韩志平，张海霞，周桂伶，李 侠

(1.山西大同大学 生命科学学院/设施农业技术研发中心，山西 大同 037009；2.山西大同大学 后勤管理处，山西 大同 037009)

黄花菜(HemerocalliscitrinaBar)是百合科萱草属宿根草本植物，别名金针菜，古称“忘忧草”[12]。其环境适应性强、栽培繁殖技术简单，且营养价值高、经济效益好，在我国南北都有栽培[13]。山西大同是我国黄花菜主产区之一，由于区域内光照充足、昼夜温差大，大同火山群下土壤养分充足，所产黄花菜颜色、形态、营养、口感俱佳，品质居于国内众多品种前列[14]。但大同市盐碱地面积大、分布广，严重制约着当地农业的发展[15]。研究发现，黄花菜耐盐性强，对盐碱地有明显的脱盐改土效果[16-17]。植物耐盐性是一个复杂的数量性状[18]，而前人对黄花菜耐盐性的研究仅限于对盐碱地种植情况的观察[16]，或是单一盐化合物处理的结果[19-20]，黄花菜抗盐的生理机制仍需要进一步研究。鉴于此，采用盆栽砂培浇灌营养液的方法，研究等浓度NaCl和Ca(NO3)2混合盐胁迫下大同黄花菜生长、膜脂过氧化和有机渗透调节物质含量的变化，为阐明黄花菜耐盐性的生理机制奠定基础，并为在盐碱地推广种植黄花菜，促进大同黄花菜产业发展及改良大同盐碱地提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2018年4—5月在山西大同大学实验基地的大棚中进行。供试材料为基地种植的大同黄花菜。

1.2 试验方法

春苗萌发1个月后，选取长势健壮、整齐的植株移栽到装有混合基质(砂子、蛭石体积比3∶1)的塑料盆中，每盆5株，盆口直径25 cm、深20 cm。每2 d浇1次1/2倍Hoagland营养液，保持昼温20～30 ℃、夜温15～20 ℃，自然光照。缓苗1周后，浇灌含有等浓度NaCl和Ca(NO3)2的营养液进行处理。试验设6个处理，其中，ST50、ST100、ST150、ST200、ST250分别为50、100、150、200、250 mmol/L盐胁迫，分别含NaCl和 Ca(NO3)2各25、50、75、100、125 mmol/L，对照(CK)为正常营养液培养，含2 mmol/L Ca(NO3)2。重复3次，随机排列。

处理后每5 d取第3片展开叶测定生理指标，处理20 d时取植株测定生长指标，此时ST200、ST250处理的植株死亡率分别达到33.3%、46.7%，故未测定其生理指标。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 生长指标 以叶鞘基部到植株顶端的距离为株高，统计叶长超过10 cm且完全展开的叶片数，用叶面积仪扫描最大叶的叶面积，以根茎基部到最长根的尖端为根长，统计1 cm长以上的1级新生根数。将植株洗净并吸干表面水分后，从短缩茎部位剪断，分为叶片和根系，称量鲜质量；在烘箱中105 ℃下杀青30 min后降温到75 ℃下烘干至恒质量，称量干质量。

1.3.2 生理指标 采用电导率仪测量相对电导率，以相对电导率表示质膜透性[21]。采用红菲罗啉法[22]测定抗坏血酸(AsA)含量，水浴浸提法[21]测定脯氨酸含量，蒽酮法[23]测定可溶性糖含量，考马斯亮蓝法[24]测定可溶性蛋白含量。

1.4 数据处理

数据采用SPSS 23.0软件进行方差分析，Duncan’s新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 混合盐胁迫对黄花菜生长的影响

2.1.1 形态指标 表1显示，黄花菜株高、叶片数、最大叶面积、根长、新生根数均随盐胁迫浓度提高而逐渐下降，其中，株高、最大叶面积和根长在100～250 mmol/L胁迫下显著低于CK，叶片数在150～250 mmol/L胁迫下显著低于CK，新生根数在200、250 mmol/L胁迫下显著低于CK。150、200、250 mmol/L盐胁迫下，株高、叶片数、最大叶面积、根长和新生根数分别比CK降低14.52%、20.18%、27.01%，22.81%、28.95%、35.96%，18.22%、28.77%、35.19%，24.22%、32.13%、39.15%和21.50%、31.18%、44.62%。说明混合盐胁迫使黄花菜植株的形态建成受到显著抑制，且胁迫浓度越大对植株形态生长的抑制程度越大。

表1 NaCl和Ca(NO3)2混合胁迫下黄花菜形态指标的变化Tab.1 Change of the morphological parameters of daylily under NaCl and Ca(NO3)2 mixed stress

注：同列不同小写字母表示处理间差异达到5%显著水平，下同。
Note:Lowercase in the same column indicates the difference significance among treatments at 5% level.The same below.

2.1.2 生物量和含水量 表2表明，黄花菜叶片、根系的鲜质量和干质量均随盐胁迫浓度提高而下降，其中叶片鲜质量在各胁迫处理下均显著低于CK，叶片干质量和根系鲜质量在100～250 mmol/L胁迫下显著低于CK，根系干质量在150～250 mmol/L胁迫下显著低于CK。叶片含水量随盐胁迫浓度提高而下降，仅在250 mmol/L胁迫下显著低于CK，根系含水量则在各胁迫处理下均与CK无显著差异。150、200、250 mmol/L盐胁迫下，叶片鲜质量、干质量，根系鲜质量、干质量分别比CK下降32.44%、42.42%、47.59%，27.63%、34.87%、38.82%，20.45%、26.82%、31.50%和13.75%、20.72%、30.68%。结合形态指标数据说明，黄花菜的耐盐性很强，100 mmol/L以下混合盐胁迫对其生长影响较小，150 mmol/L盐胁迫下植株能够维持正常生长，200 mmol/L以上盐胁迫则严重抑制了黄花菜植株的生长，甚至造成了植株死亡，且盐胁迫对叶片生长的抑制程度明显大于对根系的抑制。

表2 NaCl和Ca(NO3)2混合胁迫下黄花菜生物量和含水量的变化Tab.2 Change of the biomass and water content of daylily under NaCl and Ca(NO3)2 mixed stress

2.2 混合盐胁迫对黄花菜叶片膜脂过氧化的影响

图1显示，黄花菜叶片质膜透性随混合盐胁迫浓度提高而显著增加；处理5、10、15 d时，100、150、200、250 mmol/L盐胁迫下质膜透性(相对电导率)分别比CK增大47.92%、58.31%、65.34%、73.49%，32.91%、43.18%、59.14%、78.86%和40.26%、50.76%、62.52%、72.47%。抗坏血酸含量在处理5 d时，150 mmol/L以下胁迫下基本不变，200、250 mmol/L胁迫下显著降低；处理10 d和15 d时，随盐浓度提高呈现增加—降低的变化，在100 mmol/L胁迫下达到最大值，但处理10 d时仅在50、100 mmol/L胁迫下显著高于CK，250 mmol/L下显著低于CK，处理15 d时仅在100 mmol/L胁迫下显著高于CK，其他胁迫下与CK无显著差异；处理20 d时，随盐浓度提高逐渐降低，在100、150 mmol/L胁迫下显著低于CK。说明混合盐胁迫造成了黄花菜膜脂过氧化损伤，且盐浓度越大，伤害程度越重；黄花菜植株仅能在一定时间内在较低盐胁迫下通过促进抗坏血酸的合成部分清除自由基，减轻膜脂过氧化伤害，超过100 mmol/L盐胁迫，抗坏血酸就无法清除全部自由基，对抵抗膜脂过氧化作用不大。

2.3 混合盐胁迫对黄花菜叶片渗透调节物质的影响

图2表明，随混合盐胁迫浓度提高，叶片脯氨酸含量显著增加，且胁迫时间越长增加幅度越大；处理5、10、15 d时，100、150、200、250 mmol/L盐胁迫下脯氨酸含量分别比CK增加 35.78%、47.27%、65.93%、105.24%，96.75%、117.66%、239.05%、286.64%和147.39%、292.01%、432.15%、505.31%。可溶性糖含量在处理5 d时仅在250 mmol/L胁迫下显著降低，处理10 d后则随盐胁迫浓度提高而显著降低；处理10 d和15 d时，100、150、200、250 mmol/L盐胁迫下可溶性糖含量分别比CK降低16.26%、22.24%、40.97%、43.64%和29.95%、33.37%、43.16%、47.78%。可溶性蛋白含量在各处理间均无显著差异。说明随混合盐胁迫浓度增加，黄花菜体内大量合成和积累脯氨酸，有利于降低细胞渗透势，维持细胞水盐平衡，增强抗逆性；而可溶性糖和可溶性蛋白在黄花菜对混合盐胁迫的渗透调节中不起作用。

不同小写字母表示同一时间不同处理间差异达到5%显著水平，下同Different lowercase indicates significance difference among different treatments at the same time at 5% level,the same below图1 NaCl和Ca(NO3)2混合胁迫下黄花菜叶片膜脂过氧化的变化Fig.1 Change of the membrane lipid peroxidation in leaves of daylily under NaCl and Ca(NO3)2 mixed stress

图2 NaCl和Ca(NO3)2混合胁迫下黄花菜叶片渗调物质含量的变化Fig.2 Change of the osmotic substance contents in leaves of daylily under NaCl and Ca(NO3)2 mixed stress

3 结论与讨论

盐碱地成分复杂，利用单一成分盐或碱化合物处理，研究植物对盐碱胁迫的抗性具有很大的局限性[25-26]。用不同盐化合物复配处理模拟盐胁迫，则比单一盐分处理更能真实反映植物在盐胁迫下的变化[27-28]。研究证明，盐胁迫造成植物生长发育显著受抑，存活困难[29-31]。本研究对盆栽砂培黄花菜浇灌NaCl和Ca(NO3)2等浓度混合溶液模拟盐胁迫处理，发现0～100 mmol/L盐胁迫对黄花菜植株的形态生长和生物量影响较小，150～250 mmol/L盐胁迫则使植株生长指标显著降低，且地上部对盐胁迫的反应比根系更加敏感。黄花菜的耐盐性较强，在150 mmol/L盐胁迫下仍然能维持一定的生长发育，200 mmol/L以上盐胁迫则会导致黄花菜植株死亡。

盐胁迫下植物细胞膜结构和功能遭到破坏，主要原因是胁迫诱导细胞内活性氧(ROS)大量产生，使膜脂中的不饱和脂肪酸过氧化，造成质膜透性增大，电解质大量渗漏[32-33,6]。植物体内存在超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等酶促系统和抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)、类胡萝卜素(Car)等非酶抗氧化剂，可以清除胁迫下产生的活性氧，防止膜脂过氧化，维持细胞膜系统的稳定性[34-36]。本研究中，黄花菜叶片质膜透性随盐浓度提高而显著增大；抗坏血酸含量在胁迫初期各处理间变化不大，处理10～15 d在50、100 mmol/L胁迫下增加，在150～250 mmol/L盐胁迫下与CK基本一致，处理20 d时随盐胁迫浓度提高而降低。说明混合盐胁迫导致黄花菜植株的膜脂过氧化，细胞膜结构严重破坏，抗坏血酸仅在一定时间内低浓度盐胁迫下起抗氧化作用，高盐胁迫或长期胁迫下无法清除自由基，导致植株过氧化伤害程度随盐浓度提高而不断加重。

植物根系在盐胁迫环境下吸水困难，有时体内水分还会外渗，造成渗透胁迫[37-38]。非盐生植物可以合成一些小分子有机溶质，降低细胞渗透势，维持胞质内外的渗透平衡[31,39-40]。本试验中，随盐胁迫浓度提高，黄花菜叶片含水量降低，同时脯氨酸含量显著增加，可溶性蛋白含量基本稳定。说明混合盐胁迫对植株造成了渗透胁迫，黄花菜主要通过促进脯氨酸的合成，抵抗细胞失水导致的渗透胁迫，同时保持根系含水量稳定以减轻水分亏缺，可溶性蛋白在黄花菜抵抗渗透胁迫的过程中没有贡献。可溶性糖含量在盐胁迫下显著降低，这与盐敏感植物的变化[6,41]相反，而与盐生植物的变化[42]相似，可能是因为盐胁迫下植物光合作用减弱，作为光合产物和呼吸底物、细胞骨架和能源物质[43-44]，可溶性糖在维持植株生长和呼吸作用中不断消耗，这有利于黄花菜适应盐胁迫环境，但对渗透调节无用，具体原因需再深入研究。

总之，混合盐胁迫下由于膜脂过氧化伤害和渗透胁迫，黄花菜形态生长受抑，生物量积累降低，植株可以通过促进抗坏血酸和脯氨酸的合成，增强其抗氧化和渗透调节能力，减轻盐胁迫对黄花菜的伤害。但长期高盐胁迫下抗坏血酸不起作用，可溶性糖又大量消耗，使植株伤害加重，甚至死亡。但作为非盐生植物，黄花菜耐盐性较强。本研究中，在150 mmol/L混合盐胁迫下植株仍可正常生长，超过该浓度，植株生命受到威胁，200 mmol/L是黄花菜混合盐胁迫的致死浓度。