伽师瓜幼苗响应盐胁迫的生理特性及耐盐性评价

摘 要：为探究伽师瓜幼苗响应盐胁迫的生理特性，筛选耐盐型伽师瓜品种，以常规伽师瓜、绿肉伽师瓜及杂交伽师瓜为试验材料，研究100 mmol·L-1 NaCl处理对幼苗生长与生理指标的影响，并评价不同伽师瓜幼苗的耐盐性。结果表明，100 mmol·L-1 NaCl胁迫下，伽师瓜幼苗生长受到抑制，其中绿肉伽师瓜叶片中吸收的Na+和积累的MDA含量最高，叶片和茎中K+/Na+分别较CK显著下降68.56%和16.98%，根系活力显著降低，株高、叶面积、地上部鲜质量降幅最大。盐胁迫下，常规伽师瓜脯氨酸含量最高，光合色素含量和根系活力未显著下降；杂交伽师瓜Na+主要在根中富集，其叶片过氧化氢酶（CAT）及抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性显著上升，过氧化物酶（POD）活性显著下降。主成分分析表明，株高、地上部鲜质量、叶面积、茎K+/Na+、类胡萝卜素含量、叶片K+/Na+可作为伽师瓜耐盐性评价的主要指标；结合隶属函数法，判定常规伽师瓜为耐盐性品种，绿肉伽师瓜为盐敏感品种。

关键词：盐胁迫；伽师瓜；生理特性；耐盐性评价

中图分类号：S652.9+Q945.78 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）10-042-10

Physiological characteristics and salt tolerance evaluation of Jiashi melon seeding’s response to salt stress

XIE Zhiming1， 2， SONG Gang3， MA Liufeng1， 2， CHEN Yun1， 2， FANG Zhigang1， 2

（1. College of Life and Geographic Sciences， Kashi University， Kashi 844006， Xinjiang， China; 2. Xinjiang Key Laboratory of Biological Resources and Ecology of Pamir Plateau， Kashi 844006， Xinjiang， China; 3. College of Tea and Food Technology Science， Jiangsu Vocational College of Agriculture and Forestry， Jurong 212400， Jiangsu， China ）

Abstract： To explore the physiological characteristics of Jiashi melon seedlings in response to salt stress and to screen salt-tolerant Jiashi melon cultivars. Changgui Jiashi melon， Lvrou Jiashi melon and Zajiao Jiashi melon were used as experimental materials. The effects of 100 mmol·L-1 NaCl treatment on the growth and physiological parameters of seedlings were studied， and the salt tolerance of Jiashi melon was evaluated. The results showed that the growth of Jiashi melon seedlings was inhibited under 100 mmol·L-1 NaCl stress， in which the Na+ uptake and MDA accumulation in the leaves of Lvrou Jiashi melon were the highest， and the K+/Na+ in the leaves and stems were significantly decreased by 68.56% and 16.98%， respectively， compared with the control. The plant height， leaf area and leaf fresh weight decreased the most. Under salt stress， Changgui Jiashi melon accumulated the highest proline content， while photosynthetic pigment content and root vigor did not decrease significantly; Na+ of Zajiao Jiashi melon was mainly enriched in the roots， and its CAT and APX activities in leave increased significantly， while peroxidase POD activity was significantly decreased. Principal component analysis showed that plant height， above-ground fresh weight， leaf area， stem K+/Na+， carotenoids content， and leaf K+/Na+ could be used as the main indicators for salt tolerance evaluation of Jiashi melon; combined with the affiliation function method， it was determined that Changgui Jiashi melon was a salt-tolerant cultivar and Lvrou Jiashi melon， was a  salt-sensitive cultivars.

Key words： Salt stress; Jiashi melon; Physiological characteristics; Salt tolerance evaluation

盐胁迫是一种典型的非生物胁迫，一般而言，土壤中盐含量高于0.3%会严重抑制植株生长，降低作物产量和品质。土壤中盐分来源除自身因素外，全球气候变化、不合理灌溉及施肥，也导致土壤盐渍化加剧[1]。目前，我国土壤盐渍化总面积达3.69×107 hm2，主要分布在东北、西北、华北及滨海地区，合理利用盐渍化土地迫在眉睫，其中筛选和培育耐盐的作物品种是盐渍化土地开发利用的有效方式[2]。

幼苗期是植株对盐胁迫十分敏感的阶段，根系首先与土壤中的Na+接触，当盐分达到一定含量时，会导致土壤水势下降，影响水分代谢、渗透调节、离子吸收等生理过程，使根系吸收水分及矿质元素的能力降低，引发植株产生氧化胁迫[3-4]。高盐胁迫下，植物体内会积累大量的Na+，扰乱质膜上离子通道功能，影响K+、Ca2+及Mg2+等无机离子的吸收[5]。植物在一定条件下可启动抗氧化酶系统、离子选择性吸收及Na+外排等机制来应对盐胁迫带来的伤害[6-7]。此外，液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因CmNHX1在根中高表达，具有将Na+转运至液泡的功能，可以抵御盐胁迫带来的伤害[8]。

研究表明，不同作物品种耐盐性存在较大差异。耐盐型的燕麦品种，叶片中Na+含量较低，K+含量较高，使叶片中K+/Na+比值下降幅度较小[9]。也有研究表明，较耐盐的植物可能会将较多的Na+区隔在液泡中，应对盐胁迫所带来的伤害[10]。盐胁迫会导致甜瓜叶片的光合速率下降，降低光合作用，影响果实发育[11]。甜瓜在盐胁迫下，叶片O2-产生速率及H2O2含量急剧上升，导致细胞膜受损[12]。有研究表明，甜瓜品种繁多，耐盐性存在较大差异，而厚皮甜瓜的耐盐性相对较强[13]。伽师瓜属厚皮甜瓜的一种，是中国地理标志产品，果肉风味独特，耐贮运，广受市场好评。伽师瓜主栽区在新疆喀什地区的伽师、疏勒、麦盖提等县的16个乡镇，该地区受到土壤盐渍化的危害，影响其种植面积进一步扩大。尽管在甜瓜耐盐性研究方面前人已经做了较多工作，但针对伽师瓜响应盐胁迫的生理特性及耐盐性评价却鲜有报道。基于此，笔者利用前期筛选的100 mmol·L-1NaCl开展盆钵模拟盐胁迫试验，进一步探究盐胁迫对不同伽师瓜幼苗生理特性的影响，并评价伽师瓜的耐盐性，为伽师瓜耐盐性生理机制解析及品种选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

选择本地区主栽的常规伽师瓜、杂交伽师瓜和绿肉伽师瓜作为试验材料，其中常规伽师瓜和杂交伽师瓜由新疆西域种业股份有限公司培育，绿肉伽师瓜由新疆吉丰种业有限公司培育，种子均购置于喀什农博城。各品种主要性状见表1。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验于2022年3—6月在喀什大学植物逆境生物学研究室进行。选取籽粒饱满、大小均匀的伽师瓜种子，用5%次氯酸钠消毒5 min，去离子水洗涤3次，25 °C避光浸泡12 h，播于装有基质营养土的塑料花盆中（底部直径16 cm，高18 cm），每盆播种8粒种子。当幼苗子叶展平后，每盆留苗4株。在幼苗第2片真叶展平时，用Hoagland’s营养液浇灌一次。待长至3叶1心时，用100 mmol·L-1 NaCl模拟盐胁迫，对照（CK）使用去离子水浇灌，试验采用完全随机区组设计，各处理均4次重复，共24盆。植物材料培养期间，保持昼夜温度30 ℃/25 ℃，湿度为40%～45%，光照度为350 μmol·m-2·s-1，光周期12 h（L）/12 h（D）。处理7 d后，选取生长部位相同的叶片，用于指标测定，各样本处理均重复测定3次。

1.2.2 测定指标与方法 盐胁迫7 d后，记录株高和茎粗及鲜质量，于105 °C杀青15 min， 80 °C烘干至恒质量，记录地上部干质量。另从基质土中取整株幼苗，洗净后，分别取根、茎、叶烘干至恒质量后用于Na+、K+含量的测定。叶面积采用纸样称质量法测定，计算公式：叶面积/cm2=m2×21×29.7/m1（其中m1为纸张质量，m2为剪下叶片的纸张质量）[14]。

Na+、K+含量（w，后同）采用原子吸收光谱法测定[15]；超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性的测定方法参照南京建成试剂盒说明书；丙二醛（MDA）含量（b，后同）测定采用硫代巴比妥酸法，脯氨酸（Pro）含量（w，后同）采用磺基水杨酸法，可溶性蛋白（SP）含量（w）采用考马斯亮蓝G250染色法测定，过氧化物酶活性（POD）采用愈创木酚法测定[16]；细胞膜相对透性采用DDS-307电导率仪测定，计算公式：相对膜透性=R1/R2×100%（其中R1为初始电导率，R2为沸水浴加热10 min后的电导率）；光合色素含量（w，后同）采用95%乙醇浸提法测定[9]，过氧化氢（H2O2）含量（b，后同）用硫酸钛法测定[17]。

为明确不同伽师瓜品种的耐盐性差异，采用隶属函数法及主成分分析法进行综合评价。参考刘炳响等[18]的方法进行主成分分析，公式如下：

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel 2016整理数据及绘图，利用SPSS 20.0对数据进行单因素方差分析、Duncan’s多重比对法分析以及主成分分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对伽师瓜幼苗生长及生理指标的影响

2.1.1 盐胁迫对伽师瓜幼苗生长的影响 由表2可以看出，常规伽师瓜、杂交伽师瓜及绿肉伽师瓜的株高、茎粗、叶面积及地上部鲜质量，在盐胁迫处理前无显著差异。

与CK相比，100 mmol·L-1NaCl胁迫均显著降低常规伽师瓜、杂交伽师瓜及绿肉伽师瓜幼苗的株高及地上部鲜质量（图1-A、1-D），株高分别降低17.40%、18.99%、28.12%，地上部鲜质量分别降低38.62%、41.95%、57.37%。盐胁迫导致常规伽师瓜和绿肉伽师瓜茎粗显著降低10.92%和15.53%（图1-B）；仅绿肉伽师瓜叶面积在盐胁迫下显著降低19.68%（图1-C）。盐胁迫下，不同伽师瓜品种地上部干质量与其CK相比均无显著差异（图1-E）。上述结果表明，100 mmol·L-1盐胁迫能抑制伽师瓜幼苗生长，尤以绿肉伽师瓜最为突出。