盐碱胁迫对红花幼苗的生理影响

眭静怡，宋雨晴，蔡俊文，徐丽萍*

（1.伊犁师范大学 生物科学与技术学院，新疆 伊宁 835000；2.伊犁师范大学 资源与生态研究所，新疆 伊宁 835000）

盐碱胁迫是影响作物生长和生产力的主要非生物胁迫之一。在我国的干旱、半干旱及半湿润地区，土壤盐碱化是一个不容忽视的问题。我国的盐碱土分布广泛，覆盖面积巨大且类型繁多，涵盖约19 个省区。尤其在新疆地区，由于绿洲灌溉面积相对较少，约1/4的耕地发生土壤次生盐碱化［1］。耕地盐碱化的严重性不容忽视，它对植物生长的影响深远，导致作物产量大幅度减少，加剧全球粮食危机。

红花（Carthamus tinctoriusL.）属菊科，一年生草本植物，品种丰富，可种于庭院供人观赏，同时也是一种集药用、油料为一体的特种经济作物。红花在新疆分布广泛，其种植历史可追溯到2 000 多年前，现已成为当地重要的农业资源和经济作物。目前，关于红花的研究主要集中在药理成分［2-3］、化学成分［4］以及引种栽培［5-8］等方面，而在盐碱胁迫方面的研究主要是单独考虑盐胁迫对红花生长的影响［9-11］。由于新疆种植红花的土壤多是盐碱地，所以本研究以红花幼苗为试材，在不同盐碱混合溶液的处理下，探究植株体内发生的生理生化变化，拟为盐碱地红花的栽培及开发利用提供理论基础。

1 材料和方法

1.1 材料

红花种子来自伊宁县喀什镇（43°39′19.63″N，81°56′13.82″E），于2022 年4 月10 日播种在伊犁师范大学产学研孵化基地，在植株高3 cm且长出两片叶后，移栽至装有园土的花盆中。当植株长出4片叶片后，开始胁迫处理。

1.2 试验设计

将NaCl 和NaHCO3按照混合比例为1∶1、1∶2 的摩尔比例分别配置0.1 mol/L、0.3 mol/L 的混合盐碱溶液，以蒸馏水为对照（CK），共5 组，每个浓度梯度设置3 次重复，每隔7 天处理一次，每天定时补水，防止干旱。在处理后，采摘幼苗新梢叶片放入保鲜袋内，去除叶片表面杂质，重复3 次，进行各项生理生化指标的测定；测定根系活力时，将植株从盆中挖出，取其根尖部位进行指标测定。

1.3 测定方法

丙二醛（Malondialdehydev，MDA）含量采用硫代巴比妥酸法［12］；可溶性糖测定采用苯酚-硫酸法［13］；脯氨酸含量测定采用磺基水杨酸法［14］；叶绿素含量的提取和测定采用乙醇浸提法［14-15］；超氧化物歧化酶活性（Superoxide dismutase，SOD）采用氮蓝四唑光化还原法测定［12］；过氧化物酶（Peroxidase，POD）活性测定采用愈创木酚法［12］；根系活力的测定采用白宝璋等人的甲醇浸泡法［16］；以上各指标测定均重复3次。

1.4 数据处理

所得数据应用 WPS Office Excel软件进行处理，应用IBM SPSS Statistics 25 统计分析软件进行LSD检验分析各处理间的差异显著性，应用GraphPad Prism 9.4.0 绘制相应图表，分析盐碱处理对红花叶片、根系部分生理生化指标的影响。

2 结果与分析

2.1 盐碱处理对红花叶片可溶性糖含量的影响

如图1所示，在不同比例、不同浓度的盐碱胁迫下，红花叶片可溶性糖含量均高于对照，在NaCl∶NaHCO3为1∶2，浓度为0.3 mol/L 时，可溶性糖含量达到最大值，但处理间差异不显著。

图1 不同盐碱处理下红花叶片可溶性糖含量变化Fig.1 The variation in soluble sugar contents in C. tinctorius leaves under different saline-alkali stress

2.2 盐碱处理对红花叶片光合色素含量的影响

不同盐碱胁迫下（图2 ~ 4），叶片内的叶绿素a、b 含量均有不同程度变化，但差异不显著。总叶绿素含量除NaCl∶NaHCO3混合比例为1∶2，浓度为0.3 mol/L 时比对照高了0.65%（P< 0.05），其余处理均低于对照。而在NaCl∶NaHCO3为1∶1，浓度为0.1 mol/L 时，总叶绿素含量达到最低，比对照低了34.06%（P< 0.05）。经差异显著性分析发现，浓度为0.1 mol/L 时，所处理的红花叶片中总叶绿素的含量均显著低于对照（P< 0.05）。

图2 不同盐碱处理下红花叶片叶绿素a含量变化Fig.2 The variation in chlorophyll a content in C. tinctorius leaves under different saline-alkali treatments

图3 不同盐碱处理下红花叶片叶绿素b含量变化Fig.3 The variation in chlorophyll b content in C. tinctorius leaves under different saline-alkali treatments

图4 不同盐碱处理下红花叶片总叶绿素含量变化Fig.4 The variation in total chlorophyll content in C. tinctorius leaves under different saline-alkali treatments

2.3 盐碱处理对红花叶片脯氨酸含量的影响

由图5可知，在混合处理盐碱溶液浓度相同时，NaCl∶NaHCO3比例为1∶1 时叶片中的脯氨酸含量均高于比例为1∶2 时叶片中的脯氨酸含量，但二者差值不大。所有经盐碱处理后的植株叶片中脯氨酸含量均高于对照，但差异不显著。

图5 不同盐碱处理下红花叶片脯氨酸含量变化Fig.5 The variation in proline content in C. tinctorius leaves under different saline-alkali treatments

2.4 盐碱处理对红花叶片MDA含量的影响

如图6所示，当NaCl∶NaHCO3比例为1∶2，浓度为0.3 mol/L 时，MDA 含量达到最大值；除NaCl∶NaHCO3比例为1∶1，浓度为0.1 mol/L 处理外，其它处理的MDA 含量均显著高于对照（P< 0.05）。

图6 不同盐碱处理下红花叶片丙二醛含量变化Fig.6 The variation in MDA content in C. tinctorius leaves under different saline-alkali treatments

2.5 盐碱处理对红花叶片抗氧化酶活性的影响

2.5.1 超氧化物歧化酶活性（SOD）

在不同盐胁迫下（图7-A），当NaCl∶NaHCO3为1∶1时，红花叶片中SOD 活性大于对照。而当NaCl∶NaHCO3为1∶2 时，SOD 活性小于对照，但差异不大。且胁迫处理组的红花叶片SOD 活性与对照均无显著性差异。

图7 不同盐碱处理下红花叶片抗氧化酶活性的变化Fig.7 The variation in antioxidant enzyme activity in C. tinctorius leaves under different saline-alkali treatments.

2.5.2 过氧化物酶活性（POD）

由图7-B 可知，当NaCl∶NaHCO3为1∶1，浓度为0.3 mol/L时，叶片POD活性显著大于对照（P< 0.05），其余均小于对照组。且经0.3 mol/L 混合溶液处理后所得的叶片，叶片POD 活性均高于经0.1 mol/L 混合溶液处理后的叶片POD活性。

2.6 盐碱处理对红花根系活力的影响

盐碱处理对红花根系活力的影响如图8 所示，当NaCl∶NaHCO3为1∶2 时，0.1 mol/L 和0.3 mol/L 浓度处理的红花根系活力均显著高于对照且二者相差不大（P< 0.05）。在NaCl∶NaHCO3为1∶1 情况下，0.1 mol/L 时，根系活力高出对照30.70%（P< 0.05）；0.3 mol/L时，根系活力低于对照40.33%（P< 0.05）。

图8 不同盐碱处理下红花根系活力的变化Fig.8 The variation in C. tinctorius root activity under different saline-alkali treatments

3 讨论与结论

可溶性糖是植物能够抵御渗透胁迫的主要物质之一，其含量在盐碱胁迫下迅速增加，说明可溶性糖含量越多，植物抗性越强［17-18］。于美玲［9］研究发现盐胁迫下，20 种红花幼苗中可溶性糖含量与对照相比均有显著增加。李玉梅［19］等的研究表明，随着NaCl、NaHCO3、Na2CO3胁迫浓度的升高，牛叠肚（Rubus crataegifoliusBge.）叶片中的可溶性糖含量呈增加趋势。在本实验中，红花叶片的可溶性糖含量随盐碱浓度的变化而变化，处理组的可溶性糖含量均高于对照。该结论与前人的研究结果一致，说明在实验浓度范围内，红花植株具有一定的抗盐碱能力。

研究表明，叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，在光合作用的光反应中起核心作用［12］。高武军［10］等对6 种红花进行NaCl 胁迫处理后，发现除一种红花总叶绿素含量呈下降的趋势外，其余5 种都是先上升后下降。于美玲［9］研究的20 个红花品种中，5种红花总叶绿素含量呈下降趋势，其余15种都是先上升后下降。二者结论相类似。本实验中，叶绿素a、b 和总叶绿素含量随着处理溶液的不同而不同，在单一角度方面有增加趋势。本实验中，叶绿素含量呈上升趋势，前人研究结果中所呈现的下降趋势并无表现，可能是由于本实验混合盐碱浓度不大，未超出红花植株所能承受的范围，说明红花具有一定的耐盐碱性。

就脯氨酸而言，在低浓度的盐碱胁迫下，脯氨酸含量会有所提高，但随胁迫浓度的继续升高，脯氨酸含量会骤然增加［12］。姚远［20］等对羊草（Leymus chinensis）的研究发现，羊草叶片脯氨酸含量在中度盐碱胁迫处理下均显著低于重度盐碱胁迫处理，且均显著高于对照。在本实验中，胁迫处理组红花叶片的脯氨酸含量均高于对照，说明植物已受到逆境的伤害，但具体承受范围还有待进一步研究。该结论与前人的研究结果相同，说明红花具有一定的耐盐碱性。

丙二醛含量反映了植物细胞受伤害时膜脂过氧化程度，其含量高表明膜脂过氧化程度高，膜系统受损严重，进而判断植物的抗逆性［11］。田梅［11］等人的研究表明，经过蒸馏水浸泡的红花幼苗，随Na-Cl 浓度的增高MDA 含量增多；经过NaCl 溶液浸泡的红花幼苗，MDA 含量先降低后增加。韩浩章［21］等对榉树［Zelkova serrata（ Thunb. ） Makino］的研究发现，随盐处理浓度提高MDA 含量上升。本实验中，盐碱胁迫下叶片MDA含量与对照相比，整体相差不大，除最低浓度外，其余处理后MDA 含量均高于对照，说明红花在逆境条件下，受到伤害的时间偏晚，程度偏轻，具有一定的抗盐碱能力。

植物体内的SOD、POD 等都是抗氧化酶，它们参与细胞的光合、呼吸及生长素的氧化等，主要将体内过氧化物转换为毒害较低或无害的物质［12］。这些酶的活性可以反映植物体内代谢和抗逆性的变化［22-23］。于美玲［9］对20 种红花进行研究，发现盐胁迫下，POD 随盐浓度的增加总体呈先上升后下降的趋势，且不同盐浓度处理之间差异显著，而SOD活性随盐浓度变化的趋势不明显。冯梅［1］等人的研究表明，对于红花幼苗来讲，随着盐浓度增加，SOD活性逐渐减弱，植物体内抗氧化系统被破坏，有害物质增多。本实验中，随着盐碱胁迫处理，红花叶片POD 活性均低于对照，SOD 活性部分高于对照，部分低于对照。这一结果与前人结论中先上升后下降有相似性，可能原因有两点：一是实验材料品种不同；二是在本次实验过程中，红花植株初期遭受病虫害，虽及时处置，但不排除受虫害的影响，具体还需进一步探究。

根是植物的6大器官之一，可以合成、贮存有机物质。根的生长情况和活力水平直接影响到植物个体的生长情况、营养状况和产量水平［12］。根系活力能客观地反映根系生命活动的生理指标［24］。修妤［25］等的研究表明，幼苗期的藜麦（Chenopodium quinoaWilld.）随着处理盐碱浓度的增加，根系活力呈现增长的趋势。本实验，虽然是对红花植株的根系活力测定，但结论与藜麦的大体相同，随盐碱处理比例的增加、浓度的升高，根系活力除NaCl∶NaHCO3为1∶1，0.3 mol/L 时低于对照，其余均高于对照。根系活力高于对照，说明一定范围内红花植株具有一定的抗盐碱能力，根还能发挥其功能。

综上，本研究表明红花植株具有一定的抗盐碱能力，后期再细化盐碱浓度梯度实验，以期准确地对红花植株的抗盐碱能力进行测定，明确适合红花生长的盐碱浓度范围，从而更好地指导红花生产实践。