堆淑）

Effects of NaCl Stress on Physiological and Biochemical
Characteristics of Wheat

ZHANG Jun，WANG Xin-jun，YU Hao-shi
（College of Biopharmaceutical and Food Engineering/Qinling Plant Breeding Center，Shangluo University，Shangluo726000，Shaanxi）

To study the effects of NaCl stress of wheat on its physiological and biochemical characteristics，Lanhei wheat and Xiaoyan 15 were taken as tested materials.The superoxide dismutase（SOD）activity，peroxidase（POD）activity，MDA content，relative conductivity，the proline content and the soluble protein content were investigated after different treatments.The results showed that under NaCl stress，compared with the each control，the activities of SOD and POD of Lanhei showed the trend of from increasing to decreasing，while the Xiaoyan15 showed the decreased；MDA content，relative conductivity，the proline content increased significantly as the stress decreased；whereas the trend of soluble protein was different between the 2 cultivars.Both of them had resistance to salt，and Lanhei wheat was a relatively higher salttolerant wheat.

NaCl stress；Lanhei wheat；Xiaoyan 15 wheat

S512

A

1674-0033（2015）04-0059-04

10.13440/j.slxy.1674-0033.2015.04.016

2015-06-05

陕西省教育厅专项科研计划项目（2010JC07）

张军，男，陕西陇县人，硕士，助教