设施樱桃幼苗对NaCl胁迫的生理响

应束靖 刘素慧 张爱花 王金全 连昕宇

摘要 为探究樱桃幼苗对盐胁迫的耐受范围及其对盐胁迫的响应机制，以“春露”樱桃为试材，借助营养液沙培盆栽的方式，研究不同浓度的NaCl胁迫对设施樱桃幼苗光合色素、光合参数及抗氧化酶保护系统的影响。结果表明，在NaCl浓度0～0.7%时，设施樱桃幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素含量随NaCl浓度的增加而逐渐降低，且在NaCl浓度0.7%时上述指标最小，较对照分别降低35.92%、33.33%、35.12%、56.25%，与对照差异显著（P<0.05）。净光合速率、蒸腾速率随NaCl浓度的增加而降低，胞间CO2浓度呈先降低后增加的变化趋势，且在NaCl浓度0.3%时最小，较对照减小12.31%，与对照差异显著（P<0.05）。NaCl浓度为0～0.3%时，盐胁迫强度的增加刺激SOD、POD活性的提高;NaCl浓度在0.5%～0.7%时，盐胁迫强度的增加抑制SOD、POD活性的提高。

关键词 樱桃;NaCl胁迫;光合色素;光合参数;保护酶

中图分类号 S 662.5  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）23-0040-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.23.012

Physiological Response of Protected Cherry Seedlings to NaCl Stress

SHU Jing1，LIU Su-hui1，ZHANG  Ai-hua2 et al

（1.Shandong Agriculture and Engineering University，Jinan，Shandong 250100;2.Gaotang Forestry Bureau，Gaotang，Shandong 252800）

Abstract In order to explore the tolerance range of cherry seedlings to salt stress and its response mechanism to salt stress，the effects of different concentrations of NaCl stress on photosynthetic pigment，photosynthetic parameters and antioxidant enzyme protection system of cherry seedlings in greenhouse were studied by using “Chunlu” cherry as material and sand culture pot culture with nutrient solution.The results showed that in the range of 0-0.7%，the contents of chlorophyll a，chlorophyll b，chlorophyll a+b and carotenoids in leaves of cherry seedlings decreased gradually with the increase of NaCl concentration，and the above indexes were the lowest when the concentration of NaCl was 0.7%，which decreased by 35.92%，33.33%，35.12% and 56.25% respectively compared with the control （P<0.05）.The net photosynthetic rate and transpiration rate decreased with the increase of NaCl concentration，and intercellular CO2 concentration decreased first and then increased，and the lowest value was at 0.3% NaCl concentration，which decreased by 12.31% compared with the control （P<0.05）.In the range of 0-0.3% NaCl concentration，the increase of salt stress intensity stimulated the increase of SOD and POD activities;in the range of 0.5%-0.7% NaCl concentration，the increase of salt stress intensity inhibited the increase of SOD and POD activities.

Key words Cherry;NaCl stress;Photosynthetic pigment;Photosynthetic parameters;Protective enzymes

基金項目 山东省高等学校科研发展计划A类项目（J17KA155）。

作者简介 束靖（1979—），女，山东淄博人，副教授，博士，从事设施果树栽培研究。

收稿日期 2021-03-12

据统计，世界上有接近1/3的土地为盐碱地[1]，我国盐碱地占总耕地面积的1/5，盐碱地面积达760 hm2以上[2]。目前，盐胁迫已成为继干旱胁迫之后的又一大阻碍作物生长发育的影响因子。盐胁迫能够抑制种子的萌发、根的伸长、叶面积的增大，降低出苗率，使细胞膜发生膜脂过氧化，抑制根系对K+、Ca2+等矿质营养离子的吸收[3]及植物的光合能力[4]。因此，了解植物对盐胁迫的响应机制，提高植物的抗盐胁迫能力，是当前现代农业发展迫切需要解决的重要问题之一。

目前，有关盐胁迫在棉花[5]、水稻[6]、拟南芥[7]、薄荷[8]、蜡梅[9]等作物上已有较多研究，而有关盐胁迫在甜樱桃上的研究较少，且主要集中在耐盐樱桃砧木的选择上，而有关盐胁迫对樱桃幼苗光合色素、抗氧化酶保护系统等生理特性方面的研究较少。为此，笔者研究不同浓度盐胁迫对樱桃幼苗光合色素含量、光合参数及抗氧化酶保護系统的影响，以期探究樱桃幼苗能够忍受的盐胁迫范围及樱桃幼苗对盐胁迫的响应机制，为盐渍化地区樱桃栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 供试材料为樱桃新品种“春露”，由中国农业科学院郑州果树研究所选育。

1.2 试验设计

试验于2020年3月在济南农业工程学院试验站日光温室内进行。将经过70 d低温沙藏处理的樱桃种子播种于32孔穴盘内，待长出3片真叶时连带根部基质一起移栽于直径20 cm、高25 cm的塑料盆中，每盆移栽2株，共移栽150盆。塑料盆内装满洗净、杀菌消毒后的河沙。设置4个处理和1个对照，4个处理分别为NaCl浓度0.1%（T1）、0.3%（T2）、0.5%（T3）、0.7%（T4），NaCl浓度为0时作对照（CK）。用添加不同浓度NaCl的Hoagland营养液进行浇灌，每处理3次重复，每个重复10盆。处理25 d后对各生理指标进行测定。

1.3 测定项目与方法

樱桃幼苗叶片光合色素含量采用分光光度法进行测定[10]。樱桃幼苗叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和胞间CO2浓度（Ci）使用CIRAS-2光合仪进行测定，每处理测定3次，取平均值。采用氮蓝四唑法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性，采用愈创木酚比色法测定过氧化物酶（POD）活性[11]。

1.4 数据分析

数据与图表处理使用Microsoft Excel 2007软件，数据统计分析使用DPS 7.02软件。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对设施樱桃幼苗叶片光合色素含量的影响 由表1可知，随着盐胁迫强度的增加，樱桃幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素含量均呈逐渐降低的趋势，这说明盐胁迫能抑制樱桃幼苗叶片叶绿素的合成。当NaCl浓度为0.1%时，叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素与对照差异均不显著（P>0.05）;NaCl浓度为0.3%时，叶绿素a、叶绿素b与对照差异均不显著（P>0.05），而叶绿素a+b和类胡萝卜素与对照差异显著（P<0.05）;NaCl浓度为0.5%、0.7%时，叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素含量与对照差异均显著（P<0.05），且在NaCl浓度为0.7%时上述指标值最小，较对照分别降低35.92%、33.33%、35.12%、56.25%，这表明在高盐胁迫下樱桃幼苗叶片叶绿素受损严重。

2.2 盐胁迫对设施樱桃幼苗叶片光合参数的影响 由表2可知，樱桃幼苗叶片净光合速率在不同浓度NaCl处理下存在差异，处理与对照差异均显著（P<0.05），处理间差异显著（P<0.05）。随着NaCl浓度（0～0.7%）的增加，设施樱桃幼苗叶片净光合速率逐渐降低，至NaCl浓度0.7 %时最低，与对照相比降低了47.73%。气孔导度、蒸腾速率的变化规律与净光合速率的变化规律一致，也随NaCl浓度的增加而降低，且各处理与对照差异显著（P<0.05）。NaCl浓度为0～0.3%时，设施樱桃幼苗叶片胞间CO2浓度随盐胁迫浓度的增大而降低，至NaCl浓度0.3%时最小，较对照降低12.31%;NaCl浓度为0.5%～0.7%时，樱桃幼苗叶片胞间CO2浓度随盐胁迫浓度的增加而增大，至NaCl浓度0.7%时最大，较对照增加17.18%。

2.3 盐胁迫对设施樱桃幼苗叶片抗氧化保护酶系统的影响 由图1可知，低浓度的盐胁迫（NaCl浓度0.1%）虽然提高了樱桃幼苗叶片SOD活性，但影响不显著;当NaCl浓度0.3%时，SOD活性继续升高，较对照增加22.74%，与对照差异显著（P<0.05）;当继续增加NaCl浓度至0.5%和0.7%时，SOD活性降低，并显著低于对照，这说明抗氧化保护酶SOD对机体活性氧的清除能力受盐胁迫浓度的制约。POD的变化规律与SOD类似，随盐胁迫浓度的增加呈先升高再降低的规律，且在NaCl浓度0.3%时活性最大，较对照提高21.12%。另外，4个处理下的POD活性均与对照差异显著，且4个处理间POD活性差异亦显著，这表明POD对盐胁迫的响应比SOD敏感。

3 结论与讨论

光合色素是光能的重要受体，是植物进行光合作用的重要色素，但其也易受外界环境等因素的影响[12]，其含量可反映植物器官和组织遭受逆境胁迫的程度[13]。袁斌玲等[14]研究认为，50和150 mmol/L的NaCI胁迫均降低金叶银杏叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素含量。郝永胜等[15]研究表明，NaCl胁迫浓度的增加降低了甜瓜幼苗叶片光合色素含量。该试验结果表明，盐胁迫能够降低樱桃幼苗光合色素含量，该结果与前人研究结果基本一致。另外，该试验结果表明，低盐胁迫（NaCl浓度0.1%）对樱桃幼苗光合色素含量的影响不显著，而高盐胁迫（NaCl浓度0.5%、0.7%）能够显著降低樱桃幼苗叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素含量，这是因为盐胁迫能提高叶绿素酶的活性，加速叶绿素的分解，降低叶绿素含量，同时高盐逆境胁迫条件下，植物细胞色素系统受到破坏，致使叶绿素含量减少[16]。

光合作用是绿色植物制造有机物、获取能量的重要方式[17]，也是植物进行生长发育的重要保障，但植物光合速率低常受到盐胁迫、干旱胁迫、温度、养分等多种外界因素的影响。尹勇刚等[18]研究表明，随着NaCl浓度的升高，葡萄砧木叶片净光合速率、气孔导度与蒸腾速率显著下降。杨洋等[19]研究指出，随着盐胁迫程度的增大，油菜幼苗叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率均表现出先降低后升高的变化规律。该试验条件下，NaCl浓度为0～0.7%时，樱桃幼苗叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率随NaCl浓度的增加而降低，而胞间CO2浓度表现出先降低后升高的变化趋势。可见，不同植物的光合特性对盐胁迫的反应并不完全相同，这除与植物自身的遗传特性有关外，还应与不同试验设计的盐胁迫强度有关。在NaCl浓度为0～0.3%时，樱桃幼苗叶片气孔导度、胞间CO2浓度随NaCl胁迫强度的增加而降低，二者变化规律一致，说明在此浓度范围内引起的樱桃幼苗叶片净光合速率的降低是气孔因素限制所致，这应该是植株遭遇盐胁迫等逆境条件时，根部细胞吸水困难，向上运输水分的能力降低，叶片保卫细胞失水导致气孔逐渐闭合，气孔导度下降使外界CO2进入细胞的数量减少，致使胞间CO2浓度降低[20]，这与Morales等[21]在大麦（Hordeum vulgare L.）上的研究结果一致。在NaCl浓度为0.5%～0.7%时，随着NaCl胁迫强度的增加，樱桃幼苗叶片气孔导度继续下降，而胞间CO2浓度逐渐升高，二者变化不再一致。这应该是由非气孔因素限制导致的胞间CO2浓度升高，如叶绿素含量降低、光合酶受损等[22]。

正常情况下，植物体内的活性氧代谢保持一个动态平衡，但在遭受逆境胁迫时活性氧含量升高，超出一定阈值时即会对植物细胞膜造成伤害。抗氧化酶保护系统是植物抵御逆境胁迫的重要系统，而超氧化物歧化酶（SOD）是保护系统中清除活性氧自由基最关键的保护酶之一，它与过氧化物酶（POD）等协同作用，抵御活性氧等自由基的歧化反应[23]。张冠初等[24]研究表明，盐胁迫和旱盐共同胁迫处理均降低花生SOD、POD、CAT活性。蔡翔君等[25]研究指出，在NaCl浓度为0～200 mmol/L时，甘薯幼苗叶片SOD活性表现出先升高后降低的变化趋势。该试验结果表明，0～0.3%的NaCl浓度提高了设施樱桃幼苗叶片SOD、POD活性，0.5%～0.7%的NaCl浓度盐胁迫抑制了设施樱桃幼苗叶片SOD、POD活性。可见，盐胁迫对植物POD、SOD活性影响结果并不完全一致，这应该与试验设计的盐浓度不同、植物的耐盐特性存在差异有关。该试验结果表明，低盐胁迫能提高设施樱桃幼苗叶片SOD、POD活性，而高盐胁迫则抑制设施樱桃幼苗叶片SOD、POD活性，这是因为低浓度的盐胁迫增强了抗氧化酶基因在转录水平上的表达[26]，而高浓度的盐胁迫下，SOD催化产生的H2O2不能被降解到一个合理水平而在植株体内大量积累[27]，加之POD又能催化活性氧与H2O2反应产生羟基自由基，进一步加重过氧化作用，引起叶片膜脂过氧化，使保护酶系统遭受破坏[28]。

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