砧木评价与改良岗位

 

　　摘　要 :为探究葡萄砧木耐盐机制，采用沙培滴灌试验，研究NaCl胁迫对2个葡萄砧木品种‘101-14’（耐盐性强）和‘188-08’（耐盐性弱）生长及盐离子（Cl-、Na+ 、K+）在植株中动态分布的影响。结果表明，130mmol•L-1 NaCl胁迫处理后21 d，2个品种的叶片、新梢、根系的相对生长量均有有所降低，‘101-14’地上部分相对生长量均显著高于‘188-08’，而根系的相对生长量显著低于‘188-08’；‘101-14’地上部分Na+和Cl-的积累量和积累速度均显著低于‘188-08’，而根系中Cl-和Na+的饱和浓度差异不显著。随着NaCl胁迫时间的延长，幼苗各器官的K+/Na+值呈显著降低趋势，‘188-08’各器官、K+/Na+值下降的速度和幅度均显著高于‘101-14’。综上，葡萄砧木耐盐方式是拒盐。本研究结果为葡萄砧木资源的耐盐评价及优良耐盐葡萄砧木种质的筛选提供理论依据。

 

　　关键词：葡萄砧木；NaCl胁迫；耐盐

 

　　葡萄对各类土壤适应性强，采用耐盐性强的葡萄砧木进行嫁接栽培能够有效减轻土壤盐渍化带来的危害、充分利用土壤资源。目前，关于葡萄在盐胁迫下体内离子运输与分配的研究主要集中在对盐害相关离子在葡萄体内分布最终结果的评价，而对盐害相关离子在葡萄不同器官中吸收积累过程的研究尚鲜见报道，其耐盐机理也尚不明确。本研究以2个葡萄品种‘101-14’（耐盐性强）和‘188-08’（耐盐性弱）为试验材料，通过研究NaCl胁迫下葡萄砧木植株生长及Cl-、Na+、K+离子吸收运输动态，明确盐环境下葡萄砧木各组织对Cl-、Na+、K+离子吸收积累规律，以及葡萄砧木耐盐机制，以期为葡萄砧木新品种选育和推广应用提供理论依据。

 

　　1　材料与方法

 

　　1.1　试验材料

 

　　供试葡萄品种为‘101-14’（V. R i p a ria×V. R u pe s t i s）和‘188-08’（V.Berlandieri×V.Riparia）的1年生扦插苗，均由河北省农林科学院昌黎果树研究所提供。

 

　　1.2　试验设计

 

　　试验在河北省农林科学院昌黎果树研究所温室中进行。试验苗栽入15cm×25cm的营养钵中，留2 芽， 根剪留5cm， 营养基质为沙子∶蛭石∶珍珠岩∶锯末肥=5∶2∶2∶1，正常浇水管理。萌芽后每株苗只留一个新梢，待新梢长到6～7叶，选取生长一致的苗木，于2016年5月28日进行NaCl胁迫处理（130 mmol•L-1 NaCl+1/2 Hoagland营养液，记作T），以只加1/2 Hoagland营养液作为对照（CK）。利用滴灌系统进行处理，每天滴灌2次，每次滴灌30 min（每个滴头出水1 L），以保证把前一次NaCl全部冲出。每个处理设3次重复，每个重复20株，2016年6月20日处理结束。

 

　　1.3　测定指标及方法

 

　　1.3.1　盐害指数调查

 

　　盐胁迫处理开始后每3 d调查苗子受盐害级数，盐害分级标准为：0级：无盐害症状；1级：轻度盐害，有少部分叶尖、叶缘或者叶脉变黄；2级：中度盐害，有大约1/2的叶尖、叶缘焦枯；3级：重度盐害，大部分叶尖、叶缘焦枯或落叶；4级：极重度盐害，枝枯、叶落、最终死亡。根据公式计算盐害指数（Salt injury index，SI）：SI=（1级株数+2级株数×2+3级株数×3+4级株数×4）/(总株数×4) ×100 ………………（1）。

 

　　1.3.2　生物量的测定

 

　　试验结束后用去离子水将植株的根、新梢、叶洗净, 用滤纸吸干表面的水分，110℃杀青10 min后，于75℃烘干至恒量，分别称量根、新梢、叶干重。按照公式计算生物量相对生长量：生物量相对生长量=处理后苗木生物量/对照苗木生物量×100%……………………………（2）。

 

　　1.3.3　Na+、K+离子的测定

 

　　从NaCl处理开始后，分别于0、0.5、1、2、4、7、14、21 d采集根、新梢、叶样品；用去离子水将样品洗净，用滤纸吸干表面的水分，110℃杀青10 min后，于75℃烘干至恒量，研磨成粉末，粉末过40目尼龙筛。准确称取0.2000g样品, 置于消煮管中，向消煮管中加入10 mL HNO3微波消解后，160℃赶酸至1mL后冷却，用去离子水定容至50 mL，取10 mL于离心管内，利用电感耦合等离子体质谱仪(Inductively Coupled Plasma MassSpectrometry，ICP-MS，型号：7500ce, 生产商：安捷伦，所属地：美国)测定样品中Na+、K+的含量。

 

　　1.3.4 　Cl-离子的测定

 

　　样品处理同1.3.3，准确称取0.1000 g样品，加入20mL去离子水， 沸水浴2 h ， 冷却后定容至50mL。利用ZD-2型自动电位滴定仪(上海仪电科学仪器股份有限公司)进行测定。

 

　　1.4　数据统计分析

 

　　采用Microsoft Excel2003进行数据处理和绘制图表；SPSS 17.0进行数据分析。

 

　　2　结果与分析

 

　　2.1　NaCl处理对葡萄砧木盐害指数的影响

 

 

 

　　由图1可知，‘188-08’盐害症状出现在130 mmol•L-1 NaCl胁迫处理后9d，而‘101-14’盐害症状出现在NaCl胁迫处理后12d。随着NaCl胁迫时间的延长，2个品种的盐害指数均逐渐增加。NaCl胁迫处理后21d，‘188-08’盐害指数达到93.3，植株几乎全部死亡；而‘101-14’仅为42.2。结果表明，130 mmol•L-1NaCl胁迫下，‘101-14’的耐盐性显著高于‘188-08’（P<0.05）。

 

　　2.2　NaCl处理对葡萄砧木相对生长量的影响

 

 

 

　　由表1可知，130mmol•L-1 NaCl胁迫处理后21 d，2个品种的叶片、新梢、根系干鲜重相对生长量均不同程度的降低。‘101-14’叶片干、鲜重相对生长量分别为0.51和0.37，而‘188-08’仅为0.36和0.14；‘101-14’新梢干、鲜重相对生长量分别为0.4和0.28，而‘188-08’仅为0.34和0.14。‘101-14’地上部分相对生长量均显著高于‘188-08’（P<0.05），而根系相对生长量则相反，‘101-14’根系干、鲜重仅为0.29和0.17，均显著低于‘188-08’（0.51和0.41）（P<0.05）。结果表明，130mmol•L-1NaCl 胁迫对2个葡萄砧木的生长量的影响存在差异，其中，耐盐性强的‘101-14’能够通过降低根系生长量来减少根系对有害离子的吸收，进而减轻对植株地上部分的伤害。

 

　　2.3　NaCl处理对葡萄砧木各器官Cl-、Na+、K+离子吸收、运输和分配的影响

 

 

 

　　由表2可知，未经NaCl胁迫处理（0 d）的2个葡萄砧木品种根部Cl-、Na+、K+含量差异均不显著（P>0.05）。 NaCl胁迫处理后2 d，‘101-14’和‘188-08’根部Cl-含量均迅速升高，分别为27.21mg•g-1和28.48 mg•g-1，但差异不显著（P>0.05）； NaCl胁迫下，‘101-14’和‘188-08’根部Na+含量均迅速升高，1d后分别达到40.13和41.30 mg•g-1，基本达到饱和，但二者差异不显著（P>0.05）；NaCl胁迫下，‘101-14’根部K+含量迅速升高，在1 d内达到52.15mg•g-1，‘188-08’根部K+含量也快速升高，在胁迫后2 d基本稳定在37.31 mg•g-1，‘101-14’根部K+含量升高速度和增加幅度均显著高于‘188-08’（P<0.05）。 NaCl胁迫下，‘101-14’和‘188-08’根部K+/Na+值均呈迅速下降的趋势，其中‘101-14’在胁迫后4 d根部K+/Na+值趋于稳定，而‘188-08’在胁迫后1 d趋于稳定，且下降速度和幅度均大于‘101-14’。结果表明，葡萄砧木根系对Cl-、Na+、K+等盐害相关离子的吸附和积累在NaCl胁迫后2 d均基本达到稳定，耐盐性强的‘101-14’对盐害离子（Cl-、Na+）积累速度较耐盐性弱的‘188-08’慢；NaCl胁迫下，葡萄砧木根系对K+快速吸收是对盐害的抵抗反应，‘101-14’对K+的吸附能力也要强于‘188-08’。

 

 

　　由表3可知，NaCl胁迫2 d内，2个葡萄砧木品种新梢中Cl-、Na+、K+含量差异均不显著（P>0.05）。

 

　　NaCl胁迫4～7 d时，‘101-14’和‘188-08’的新梢中Cl-离子含量与CK相比均呈明显的上升趋势，在胁迫第7天分别达到4.14和14.08 mg•g-1，且‘101-14’新梢中Cl-积累速度显著低于‘188-08’（P<0.05）； NaCl胁迫后2～4d时，‘101-14’和‘188-08’的新梢中Na+含量较CK均呈明显的上升趋势，胁迫4d时分别达到4.32和16.30 mg•g-1，且‘101-14’新梢中Na+积累速度明显低于‘188-08’（P<0.05）；NaCl胁迫4～7 d时，‘188-08’新梢中K+含量较CK呈明显的降低趋势，第7天降至55.56mg•g-1，而NaCl胁迫7～14 d时，‘101-14’新梢中K+含量较CK呈明显的降低，第14天降至59.78 mg•g-1，且‘188-08’新梢中K+含量降低速度和幅度均明显高于‘101-14’；NaCl胁迫下，‘188-08’新梢中K+/Na+值迅速下降，且在4 d时降至3.77，而‘101-14’则为15.42，其下降速度和幅度均显著低于‘188-08’（P<0.05）。结果表明，NaCl胁迫4～7 d时，Cl-在葡萄砧木的新梢中开始积累，Na+积累速度快于Cl-，NaCl胁迫2~4 d时开始在新梢中积累；‘101-14’新梢中盐害离子（Cl-、Na+）积累速度和积累量均显著低于‘188-08’，2个葡萄砧木品种新梢中K+含量在胁迫后期均有所降低。

　　

 

　　由表4可知， NaCl胁迫2d内，2个葡萄砧木品种叶片中Cl-、Na+、K+含量差异均不显著（P>0.05）。

 

　　NaCl胁迫4～7d时，‘101-14’和‘188-08’叶片Cl-含量较CK有明显的上升趋势，第7天分别达到3.48和15.77 mg•g-1，且‘101-14’叶片中Cl-积累速度明显低于‘188-08’； NaCl胁迫2～4 d时，‘101-14’和‘188-08’叶片中Na+含量较CK呈明显的升高趋势，第4天分别达到1.43和6.94 mg•g-1，且‘101-14’叶片中Na+积累速度明显低于‘188-08’；NaCl胁迫4～7 d时，‘101-14’和‘188-08’叶片中K+含量较CK均呈升高趋势，第7天分别达到55.88和52.03 mg•g-1，14 d时趋于稳定，且2个品种叶片中K+含量差异不显著（P>0.05）；NaCl胁迫下，‘188-08’叶片中K+/Na+值迅速下降，且在胁迫4d时降至5.68，而‘101-14’叶片中K+/Na+值为27.97，下降速度和幅度均显著低于‘188-08’（P<0.05）。结果表明，Cl-在NaCl胁迫4～7 d时在葡萄砧木的叶片中开始积累，而Na+积累速度快于Cl-，NaCl胁迫后2～4d开始在葡萄砧木的叶片中积累；‘101-14’叶片中有害离子（Cl-、Na+）积累速度和积累量均显著低于‘188-08’，NaCl胁迫数天后叶片中K+含量的增加是葡萄砧木应对盐害的离子调节机制。

 

　　3　讨论

 

　　生长量是植物对盐胁迫响应的综合体现。本研究中，NaCl胁迫21d时，2个葡萄砧木品种的叶片、新梢和根系的干鲜重均有不同程度的降低；‘101-14’的新梢和叶片的相对生长量均显著高于‘188-08’，但根系的相对生长量则相反，表明耐盐性强葡萄砧木能通过根系生长量的降低来减少根系对有害离子的吸收，从而减轻对植株地上部分的伤害。植物耐盐机理是十分复杂。大量研究表明，除少数盐生植物外，绝大部分植物主要通过拒盐方式来抵抗盐害。本研究中盐胁迫下对耐盐性不同的葡萄砧木植株中盐害离子（Na+和Cl-）的运输分布动态进行比较研究，发现耐盐性强的‘101-14’地上部分盐害离子（Na+和Cl-）的积累量和积累速度均显著低于耐盐性差的‘188-08’，而二者间根系饱和浓度差异不显著，说明耐盐的葡萄砧木根茎部截留了更多的盐害离子，证实了葡萄砧木耐盐方式是拒盐。植物在盐渍环境中维持自身细胞离子平衡的能力与其耐盐性密切相关。K+是控制植物细胞膨压所必需的大量元素，其含量下降会导致生长迟缓。研究发现高盐胁迫可以诱导植物组织内K+含量降低，从而抑制以K+为辅助因子的酶活性。

 

　　耐盐性强的植物在盐胁迫下根系会吸收K+向地上部分运输选择性增加，而Na+向地上部分运输选择性下降，这主要表现在NaCl胁迫下，根系中K+/Na+值较地上部分明显降低，而盐敏感植物则相反；盐碱胁迫条件下，同种离子在植物不同器官中的含量不尽相同。本试验中，NaCl胁迫1～2 d时，2个葡萄砧木品种根部K+浓度呈快速升高的趋势，而‘101-14’的根部K+含量增加的速度和幅度均高于‘188-08’；NaCl胁迫4～7d时，叶片过程中中K+含量均有不同程度的增加，NaCl胁迫4～7 d时，2个葡萄品种的新梢中K+含量均呈下降的趋势；NaCl胁迫处理下，‘101-14’的 K+/Na+值较‘188-08’高，且随着NaCl 胁迫时间的延长，K+/Na+值均逐渐减小。盐胁迫下，葡萄叶片中K+含量呈明显的增加趋势，而新梢中K+含量则明显的降低。

 

　　4　结论

 

　　盐胁迫下，2种葡萄砧木幼苗的不同器官中Cl-和Na+均有明显的积累。130mmol•L-1NaCl胁迫下，2个葡萄品种根系对Cl-的积累均胁迫2d时基本达到稳定，Na+的积累在胁迫1d时达到稳定；在胁迫4～7d时葡萄砧木的地上部分开始积累Cl-，而Na+积累速度快于Cl-离子，在胁迫后2～4 d时开始积累。‘101-14’耐盐方式是拒盐，可通过减少根系生长量，将更多Na+、Cl-阻隔在根茎中，从而减少叶片及整株Na+和Cl-的积累，同时增加根系和叶片对K+的选择性吸收，保持体内的离子平衡。