甘薯愈傷組織對鹽脅迫的生理反應研究

阮先樂，王俊生，陳 龍，武安泉

（周口師范學院 生命科學與農學學院，河南 周口466001）

甘薯是一種產量高、風味好、營養價值高的糧食作物［1].它的原產地是南美洲，中國的甘薯總產量占世界甘薯總產量的80%以上［2].影響甘薯種植的重要環境因子是鹽堿脅迫和干旱，全球6%的陸地面積有不同程度的土壤鹽漬化侵蝕，20%的灌溉農業受到不同程度的鹽害威脅.中國長江以北和沿海許多地區土壤中鹽堿含量比較高.據統計，中國鹽漬土面積為3470萬hm2［3].因此，選育耐鹽抗鹽、豐產的品種是提高鹽害地區甘薯產量及品質的一項重要的、經濟有效的措施.

鹽堿脅迫屬于滲透脅迫，它可以導致植物細胞失水，嚴重的使細胞死亡［4].同時，還對植物產生離子脅迫.研究表明，鹽漬下大豆幼苗呈現出的葉片枯萎和生物量顯著降低就是由于氯離子過量誘導的毒害［5].在研究植物抵御鹽堿脅迫生理方 面，一 般 是 以 種 子［6，7]、幼 苗［8，9]和 試 管 苗［10，11]為實驗材料，利用模擬鹽害的方式進行實驗的.但是由于植物組織的高度分化，給在鹽堿脅迫下其生理生化的變化與耐鹽性的關系闡明帶來了困難.

本研究以徐薯18為實驗材料，用不同濃度的NaCl溶液處理其愈傷組織，從可溶性蛋白含量等生理生化指標的變化方面，研究甘薯愈傷組織對鹽脅迫的反應，為甘薯的耐鹽育種及以后的栽培奠定良好的基礎.

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為徐薯18.

1.2 方法

1.2.1 甘薯愈傷組織的誘導

取徐薯18的無菌苗，在無菌條件下將莖段（不帶腋芽）剪成約5mm長的切段，接種于誘導愈傷組織的培養基中，每個三角瓶接種4～5段切段.在培養溫度26℃，光照2000lx，每日光照14h條件下培養40d.誘導愈傷組織的培養基為：MS＋1.0mg／L 2，4-D＋1.0mg／L6-BA.

1.2.2 鹽脅迫培養基的制備

基本培養基為MS，然后分別加入濃度為0.0，0.1，0.2，0.3和0.4mol／L的NaCl溶液，再將誘導的愈傷組織轉接到上述培養基中.每瓶轉接3～4塊愈傷組織，各個生理生化指標測定的時間分別是0，12，24，36和48h.

1.2.3 各個指標的測定方法

利用考馬斯亮藍G-250染色法測可溶性蛋白的含量［12]；利用蒽酮法測可溶性糖的含量［12]；利用茚三酮提取法測脯氨酸的含量［12]；利用電導儀法測細胞膜透性的大?。?2]；利用NBT光化學還原反應法測超氧化物歧化酶活性［13]；利用硫代巴比妥酸比色法測丙二醛含量［12].

1.2.4 數據處理

每測定重復三次，結果以平均值計算.

2 結果與分析

2.1 不同濃度鹽脅迫對甘薯愈傷組織可溶性蛋白含量的影響

圖1 鹽脅迫下甘薯愈傷組織可溶性蛋白含量的變化圖

由圖1可知，在0～24h內，各個處理隨著鹽濃度的增加甘薯愈傷組織的可溶性蛋白含量呈增加的趨勢.在24～48h內，各個處理隨著鹽濃度的增加甘薯愈傷組織的可溶性蛋白含量呈減少的趨勢.0.0mol／L NaCl處理在各個時間段可溶性蛋白的變化比較緩和，低濃度的0.1，0.2mol／L NaCl處理大于高濃度的0.3，0.4mol／L NaCl處理.總的來說，甘薯愈傷組織的可溶性蛋白含量隨著鹽脅迫處理濃度的增加呈先上升后下降的趨勢.

2.2 不同濃度鹽脅迫對甘薯愈傷組織可溶性糖含量的影響

圖2 鹽脅迫下甘薯愈傷組織可溶性糖含量的變化圖

由圖2可知，在0～36h內，各個處理隨著鹽濃度的增加甘薯可溶性糖含量呈增加的趨勢.在36～48h內，各個處理隨著鹽濃度的增加甘薯可溶性糖含量呈減少的趨勢.0.0mol／L NaCl處理在各個時間段可溶性糖的變化比較緩和，低濃度的0.1，0.2mol／L NaCl處理大于高濃度的0.3，0.4mol／L NaCl處理.總的來說，甘薯愈傷組織可溶性糖含量隨著鹽脅迫處理濃度的增加呈先上升后下降的趨勢.

2.3 不同濃度鹽脅迫對甘薯愈傷組織游離脯氨酸含量的影響

由圖3可知，在前12h內，甘薯愈傷組織的游離脯氨酸含量呈緩慢上升的趨勢，隨著培養時間的增加，其游離脯氨酸含量也快速地增加.在24h后，鹽脅迫濃度越低，脅迫時間越長，游離脯氨酸的含量也越多.

圖3 鹽脅迫下甘薯愈傷組織游離脯氨酸含量的變化圖

2.4 不同濃度鹽脅迫對甘薯愈傷組織細胞膜透性的影響

圖4 鹽脅迫下甘薯愈傷組織細胞膜透性的變化圖

由圖4可知，在48h內，各個處理隨著鹽濃度的增加甘薯愈傷組織的相對電導率也不斷增加.在0.4mol／L NaCl鹽脅迫下其相對電導率都大于其他幾個處理，說明鹽脅迫濃度越大，其所受到的傷害也越大.

2.5 不同濃度鹽脅迫對甘薯愈傷組織SOD活性的影響

圖5 鹽脅迫下甘薯愈傷組織SOD活性的變化圖

由圖5可知，各個處理隨著鹽濃度的增加，甘薯愈傷組織SOD活性呈下降的趨勢，并且鹽濃度越大下降趨勢也越是明顯.這說明越是高濃度的鹽脅迫，對甘薯的酶保護系統造成的影響也越大.

2.6 不同濃度鹽脅迫對甘薯愈傷組織丙二醛含量影響

由圖6可知，除對照外，在0～24h內，各個處理隨著鹽濃度的增加甘薯愈傷組織的MDA含量也在不斷增加，在24～48h內，各個處理隨著鹽濃度的增加有減少的趨勢.通過分析說明，在低濃度的鹽脅迫下，徐薯18具有一定的耐鹽性，而在高濃度鹽脅迫下，MDA過多，對細胞膜系統造成了一定的傷害，從而造成細胞的死亡.

圖6 鹽脅迫下甘薯愈傷組織MDA含量的變化圖

3 討論

鹽堿環境對生物造成的脅迫主要有滲透脅迫和離子脅迫兩種形式［14].植物為了能在鹽堿脅迫的環境中生存下來，就會在形態、生理生化等方面發生一系列的變化.

植物在鹽堿、干旱等逆境脅迫下通過增加可溶性蛋白的合成，直接參與其適應逆境脅迫的過程［15].植物體內的一些可溶性糖具有穩定酶活性的作用，同時能保護膜結構，對植物起保護作用［16].本實驗中，隨著鹽脅迫時間的增加，各處理的可溶性蛋白、可溶性糖的含量也不斷增加，然后呈下降趨勢.鹽脅迫濃度越大可溶性蛋白、可溶性糖的含量增加量越少.原因可能是在逆境條件下，植物本身會產生抗逆機制，增加體內可溶性蛋白、可溶性糖的含量以抵制不良環境的危害.但高濃度的鹽脅迫抑制了可溶性蛋白和可溶性糖的合成.

植物在受到鹽脅迫時，體內游離脯氨酸的積累對提高植物的耐鹽性具有積極作用.它主要起到了胞質滲透壓調節劑的作用，保護膜與酶的結構，緩解脅迫壓力［17].本實驗研究表明：在低濃度鹽脅迫下游離脯氨酸的含量隨時間的延長而增加.由此可以推斷將來的再生植株的耐鹽性可能比較高，這與陳托兄［18]、呂芝香［19]等的研究結果一致.

細胞質膜對保護細胞的內環境具有重要的作用，鹽脅迫不僅影響細胞膜的透性，而且還會進一步地影響細胞的各種代謝活動［1].細胞膜透性的大小反應質膜受傷害的程度.本實驗表明：隨著鹽脅迫濃度的增加和處理時間的延長，細胞膜透性也越來越大.說明細胞膜受到的傷害也越來越大，這與肖雯等［20]的研究結果一致.

SOD是植物抗氧化防御系統中重要的酶.在植物體內活性氧的產生和清除是一個動態的平衡過程，如果在鹽脅迫下，這種動態的平衡就會打破，從而導致植物受到危害.本實驗研究表明：低濃度的鹽脅迫下，甘薯愈傷組織中的SOD含量要大于高濃度的鹽脅迫，并且時間越長SOD的活性越低.說明高濃度的鹽脅迫對甘薯的酶保護系統造成了很大的傷害.

丙二醛是膜脂過氧化的主要產物，它的量的多少能夠反映逆境脅迫對植物造成氧化損害的程度［21].本實驗表明：隨著鹽濃度的增加和處理時間的延長，甘薯愈傷組織中丙二醛含量呈現先升高后降低的趨勢，鹽脅迫濃度越大丙二醛含量也越大.說明隨著鹽脅迫程度的加大，細胞膜的膜質過氧化程度也在加大，從而加速了丙二醛的生成.

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