王丹 万春阳 侯俊玲等

摘 要 采用LI-6400便携式光合仪测定不同盐胁迫处理下甘草的光合作用生理指标，并采用分光光度法测定甘草叶片中光合色素的含量变化。结果表明：9 g/L NaCl的盐分胁迫降低了甘草叶片中叶绿素a（chl a）、叶绿素b（chl b）和类胡萝卜素（car）含量，增加了chl a/chl b；对胞间CO2浓度（Ci）的影响不显著；降低了净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）等光合生理指标。3 g/L和6 g/L NaCl的盐分胁迫影响不显著。这说明适当浓度的盐胁迫可以影响甘草的光合生理作用，进而影响了甘草药材的产量。结果为探讨甘草对盐胁迫的适应机理提供了理论依据。

关键词 甘草；盐胁迫；净光合速率；蒸腾速率；气孔导度；胞间CO2浓度；光合色素

中图分类号 S567.71 文献标识码 A

甘草为豆科（Leguminosae）甘草属（Glycyrrhiza Linn）甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）的干燥根及根茎。具有补脾益气，清热解毒，祛痰止咳，缓急止痛，调和诸药的功效[1-2]，为常用的大宗中药材，主要分布在内蒙古、新疆、宁夏、甘肃等省区，具有抗盐碱、抗寒、抗旱、耐热等特性，是中国三北干旱的盐碱地区重要的植物资源之一[3-5]。同时，中国是世界盐碱地大国，现有盐渍土面积约3 469 万hm2[6]，几乎占全国陆地面积的1/3。盐分可以对植物产生伤害作用，抑制其生长发育，限制其光合作用，进而影响产量和质量[7-9]。土壤盐渍化已成为制约中国农业生产和中药材种植等产业发展的重要因素。因此，充分研究和利用甘草等适宜生长在盐渍地的植物和作物，不仅可以缓解土地资源短缺，改善生态环境，也可以提高甘草等药材的产量，促进生态环境和经济的共同发展。目前，国内外有关盐分胁迫对甘草影响的研究多集中在盐分对甘草生长、产量和药材质量方面的影响，对于其光合作用的影响研究较少。因此，笔者设置不同浓度的NaCl处理以对甘草进行盐胁迫，研究影响植物生长的重要生理活动指标、甘草叶片光合色素含量及光合生理特性变化，为探讨甘草对盐分胁迫的适应机理，扩大甘草栽培规模，开发利用盐碱地区提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

样品采购于内蒙古赤峰市一年生甘草苗，经北京中医药大学王文全教授鉴定为甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）。

1.2 方法

1.2.1 盐胁迫试验 试验在北京中医药大学校药用植物园中进行，采用蛭石盆栽培养法，将生长状况一致的一年生甘草苗根修剪为20 cm，每盆24株，移栽于盛有蛭石和细沙（V ∶ V=6 ∶ 1）混合培养基质的花盆内，并且将花盆埋入地下，花盆上口与地面持平。以pH为7.0的Hoagland营养液提供植物所需营养成分，试验初期每天浇灌1次，每盆浇灌2.0 L的Hoagland营养液，7 d后每7 d浇灌1次营养液，每盆2.0 L。待植株生长正常时进行盐胁迫试验，以Hoagland营养液为基础溶液，分别向其中加入NaCl，配制成浓度分别为3、6、9 g/L NaCl 溶液，另外设置空白对照组（CK，不添加NaCl的Hoagland营养液），每7 d向花盆内浇灌1次处理液，每盆2.0 L，4 次重复。分别于盐分处理后第35、75、105天，在光照强度相似的晴天，选取甘草植株主茎中部一级侧枝中间二级侧枝复叶的顶端小叶作为测试叶，进行测定。

1.2.2 测定方法 （1）叶绿体色素含量的测定。准确称取植株中部正常生长的叶片0.20 g，去除主叶脉，剪成小块，放入具塞刻度试管中，用10 mL 80%丙酮溶液浸提（避光），其间摇动3～4次，至叶片残渣变为无色为止。取上清液1 mL，加入存有4 mL 80%丙酮的离心管中，震荡摇匀，即可用分光光度计分别在波长645、663、470 nm下测定吸光度[10]。

（2）光合指标的测定。采用LI-6400便携式光合仪测定叶片净光合速率（Pn）、叶片气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）等光合指标，测定时段为10 ： 00～13 ： 00。测定时光强为（1 100±50）μmol/（m2·s），温度为27 ℃左右，CO2浓度为360 μmol/mol左右，重复5次。

1.3 统计分析 所得结果录入Excel并进行作图，采用SAS 8.0软件进行One-way ANOVA方差分析，并用LSD多重比较和相关性分析。数据采用 ± s表示。

2 结果与分析

2.1 盐分胁迫对甘草叶绿体色素含量的影响

整个盐分处理期间甘草叶片叶绿素a（chl a）、叶绿素b（chl b）、类胡萝卜素（car）含量及chl a/b有显著变化，各处理chl a、chl b、car含量较对照组均降低。

2.1.1 盐分胁迫叶绿素a含量的影响 chl a含量呈先降低后升高的趋势。处理35 d时，各处理组差异不显著。在70 d和105 d时，9 g/L处理组极显著或显著低于对照组，并且第70天时，9 g/L处理组的chl a含量最低为0.927 mg/g，极显著低于其他3个处理组。

chl b含量在整个处理期间呈下降趋势，70 d时，9 g/L处理组极显著低于对照组（p<0.01），3 g/L处理与对照组相比，差异不显著，而在105 d时，3个处理组都极显著低于对照组，分别降低了23.20%、37.51%和46.54%，其中9 g/L处理组降幅最大。

car的变化趋势相似于chl a，以9 g/L处理下的为最低，同样在70 d和105 d时各处理间差异极显著（p<0.01）。

chl a/b值的变化在盐分处理下不同于上述三者，呈逐渐上升的趋势，且随盐浓度升高而升高，以9 g/L处理下为最高，但与其他3个处理组无显著差异（p>0.05）。

2.2 盐分胁迫对甘草光合生理特性指标的影响

2.2.1 盐分胁迫对光合速率的影响 盐分处理对甘草叶片净光合速率（Pn）有显著影响，各处理Pn较对照组相比均降低，且随盐处理的加大Pn下降程度也加大，其中3 g/L处理组略有降低，6 g/L和9 g/L和对照组相比下降显著。盐分处理下甘草生长的不同阶段Pn变化不同，各处理Pn均呈先上升后略下降的趋势，处理35 d时，9 g/L处理组极显著低于对照组，降低了55.53%，而到105 d时，6 g/L和9 g/L处理组与对照组相比，差异极显著，分别降低了10.75%和31.77%，而在70 d时各处理组间差异不显著（p>0.05）。

2.2.2 盐分胁迫对气孔导度的影响 盐分处理对甘草叶片气孔导度（Gs）有显著影响，各处理组Gs均低于对照组，且在甘草生长的不同阶段显著程度不同，处理35 d时，9 g/L处理组极显著低于对照组（p<0.01），而到105 d时，各处理组均极显著低于对照组（p<0.01），分别降低了19.12%、11.16%和18.76%。

2.2.3 盐分胁迫对蒸腾速率的影响，Tr与Gs有着相似的变化趋势，即整体呈上升趋势，处理组均低于对照组，6 g/L和9 g/L处理组显著低于对照组（p<0.05）。

2.2.4 盐分胁迫对胞间CO2浓度的影响 盐分处理对甘草叶片Ci有一定影响，由图8可知，盐分处理下Ci呈先升高后降低的趋势，在处理前期（70 d前）各处理Ci较对照组相比降低，之后随时间的延长，Ci不断上升，到处理后期（105 d）均高于对照组，较对照组分别增加了18.19%、33.91%和36.74%。

2.3 盐分胁迫下对甘草光合色素和光合生理特性指标的相关性分析

3 讨论与结论

盐胁迫可以直接影响植物的生长发育，同时盐胁迫也会降低植物的光合速率，抑制光合作用，进而影响植物叶片中色素含量的变化，间接影响植物的生长[11-13]。并且，盐分浓度越高，处理的时间越长，影响越明显[8]。本研究结果表明，0.9%盐分胁迫降低了chl a、chl b和car含量，增加了chl a / chl b，降低了Pn、Tr、Gs等光合生理指标，增加了Ci，相关性分析结果进一步证明盐胁迫影响了甘草的光合生理作用。

盐分胁迫处理下，甘草叶片叶绿素含量减少，主要是由于叶绿素酶对Chl b的降解所致，而对Chl a及Car含量影响较小[14]。在Carter等[15]的实验中也发现盐胁迫下的植株叶片有较高的Chl a/Chl b值，本文结果与该结果相一致。秦景等[16]研究发现盐胁迫下沙棘幼苗叶Chl a、Chl b、总叶绿素、car含量和chl a / chl b均显著低于对照组。盐胁迫会导致植物叶片叶绿素含量降低，Chl b这种捕光色素含量的降低，使光捕获减弱，活性氧的产生减少酶的抑制及蛋白质的降解减少，从而使植物更加耐盐[17]。

在盐害初期，盐胁迫对光合作用的限制主要表现为气孔限制，因为盐渍土壤中水势较低，造成植物吸水困难、叶片膨压下降、气孔关闭等，从而影响植物的光合作用[18-20]，但在长期盐胁迫下，除了气孔限制影响光合作用以外，还会产生其他很多限制植物光合作用的因素，称之为非气孔因素[21-22]。本文中，盐分胁迫下甘草叶片的Pn、Tr、Gs均表现为随盐浓度加大而降低的趋势，而Ci在胁迫早期，处理组低于对照组，胁迫后期却高于对照组。这表明，甘草受盐胁迫光合速率下降可分为2个时期，即在盐分处理前期（短期），叶片Ci随Gs而降低，使光合速率降低，说明前期（短期）光合速率下降的主导因素为气孔因素，之后虽然气孔导度减小，但叶片Ci高，说明随时间的延长（长期）光合速率下降逐渐以非气孔因素为主，即叶肉细胞光合活性下降。陈健妙等[23]研究了盐胁迫对麻疯树幼苗生长和叶片光合生理的影响，结果表明，盐胁迫既可以直接影响植物的生长，也可以通过抑制光合作用而间接影响植物的生长，即盐分过多使磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEP羧化酶）和核酮糖二磷酸羧化酶（RUBP羧化酶）活性降低，叶绿体趋于分解，叶绿素被破坏，叶绿素和类胡萝卜素生成受阻，气孔关闭，光合速率下降，进而影响产量。

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责任编辑：赵军明