NaCl脅迫下不同抗性野生大豆體內Na＋，K＋，Cl－濃度比較分析

高 偉，陸靜梅，牛 陸，段 肖，李 巖，吳東梅，李春姣，馬艷麗

（1.東北師范大學生命科學學院，吉林長春130024；2.內蒙古大學生命科學學院，內蒙古呼和浩特010021）

NaCl脅迫下不同抗性野生大豆體內Na＋，K＋，Cl－濃度比較分析

高 偉1，陸靜梅1，牛 陸1，段 肖2，李 巖1，吳東梅1，李春姣1，馬艷麗1

（1.東北師范大學生命科學學院，吉林長春130024；2.內蒙古大學生命科學學院，內蒙古呼和浩特010021）

選取鹽敏感型輝南野生大豆和耐鹽型通榆野生大豆植物為材料，在5片復葉時期進行了10d的NaCl脅迫處理，測定了根、莖、葉中Na＋，K＋，Cl－的濃度，以探討NaCl脅迫下野生大豆體內離子平衡的特點.結果表明：鹽敏感型和耐鹽型野生大豆植物在NaCl脅迫下，體內Na＋和Cl－含量隨脅迫濃度增加呈上升趨勢，K＋含量呈下降趨勢.高鹽脅迫下，除根部的K＋外，其余各部位的Na＋，K＋，Cl－含量均表現為耐鹽型野生大豆低于鹽敏感型野生大豆.實驗結果證明，通榆野生大豆具有頡頏鹽逆境的生理特征和較好的適應性.

野生大豆（Glycine sojaSeib.et Zucc.）；NaCl脅迫；Na＋；K＋；Cl－

我國現有野生大豆資源6 000余種，占世界野生大豆總量的90%以上［1］.作為國家二級重點保護野生植物［2］，野生大豆不僅像栽培大豆一樣具有固氮作用，還具有高強度的抗逆性.有研究證明，部分野生大豆品種具有鹽腺這一特殊泌鹽結構［3］，所以在鹽堿地種植野生大豆既可以充分利用鹽堿地資源，又可以改良土壤成分，使之成為優質農田.土地鹽漬化不僅破壞了生態環境，同時嚴重制約農業生產.有關統計數據表明：全世界鹽漬化土地面積約為9.5438×108hm2，在世界總面積1.5×109hm2的耕地中，有5%為鹽漬土地；我國各類鹽漬土地總面積約為0.99×108hm2，鹽堿化土地占耕地面積的6.62%，總面積達9.209×106hm2［4－6］.耕地鹽堿化給農業生產帶來了巨大的損失，因此應用耐鹽植物改良土壤越來越受到科技工作者的關注［7］.鹽堿脅迫環境對植物體的主要傷害是離子毒害［8］和滲透脅迫.鹽堿脅迫在影響植物體對離子吸收的同時，還擾亂了植物體內的離子平衡，導致植物體結構、生理活動的紊亂，主要表現為植物體內離子濃度的變化［9］.脅迫環境迫使植物體通過積累無機離子和小分子有機物來降低自身水勢，以此保持植物體正常生活所需的膨壓［10］.Essa的研究表明，雖然不同種的野生大豆有種間差異，但植株體內離子濃度變化趨勢大體不變，即隨著土壤鹽堿濃度的提高，植株體內K＋／Na＋呈下降趨勢［11］；Kaya等以蔬菜為實驗體也得到了類似的結論，即伴隨土壤鹽堿度的增加植物體內K＋／Na＋呈下降趨勢［12］.鹽堿脅迫條件下，同種離子在植物體內不同器官中的含量不盡相同［13］.楊敏生等的研究表明，鹽分脅迫下，Na＋濃度為：根部＞葉片；K＋濃度為：葉片＞根部［14］.此外，鹽堿脅迫條件下，植物體在細胞器水平上也存在著差異，很多耐鹽農作物為了維持體內穩定的內環境，往往利用液泡囤積過量的離子，使液泡中離子濃度高于其他細胞器［15］.目前，涉及植物體內離子分布及濃度變化的研究多集中在果蔬類作物［16－18］、農林作物［19－20］和牧草作物［21－22］等方面，有關大豆屬植物體內離子含量變化的研究較少.本文從離子濃度變化的角度，揭示了NaCl脅迫下野生大豆體內Na＋，K＋，Cl－濃度的變化情況，旨為野生大豆頡頏逆境研究提供一定的科學參考.

1 實驗材料與方法

1.1實驗材料及處理

供試的兩個大豆品系分別為鹽敏感型的輝南野生大豆和耐鹽型的通榆野生大豆，均由吉林省農業科學院大豆種質資源研究室提供.挑選飽滿的種子，于5月下旬播種于直徑25cm盛洗凈細沙的塑料花盆內，播種前浸種一周，割破種皮后播種.出苗后每天用Hoagland營養液透灌1次，每盆定苗9株.整個試驗在人工溫棚內進行（棚內溫度白天（26±1.5）℃，夜間（19±1.5）℃）.棚內光照均一，每天光照15h；空氣相對濕度30%～60%.

NaCl脅迫設60mmol／L和120mmol／L兩個濃度處理.每個品種選取15盆長勢均勻的大豆苗分成3組，一組作為對照組，其余兩組為處理組.每一種處理5盆作為5次重復，待第5片復葉完全展開時，每天上午8：00處理一次.對照組只澆灌Hoagland營養液，脅迫組以含有NaCl的營養液作為處理液進行澆灌，對照和脅迫組每盆1L分3次透灌.對照組的pH值為7.01～7.03，試驗組的pH值為6.15～6.60，總計處理10d.

1.2實驗方法

處理結束時，將根、莖、葉分開，用蒸餾水洗凈，于105℃殺青30min后80℃烘干.稱取干樣0.1g，加去離子水20mL，100℃條件下提取20min，用以各種游離無機離子的測定.采用Super 990F原子吸收分光光度計測定Na＋，K＋含量；用離子色譜法（DX－300離子色譜系統，AS4A－SC離子交換色譜柱，戴安公司）測定Cl－含量.

1.3數據處理

采用SPSS19.0軟件進行數據差異性分析，用Origin9.0導出數據進行圖像分析處理.

2 實驗結果

2.1不同濃度梯度NaCl脅迫下不同抗性野生大豆根、莖、葉中Na＋濃度變化

2.1.1 同種抗性野生大豆在不同濃度梯度NaCl脅迫下植物體內Na＋濃度變化

由圖1可以看出，鹽敏感型和耐鹽型野生大豆在NaCl脅迫下，根和葉中Na＋濃度隨著NaCl濃度的提升而增高，且均高于對照；莖中Na＋積累量表現為低濃度NaCl脅迫下較高，高濃度鹽脅迫下Na＋積累量較少，但均高于對照.

2.1.2 不同濃度NaCl脅迫下兩種抗性野生大豆根、莖、葉中Na＋含量的比較

NaCl脅迫下，兩種抗性野生大豆體內Na＋含量變化存在一定差異，低濃度鹽脅迫下鹽敏感型野生大豆根中積累的Na＋較少，高濃度脅迫下情況相反.莖、葉中Na＋含量在不同濃度NaCl脅迫下表現為，鹽敏感型野生大豆始終高于耐鹽型野生大豆.

2.2不同濃度梯度NaCl脅迫下不同抗性野生大豆根、莖、葉中K＋濃度變化

2.2.1 同種抗性野生大豆在不同濃度梯度NaCl脅迫下植物體內K＋濃度變化

由圖2可以看出，鹽敏感型和耐鹽型野生大豆在NaCl脅迫下，根和莖中K＋濃度隨著NaCl濃度的增加呈下降趨勢，且均低于對照；葉中K＋濃度隨NaCl濃度的增加呈“拋物線”式的變化趨勢，即低—高—低變化.

2.2.2 不同濃度NaCl脅迫下兩種抗性野生大豆根、莖、葉中K＋含量的比較

不同濃度NaCl脅迫下，根中K＋含量表現為，鹽敏感型野生大豆始終低于耐鹽型野生大豆；莖中K＋含量在低濃度NaCl脅迫下表現為，鹽敏感型野生大豆低于耐鹽型野生大豆，高濃度鹽脅迫下情況相反；葉中K＋含量在不同濃度NaCl脅迫下，一直是鹽敏感型野生大豆積累較多.

2.3不同濃度梯度NaCl脅迫下不同抗性野生大豆根、莖、葉中Cl－濃度變化

2.3.1 同種抗性野生大豆在不同濃度梯度NaCl脅迫下植物體內Cl－濃度變化

由圖3可以看出，不同濃度NaCl脅迫下，鹽敏感型和耐鹽型野生大豆根、莖、葉中Cl－濃度伴隨脅迫增強均呈上升趨勢，且均高于對照.

2.3.2 不同濃度NaCl脅迫下兩種抗性野生大豆根、莖、葉中Cl－含量的比較

不同濃度NaCl脅迫下，根中Cl－積累量表現為，鹽敏感型野生大豆均高于耐鹽型野生大豆；莖中Cl－含量在低濃度NaCl脅迫下表現為鹽敏感型野生大豆低于耐鹽型野生大豆，高濃度鹽脅迫下情況相反；葉中Cl－含量表現為，鹽敏感型野生大豆始終高于耐鹽型野生大豆.

3 討論

在鹽堿脅迫環境下，從生理角度出發，植物依靠積累無機離子（Na＋，K＋，Cl－等）或小分子有機物（脯氨酸、糖、多元醇等）來調節滲透壓［10，23］；從結構角度出發，植物通過氣孔的收縮變化，以降低氣孔導度的方式來降低植物體的蒸騰作用，從而維持正常膨壓，保持內環境的穩態［24］.而鹽生野生大豆除了以上變化外，在結構上還出現了特殊的泌鹽結構——鹽腺［3］.

實驗結果表明：NaCl脅迫下Na＋濃度隨土壤鹽堿程度提高而升高，K＋濃度隨土壤鹽脅迫程度升高而降低.這基本符合Essa等人的研究結論，即隨著土地鹽脅迫強度的提高，植株體內K＋／Na＋呈下降趨勢.Cl－濃度隨土壤鹽脅迫強度的升高而增加，其中Na＋和Cl－濃度始終高于對照.

對不同濃度NaCl脅迫下兩種野生大豆植物根、莖、葉中離子含量的比較分析，得出以下結論：低濃度鹽脅迫下Na＋，K＋，Cl－含量變化不規律；高濃度鹽脅迫下，除根部K＋外，其余各部位Na＋，K＋，Cl－含量均表現為耐鹽型野生大豆普遍低于鹽敏感型野生大豆.鹽敏感型的輝南野生大豆和耐鹽型的通榆野生大豆的對比試驗分析表明，由于耐鹽型野生大豆積累的無機離子大都少于鹽敏感型野生大豆，不難看出其所受離子毒害程度也必然低于鹽敏感型野生大豆，從而得出耐鹽型通榆野生大豆對不良環境有更好的適應性.

Abel等［25］研究指出，鹽脅迫環境直接制約著大豆種子的萌發，降低種子活力、萌發率，延長萌發時間，且隨鹽濃度增加其效果增強.大豆種子萌發階段，鹽脅迫環境將抑制其胚根及側根生長，且隨脅迫程度的增強其抑制作用也將加強［26］；根系活力也隨著鹽脅迫濃度的升高而降低［27］.研究表明，大豆植株高度隨鹽脅迫濃度增強有降低趨勢，葉片也隨鹽脅迫濃度增強而逐漸變小，且脅迫環境影響著大豆籽粒的產量，結莢數和百粒重下降尤其明顯［25，28］；同時鹽脅迫下大豆籽粒品質也出現變化［29］.綜上所述，土壤鹽漬化在破壞生態環境的同時嚴重制約著大豆屬植物的生長，影響著農產品的產量和質量.但各研究均指出鹽脅迫環境對耐鹽型大豆植物的影響相對較小.大豆屬植物耐鹽性鑒定多通過耐鹽指數［30］及鹽害指數［31］來確定，也有研究指出宜通過多種形態指標及相對發芽率來綜合評定大豆屬植物的耐鹽性問題［32］.作物耐鹽性受遺傳因素和環境因素共同調節，形態、生理、生化等指標只能從某一方面反應植物的耐鹽性，為避免局限，研究大豆屬植物耐鹽性問題應從多個角度入手.本研究僅通過不同品系野生大豆體內離子濃度變化的情況，比較了不同品系野生大豆對鹽脅迫環境的敏感程度，從離子濃度變化角度研究了適合鹽漬環境生長的野生大豆品系.種植像通榆野生大豆一樣的耐鹽型野生大豆將更加有利于充分利用土地資源、改良鹽漬土地.由于大豆屬植物屬內染色體數目相同，且屬內雜交均可育，各品種間均不存在種間隔離等特點，因此利用具有優良耐鹽性的野生大豆培育耐鹽型栽培大豆成為可能，這將極大地推動我國大豆產業的蓬勃發展.

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The comparative analysis of Na＋，K＋，Cl－concentrations in different resistance of wild soybean under NaCl stress

GAO Wei1，LU Jing－mei1，NIU Lu1，DUAN Xiao2，LI Yan1，WU Dong－mei1，LI Chun－jiao1，MA Yan－li1

（1.School of Life Sciences，Northeast Normal University，Changchun 130024，China；2.College of Life Sciences，Inner Mongolia University，Hohhot 010021，China）

The experimental materials are Huinan types of wild soybean（salt sensitive）and Tongyu types of wild soybean（salt resistant），during the period of 5compound leaves，NaCl stress treatment is applied with 10days.The content of Na＋，K＋，Cl－in roots，stems，and leaves were determined to investigate the characteristics of the ion balance in wild soybean body under the stress of NaCl.The results show that，in two kinds of wild soybean plants，Na＋and Cl－content showed an increasing trend with the increase of stress concentration，whereas K＋content decreased under the stress of NaCl.The concentration of Na＋，K＋and Cl－showed that each part of salt resistant wild soybean were generally lower than the ion concentration in salt sensitive wild soybean，except K＋in the roots，under the high salt stress.The following points through the analysis，Tongyu types of wild soybean has better adaptability to saline land.

wild soybean（Glycine sojaSeib.et Zucc.）；NaCl stress；Na＋；K＋；Cl－

Q 945.78 ［學科代碼］ 180·5140 ［

］ A

（責任編輯：方林）

1000－1832（2015）01－0124－05

10.16163／j.cnki.22－1123／n.2015.01.023

2014－05－12

國家自然科學基金資助項目（41271231）.

高 偉（1989—），男，碩士研究生；通訊作者：陸靜梅（1952—），女，博士，教授，主要從事結構植物學研究.