刘昊，王倩，徐惠敏，贺佳琪，李爱，高英，通信作者

盐胁迫对小果黑核桃幼苗外部形态和生理变化的影响

刘昊1，王倩2，徐惠敏3，贺佳琪2，李爱2，高英2，通信作者

（1. 天津市农业科学院 果树研究所，天津 300384；2. 天津农学院 园艺园林学院，天津 300392；3. 河南省洛宁县林业局，河南 洛宁 471700）

为了解核桃砧木耐盐性以便为耐盐核桃砧木的筛选提供依据，以小果黑核桃幼苗为试材，采用NaCl溶液对其进行盐胁迫处理，观察幼苗受胁迫后的生长状况，并测定核桃幼苗处理后不同天数的相关生理指标。结果表明：核桃幼苗受盐害后，叶片失水萎蔫，叶片变黄；植株在高浓度长时间盐胁迫下叶片变黑直至植株死亡。随着盐浓度的升高和胁迫时间的增加，POD和SOD活性先升高后降低、游离脯氨酸大量积累、可溶性蛋白含量变化趋势为先增加后减少。研究认为小果黑核桃在100 mmol/L NaCl胁迫时表现出较强的耐受性。

小果黑核桃；盐胁迫；抗氧化酶；渗透调节物质

核桃是我国重要的经济林树种之一，在全国二十几个省市均有栽培[1-2]。然而，土壤盐碱化在一定程度上限制了核桃产业的发展。土壤盐渍化一直以来都是困扰世界农林经济发展的重大生态问题。盐渍土分布广泛，在我国西部六省、东北三省以及沿海各省地势较低的地区都是盐渍土集中分布的区域[3-4]。当土壤盐浓度超过0.3%时，大部分植物受盐害胁迫不能正常生长。目前植物耐盐资源可以通过测定盐胁迫下植物外部形态特 征[5-7]、抗氧化酶活性[5，8-11]和渗透调节物质[6-9]的变化等方面进行筛选。了解核桃的耐盐性，筛选核桃耐盐砧木，对核桃在盐碱地区的发展具有重要意义。小果黑核桃（L.）是黑核桃中的一种，为小乔木，可做核桃的矮化砧木，原产于美国西南部土壤轻度盐渍化地区。1984年奚声珂先生等将其引入我国，在河南、内蒙古等地区均有栽培[12-13]。目前关于小果黑核桃耐盐性方面的研究鲜见报道。因此，本试验通过研究盐胁迫下小果黑核桃幼苗的形态变化、抗氧化酶活性和渗透调节物质的变化，以探讨小果黑核桃对盐分的耐受能力，为解决高盐浓度下核桃的生长发育问题、提高土地生产力提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以长势一致的小果黑核桃（）当年生实生苗为试验材料，采用盆栽的方式进行栽培管理，栽培基质为草炭∶蛭石∶珍珠岩＝2∶1∶1。

1.2 盐胁迫处理

试验于2018年在避雨设施中进行，将种子播种于相同规格的容器中。将小果黑核桃幼苗随机分为4组（CK、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），每组9株幼苗。当植株生长到60～70 cm时，以不同浓度的NaCl溶液做盐胁迫处理，盐溶液浓度设为0（CK）、100（Ⅰ）、300（Ⅱ）、500 mmol/L（Ⅲ）。当盆土干燥后，每盆浇2 L相应浓度盐溶液，保持溶液不外渗。

1.3 试验方法

1.3.1 外部形态特征的观察

观察各处理小果黑核桃幼苗在处理后0、2、4、8 d的形态变化，并进行拍照记录。

1.3.2 生理指标的测定及方法

在处理后0、2、4、8 d分别进行取样。采取各处理植株的功能叶于超低温冰箱中保存备用。

过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚显色法；超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用SOD抑制氮蓝四唑（NBT）光化还原法；脯氨酸含量测定采用磺基水杨酸法；可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝法[14]。

1.4 数据处理

利用Excel 2010和SPSS17.0软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对小果黑核桃幼苗外部形态特征的影响

盐胁迫处理后小果黑核桃幼苗外部形态变化如表1所示。从表1可以看出，500 mmol/L盐胁迫处理下，第2天叶片失水萎蔫，并沿叶边缘出现少量水渍状黑边；随胁迫时间增加而加重，至第8天，植株干枯死亡。300 mmol/L盐浓度处理下，第2天植株叶片出现萎蔫症状；并逐渐表现受害面积增加和程度加重，直至叶片变黑。而100 mmol/L盐胁迫处理下，植株第6天才开始出现轻微老叶黄化现象，直到第8天仍表现为部分老叶黄化程度加重，上部功能叶片正常，说明其对100 mmol/L盐胁迫具有较强的耐受性。

表1 盐胁迫下核桃幼苗外部形态变化

2.2 盐胁迫对小果黑核桃幼苗保护酶活性的影响

2.2.1 盐胁迫对小果黑核桃幼苗POD活性的影响

图1为不同浓度NaCl胁迫对POD活性的影响。由图1可知，在同一胁迫时间下，不同盐浓度的胁迫处理，POD活性存在差异性。处理后第2天，100、300 mmol/L盐胁迫处理下POD活性明显升高，各盐胁迫处理间POD活性差异不显著。随处理时间的增加，高盐胁迫下（300和500 mmol/L）POD活性明显下降，而100 mmol/L盐胁迫处理POD活性变化不明显，并且与CK无显著性差异。在相同的盐胁迫水平下，随着胁迫时间的延长，POD活性呈先升高后降低的趋势。300 和500 mmol/L盐处理下，POD活性变化明显，尤其500 mmol/L盐处理第4天时POD活性显著下降。而100 mmol/L盐浓度下，处理后2～8 d POD活性显著高于0 d，并保持较高水平。

注：图中字母表示＜0.05水平的差异显著性。下同

2.2.2盐胁迫对小果黑核桃幼苗SOD活性影响

图2为不同浓度NaCl胁迫对SOD活性的影响。由图2可知，在同一胁迫时间下，不同浓度盐胁迫处理SOD活性变化存在差异。处理后第2天和第4天，随盐浓度增大，SOD活性先升高后降低，在100 mmol/L盐浓度下最高，且第4天时显著高于其他盐处理。500 mmol/L盐胁迫处理与CK的SOD活性无显著差异。进入第8天后，100、300 mmol/L盐胁迫处理的SOD活性下降，与CK无显著性差异。在同一盐胁迫水平下，随着胁迫时间的延长，100和300 mmol/L盐胁迫下，SOD活性呈明显的单峰曲线变化。在第2天和第4天时显著增高，差异性显著。随胁迫时间的延长SOD活性明显降低，说明低浓度长时间胁迫也会对植物造成伤害。

2.3 盐胁迫对小果黑核桃幼苗渗透调节物质含量的影响

2.3.1 盐胁迫对小果黑核桃幼苗脯氨酸含量影响

图3为不同浓度NaCl胁迫对脯氨酸含量的影响。由图3可知，在同一胁迫时间下，随着盐浓度的提高，脯氨酸含量呈显著增加的趋势。处理前各组脯氨酸含量差异不显著。处理后第2天，脯氨酸含量增加，各个处理间呈现差异显著性。处理后第4天和第8天，各组脯氨酸含量都呈极显著升高。在同一盐胁迫水平下，随着胁迫时间的延长，脯氨酸含量均极显著升高。其中，500 mmol/L盐胁迫下升高程度最大，300 mmol/L盐胁迫下升高程度次之，100 mmol/L盐胁迫下升高程度最小，说明100 mmol/L 盐胁迫对小果黑核桃的影响最小。

2.3.2 盐胁迫对小果黑核桃幼苗可溶性蛋白含量的影响

图4为不同浓度NaCl胁迫对可溶性蛋白含量的影响。由图4可知，在相同胁迫时间下，处理前各组可溶性蛋白含量差异不显著。处理后第2天，可溶性蛋白含量呈先升高后降低，各个处理间存在显著性差异。100 mmol/L盐胁迫下可溶性蛋白含量最高。处理后第4天，随盐浓度的提高，可溶性蛋白含量呈降低趋势。100 mmol/L盐胁迫下可溶性蛋白含量与CK差异不显著，且含量最高。其余各处理可溶性蛋白含量显著降低，500 mmol/L盐胁迫处理可溶性蛋白含量最低。处理后第8天，各组核桃幼苗可溶性蛋白含量仍呈显著降低的趋势。100 mmol/L盐胁迫处理下可溶性蛋白含量明显高于其他盐处理。当盐溶液浓度相同时，随着胁迫时间的延长，可溶性蛋白含量总体呈先升高后降低的趋势。各个处理的可溶性蛋白含量峰值都出现在盐胁迫后的第2天，随后显著下降。

3 讨论与结论

植株的形态特征可以直观地反映盐胁迫对植物的影响，是植物耐盐性的重要指标[5，15]。本研究表明，300、500 mmol/L盐浓度下小果黑核桃幼苗叶片在处理后第2天时就出现萎蔫现象，可能是由于土壤的水势低于细胞水势，植物根系吸水困难，细胞渗透势降低，故叶片表现出失水萎蔫症状，随着胁迫时间的延长，植株受害程度加重，高盐浓度下小果黑核桃幼苗叶片出现变黑，直至干枯死亡。而100 mmol/L盐浓度下小果黑核桃幼苗叶片第6天时开始出现少量发黄，随胁迫时间的延长植株下部老叶黄化有所增加，而上部功能叶片仍表现正常，说明小果黑核桃幼苗能耐受100 mmol/L NaCl胁迫，超过则植物结构严重受损，无法恢复。

POD、SOD同为植物体自由基清除剂，对维持植物体内代谢平衡起着调节和保护作用[16-18]。植物在盐胁迫下大量产生过氧化物和负氧离子，破坏植物细胞膜透性，POD、SOD能有效缓解高盐环境对细胞膜的伤害，维持细胞正常的生理代谢功能[19-20]。本试验表明：胁迫初期，随盐浓度的增加，POD活性先升高后降低；胁迫后期，随盐浓度的增加，POD活性降低，且盐浓度越高，降低程度越多。在相同浓度盐胁迫下，POD活性呈先升高后降低趋势，并在0～4 d内出现峰值。胁迫后期100 mmol/L NaCl 处理POD活性降低，但与CK不存在显著性差异。SOD活性随胁迫时间增加和盐浓度的升高，SOD活性先升高后降低，分别在第4天、100 mmol/L NaCl出现峰值。且后期随SOD活性的降低，100 mmol/L NaCl处理SOD活性仍高于其他盐浓度处理。说明在一定范围内，植物可通过较高的POD、SOD酶活性来清除有害自由基来缓解盐胁迫对细胞膜透性的伤害。但在长时间或者高浓度盐胁迫下，超过了小果黑核桃幼苗的耐受范围，导致细胞膜透性遭到损伤，细胞自身代谢失衡，POD、SOD活性降低，不能有效清除自由基，细胞膜结构进一步被破坏，这与朱金方[21]、于金平等[22]的研究结果一致。小果黑核桃幼苗在100 mmol/L NaCl浓度下短期耐盐，而高盐浓度或长期胁迫下POD、SOD活性下降迅速。

脯氨酸、可溶性蛋白作为植物重要的有机调节剂调节细胞内外渗透压。渗透调节是植物对盐胁迫常见的应激方式，为植物提高抗逆性、维持细胞环境相对稳定的基础。脯氨酸在植物体内处于游离状态，在受到胁迫时大量积累，调节细胞渗透势，是植物受到盐胁迫后植物体为调节自身生理代谢而采取的一种保护性措施[23-24]。本试验表明：小果黑核桃幼苗的耐盐性在100 mmol/L NaCl浓度，随着盐浓度的升高和胁迫时间的增加，脯氨酸含量总体呈上升的变化趋势。盐胁迫对可溶性蛋白的影响为：随着盐浓度的升高和胁迫时间的增加，可溶性蛋白含量先增加，后减少，且减少的幅度递增。在盐胁迫前期和低盐浓度下，小果黑核桃幼苗内的可溶性蛋白含量增加可能是由于其作为渗透调节物质，起到暂时缓解盐害的作用。在胁迫后期或高盐浓度下，可溶性蛋白含量大幅度减少，其原因可能是Na＋、Cl-大量进入细胞，破坏细胞内原有离子平衡，瓦解膜电势，使细胞原生质凝集，破坏蛋白质合成的同时加快蛋白质水解为各种游离氨基酸，脯氨酸含量增加，可溶性蛋白含量减少。

综上，随着盐浓度的升高和胁迫时间的增加，POD和SOD活性先升高后降低，游离脯氨酸大量积累，可溶性蛋白含量变化趋势为先增加后减少。在100 mmol/L NaCl处理时表现为POD和SOD活性较高，后期与对照没有显著性差异，脯氨酸积累较少，且可溶性蛋白变化幅度较小，说明小果黑核桃幼苗可耐100 mmol/L NaCl胁迫。

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Effects of salt stress on osmotic regulator and antioxidase activities inseedlings

Liu Hao1, Wang Qian2, Xu Huimin3, He Jiaqi2, Li Ai2, Gao Ying2,Corresponding Author

（1. The Research Institate of Pomology, Tianjin Academy of Agricultural Sciences, Tianjin 300384, China; 2. College of Horticulture and Landscape, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300392, China; 3. Luoning County Forestry Bureau, Luoning 471700, Henan Province, China）

In order to research the salt tolerance of walnut rootstocks, so as to provide scientific basis for screening salt-tolerant walnut rootstocks, the seedlings ofwere treated under salt stress with NaCl and the growth situation of seedlings were observed. The physiological indexes ofseedlings were also measured in different days after treatment. The results showed that the walnut leaves were wilted and the leaves became yellow. The leaves become dark until the plants die under high-concentration and long-term salt stress. With the increase of salt concentration and stress time, the activity of POD and SOD increased first and then decreased, the free proline accumulated, and the change trend of soluble protein content was increasing first and then decreasing. It was found that the seedlings ofshowed tolerance of salt stress with 100 mmol/L NaCl.

; salt tolerance; antioxidant enzymes; osmoregulation substance

1008-5394（2021）04-0001-05

10.19640/j.cnki.jtau.2021.04.001

S664.1

A

2020-09-23

天津农学院科学研究发展基金计划资助项目（2016NYB07）；国家自然科学基金项目（31800572）；天津市林果现代农业产业技术体系项目（ITTHRS2021000）

刘昊（1983—），男，助理研究员，博士，主要从事林果栽培及育种方面的研究。E-mail：glkl@163.com。

高英（1982—），女，讲师，博士，主要从事果树栽培育种方面的研究。E-mail：gying@tjau.edu.cn。

责任编辑：杨霞