砧木评价与改良岗位
尹勇刚 赵胜建 郭紫娟
葡萄是我国的主要果树之一，但是盐渍化严重制约了葡萄产业发展。研究发现，具有耐盐性的砧木可提高葡萄嫁接组合的整体耐盐能力。盐胁迫通常导致植物叶片光合效率下降，前人认为轻度盐胁迫主要因渗透胁迫引起气孔限制所致，而中高度盐胁迫下光合受阻主要为非气孔限制。然而，这种最终导致植物生长停滞乃至死亡的非气孔限制因素及其在不同盐浓度胁迫下的主次作用尚不明确。本研究围绕光合反应三个重要指标——叶绿素含量、光合气体交换和叶绿素荧光参数对盐胁迫下的两种典型葡萄砧木品种进行对比分析，研究不同盐浓度下葡萄抵抗胁迫的方式和主次转化，为耐盐葡萄砧木在盐害多发区的应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
本研究基于本课题组前期对21份葡萄砧木耐盐性鉴定结果，以具有典型特征的耐盐性品种101-14M（V. riparia ×V. rupestris ）和盐敏感品种188-08（V. berlandieri × V. riparia ）作为试验材料。
1.2 试验设计
研究于2018年4-7月在本所基地进行。4月初将1年生砧木苗种植于装有培养基质（ 蛭石：珍珠岩= 3 : 1 ） 的大营养钵（ 上口径13.5cm，下口径9.5cm，高22.0cm）中，于避雨棚内进行常规管理。当砧木苗长到8-10片叶时，选取生长势均匀一致的苗木，用于盐胁迫处理。
每天分别用度为4 、6 、8 和10g•Kg-1的NaCl溶液对两个砧木品种进行定量（0.8 L）灌溉，以清水（CK）为对照，每个品种各设5个处理，每处理设3次重复。盐胁迫处理28d后，取苗下部第4-5片叶进行光合气体交换参数和叶绿素荧光参数测定，并从每株相同位置采4-5片叶用于测定叶绿素质量分数。
1.3 测定指标与方法
1.3.1 叶绿素含量
参照Arnon方法，将采集回来的新鲜叶片剪碎混匀，称取0.2g，于φ=80%丙酮溶液中暗处浸提12h，用UV-2550紫外可见分光光度计分别于663 nm和646 nm波长下比色测定吸光值。
1.3.2 光合气体交换参数
选取苗木上部第6~8片功能叶，采用LI-6400XT便携式光合仪(LI-COR公司，美国)于晴天9:00-11:00测定光合气体交换参数：叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)。
1.3.3 叶绿素荧光参数
利用PAM-2500便携式调制叶绿素荧光仪（Walz公司，德国）测定叶绿素荧光参数。叶片暗适应30min后执行饱和脉冲，测定初始荧光产量（Fo）及最大荧光产量（F m）；照光后执行饱和脉冲，测量光下最小荧光（F o′）、光下最大荧光（F m′）和稳态荧光（F）。并计算以下参数：PSII最大光化学效率Fv /Fm=（Fm-Fo）/Fm，PSII实际化学效率Yield =（F m′-F ） /F m ′，光化学淬灭系数q P =（Fm′-F ）/（Fm-Fo）。非光化学淬灭系数NPQ =Fm/Fm′-1。
1.4 数据处理
数据通过Microsoft Excel 2013与SPSS 20.0（Chicago，IL，USA）进行统计与分析。
2 结果与分析
2.1 盐胁迫下两种葡萄砧木叶片
叶绿素含量变化由图1中可见，盐害发生后，两种葡萄砧木的叶绿素a与叶绿素b含量呈现先升后降的走势。盐浓度为6g•Kg-1时，188-08的叶绿素a含量开始下降，低于对照14.7%；在8g•Kg-1的盐浓度下，101-14M的叶绿素a含量开始显著下降，相比对照下降8.5%。随着盐浓度升高，188-08叶片叶绿素a含量降低幅度明显大于101-14M。如图1(b)所示，101-14M叶片叶绿素b含量显著高于188-08，但两者间差异随盐浓度升高逐渐缩小。可见，在较高浓度盐胁迫下，维持较高的叶绿素含量——尤其是叶绿素a的含量，是保证葡萄砧木耐盐能力的关键因素。
2.2 盐胁迫下两种葡萄砧木叶片光合气体交换参数变化
从图2(a)中可以看出，随着NaCl浓度的升高，两种葡萄砧木的Pn显著降低，188-08的Pn则下降幅度显著高于101-14M。188-08在NaCl浓度为4 g•Kg-1时Pn出现大幅下降，在8 g•Kg-1时下降幅度相对放缓，101-14M的Pn随NaCl浓度大于的不断升高而逐步下降，但在每个处理中均显著高于188-08。
如图2(b)所示，在4、6、8、10g•Kg-1的NaCl胁迫下，101-14M与188-08的气孔导度（Gs）明显下降，在CK中，101-14M的Gs明显高于188-08，直至NaCl浓度达到10g•Kg-1前，101-14的Gs均保持高于188-08。胞间二氧化碳浓度（Gi）是分析光合速率降低原因的指标之一。
如图2(c)所示，盐胁迫发生后，188-08和101-14M的Ci均显著下降。随着盐浓度的升高，101-14M的Ci随着NaCl浓度的升高逐渐下降，而188-08的Ci则在6 g•Kg-1 NaCl处理下趋于稳定。Ci与Gs有着密切关联，Ci极大程度上取决于Gs，气孔关闭程度增大会直接导致C i 降低，同时高浓度盐胁迫下非气孔限制导致的光合效率的降低也将促使CO2同化降低，进而影响Ci。不同盐浓度胁迫下，101-14M叶片Ci始终高于188-08。
如图2(d)所示，盐害发生后两种葡萄砧木叶片的蒸腾速率（Tr）下降尤为明显，101-14M和188-08在不同浓度NaCl处理下Tr值均远低于CK，在0.4-6 g•Kg-1 NaCl处理间，两种砧木的Tr保持较为稳定，轻微下降，盐浓度达到8 g•Kg-1时两砧木品种的Tr继续下降。盐胁迫期间101-14M始终保持着高于188-08的蒸腾速率。
2.3 盐胁迫下两种葡萄砧木叶片荧光参数变化
如图3(a)所示，盐胁迫发生后，两个砧木品种的叶片F0先升高后降低，6g•Kg-1NaCl下188-08开始降低，8g•Kg-1NaCl时101-14M开始显著降低。F0值与叶绿素含量显著相关，也与光合机构关闭程度有关，光合受阻与叶绿素含量增加均会导致F0升高，而本研究中F0在盐浓度升高后的降低则可能是因为受到叶绿素含量降低影响，该影响要强于光合作用受限所导致的F0升高。
如图3(b)所示，随着盐浓度升高，Fm呈下降趋势，NaCl浓度达到4 g•Kg-1时两砧木品种与各自对照无显著差异，随后下降。表明NaCl在4 g•Kg-1时候，PSII电子传递受外界影响较小，达到6 g•Kg-1时，PSII电子传递开始受阻，并随着盐浓度升高，电子传递受阻程度逐渐增大。
同处理下，101-14M显示出高于188-08的电子传递效率。盐处理为6 g•Kg-1时188-08叶绿素a含量开始降低，而随盐浓度升高其Ci无显著变化，表明在NaCl浓度为6 g•Kg-1时，188-08的光反应受阻并非气孔限制导致，而与叶绿素含量下降有关；同处理下，101-14M叶绿素a虽然因发光合利用率降低而发生累积，而此时电子传递机能也同样受到抑制，表明Ci和叶绿素a含量的下降均影响了光反应效率，或者说光合作用下降的主因正由气孔限制转为叶绿素限制。
如图3(c、d和e)所示，盐害发生前两个葡萄砧木品种的PSII最大光化学效率Fv /Fm、实际光化学效率Yield 值无显著差异。盐害发生后，两者的Fv /Fm、Yield 和光化学猝灭系数qP 均随着盐处理浓度的升高而下降，188-08降幅明显，同浓度盐处理下低于或显著低于101-14M。盐浓度为4 g•Kg-1时，188-08叶片Fv /Fm即出现明显下降，盐处理浓度达到8g•Kg-1时，101-14M发生明显下降，显示出其PSII反应中心潜在的较强的盐离子耐受能力。188-08的Yield下降速度明显快于101-14M，表明其PSII反应中心更易受到损伤。两种葡萄砧木叶片的qP 随着盐浓度升高而逐渐稳定下降，101-14M始终保持显著高于188-08的qP 值。
如图3(f)所示，盐害发生后，两葡萄砧木的NPQ随盐浓度的升高而呈现先升后降的趋势。101-14M的NPQ 先表现为小幅上升，表明光合作用在减弱，使得一部分能量以热量形式耗散，在10 g•Kg-1盐处理下小幅下降，仍略高于对照，可能与叶绿素含量持续减少有关；188-08变化幅度大于101-14M，表明其光合受抑制程度更高，其NPQ 在NaCl浓度为8 g•Kg-1时开始降低，在10 g•Kg-1 NaCl处理下显著低于对照。NPQ 增加通常伴随F0升高，PSII失活是两者升高的原因之一。
3 讨论
植物根部遭遇盐胁迫时保卫细胞失水导致气孔逐渐闭合，气孔导度Gs下降，这与盐胁迫下多种植物的气体交换参数变化趋势相同。随着Gs降低，188-08的Ci在6-10 g•Kg-1的NaCl下保持平稳，表明光合过程对CO2的利用率下降，导致光合受阻的已不是气孔限制；101-14M的Ci则持续下降，表明CO2同化用量多于吸入CO2量，气孔限制仍是导致其光合下降的原因之一。
NaCl抑制叶绿素前体的合成，中等浓度时促进叶绿素降解。叶绿素接收传递转化光能为光合作用提供能量，叶绿素的减少会直接降低光合产量。本研究中叶绿素含量在较低盐浓度下升高，表明叶绿素合成及叶绿素酶降解暂未受到NaCl明显的影响，这可能是植物通过调节膜透性抵抗Na+或Cl-进入细胞以及对进入叶绿体内离子产生的活性氧进行及时清除的结果；此外，因气孔限制引起的光合受阻对叶绿素利用率下降也会导致叶绿素积累。随后盐浓度升高，两种砧木叶绿素含量先后下降，表明叶绿素合成遭到盐离子较大程度的破坏，叶绿素含量减少限制了188-08的光合作用，这也是8 g•Kg-1 NaCl下101-14M叶片光合下降的主要原因之一。
NaCl胁迫导致Fm、Fv /Fm、Yield和qP 降低，表明PSII活性在盐害发生后即遭受抑制，这与Athar对油菜的研究结果一致。Yield 下降幅度高于Fv /Fm也表明盐害发生时就引发了光抑制。F0在盐胁迫发生后升高，升高幅度也反映了光反应活性受抑制程度，随盐浓度升高188-08和101-14M先后降低F0，要是由上文提到的接收转化光能的叶绿素合成受阻导致。盐胁迫使葡萄砧木叶片荧光淬灭系数qP 下降，是光化学反应效率降低的明显特征，这与张玲对辣椒的研究结果一致。同时过剩的能量以热耗散形式辐射，导致了NPQ 的升高，与闫芳等研究结果不同，NPQ 随后在高盐浓度下降低，或许是因叶绿素含量的下降使光能转化率降低，同时PSII受到损伤亦使光能利用率下降。
4 结论
盐胁迫下101-14M各生理指标相比188-08变化幅度更小，在高盐浓度下仍有相对较高的光合产出。盐浓度为6 g•Kg-1时，188-08光合速率降低主因由气孔限制转向叶绿素限制，在8 g•Kg-1NaCl胁迫下PSII受到严重损伤，而101-14M叶片在8 g•Kg-1盐胁迫下主要受到叶绿素限制，在10 g•Kg-1盐胁迫下其PSII反应中心遭遇损伤，表明101-14M可忍耐8-10 g•Kg-1的NaCl胁迫。