NaCl和NaHCO3对猴樟幼苗抗氧化系统的影响

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　　摘 要：為研究猴樟对NaCl和NaHCO3胁迫的耐受能力，采用1年生猴樟幼苗为材料，以蒸馏水为对照，分别浇施100、200mmol·L-1NaCl溶液和100、200mmol·L-1 NaHCO3溶液，定期检测猴樟叶片MDA含量和抗氧化酶活性。结果表明：NaCl和NaHCO3处理在初期显著提高了猴樟幼苗的MDA含量和抗氧化酶活性。随着胁迫时间的延长，NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3处理的猴樟叶片MDA含量、SOD活性、POD活性、CAT活性均呈先升高后下降的趋势，并在第21天达最高值，SOD活性、CAT活性和POD活性在第35天时趋于稳定并高于对照，而MDA含量与对照差异不显著。200mmol·L-1 NaHCO3处理的MDA含量、POD活性、CAT活性均呈先升高后下降趋势并在第14天时达最高值，SOD活性在第7天达最高值后呈下降趋势，MDA含量在第35天时趋于稳定并显著高于对照，而POD活性、CAT活性与对照差异不显著，SOD活性显著低于对照。可见，猴樟能耐受200mmol·L-1NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3胁迫处理，NaHCO3处理对猴樟抗氧化系统的影响程度高于NaCl处理。
　　关键词：盐碱胁迫;猴樟幼苗;抗氧化系统
　　中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）（02-03）-0016-04
　　Effects of NaCl and NaHCO3 Treatment on Antioxidant System of Cinnamomum bodinieri Seedlings
　　Li Yingying et al.
　　（The Construction Engineering College of Suqian College，Suqian 223800， China）
　　Abstract： In order to study the tolerance of Cinnamomum bodinieri to NaCl and NaHCO3 stress， 100 and 200mmol·L-1 NaCl solutions and 100 and 200mmol·L-1NaHCO3 solutions were treated by using annually Cinnamomum bodinieri seedlings as the material and distilled water as the control， respectively. The content of MDA and antioxidant enzyme activity in the leaves of Cinnamomum bodinieri were detected regularly. The results showed that MDA content and antioxidant enzyme activity of Cinnamomum bodinieri seedlings were increased by the treatment with NaCl and NaHCO3. With the extension of the stress time， the content of MDA， proline content， soluble sugar content， soluble protein content， SOD activity， POD activity， and CAT activity in the leaves of Cinnamomum bodinieri treated with NaCl and 100mmol.L-1 NaHCO3 were all increased first and then decreased; MDA content， SOD activity， POD activity， and CAT activity of Cinnamomum bodinieri seedlings reached the highest value in the 21st， and at the 35d， SOD activity， CAT activity， and POD activity were still higher than the control， and the MDA content was not significantly different from the control. The MDA content， POD activity， and CAT activity treated with 200mmol·L-1 NaHCO3 showed a tendency of first increasing and then decreasing， reaching the highest value at 14d， SOD activity reached the highest value on the 7th day and then decreased. And the content of MDA was significantly higher than that of the control，POD activity and CAT activity were not significantly different from that of the control，SOD activity was significantly lower than that of the control at the 35th day. Conclusion： The limit of Cinnamomum bodinieri resisting to the saline-alkali stress were 200mmol·L-1NaCl or 100mmol·L-1 NaHCO3. The effect of NaHCO3 treatment on the antioxidant system of Cinnamomum bodinieri seedlings was higher than that of NaCl treatmen. 　　Key words： Saline-alkali stress;Cinnamomum bodinieri;Antioxidant system
　　猴樟（Cinnamomun bodinieri Levl.）为樟科樟属常绿植物，主要分布于中国长江以南地区，是我国重要的林用树种、经济树种和城区绿化树种。樟属植物一般适宜在温暖、湿润气候和中性至微酸性的土壤环境中生长，在盐碱土中栽培易出现明显的叶片黄化现象[1]。盐碱土壤环境的特征是Na+离子含量过高和植物根际环境中的pH值过高，除渗透胁迫和氧化胁迫外，还会引起植物根际土壤K+、Ca2+、Mg2+等养分离子亏缺，导致营养胁迫，从而影响植物对养分的吸收[1-3]。樟属植物中，以香樟[Cinnamomum camphora （L.） presl.]耐盐碱性的研究较多，NaCl胁迫处理可导致香樟叶片的电导率、丙二醛（MDA）含量以及脯氨酸含量迅速增加[4]，抗氧化酶活性提高[2]，光合速率下降[1]，而高浓度或长时间的盐碱胁迫会导致香樟幼苗地上部生长量明显降低[5]，抗氧化酶活性明显下降[6]，对营养元素的吸收和运输受到抑制，生理黄化现象明显[7-9]，土壤中高浓度的HCO3-被认为是造成植物盐碱伤害的主要因素[5，10]。猴樟在我国南方地区最早作为精油资源和林用树种进行研究和应用[11]，其抗性和生长速度均优于香樟[12-14]。江西[15]、河南[16]、江苏[17]等地相继将研究了猴樟作为园林绿化树种进行引种栽培和种苗培育的技术，发现猴樟幼苗的生长速度、抗寒性和抗盐碱性优于香樟，猴樟有可能作为绿化树种在我国长江以北地区进行栽培和应用。
　　目前，我国北方部分地区城区绿地土壤的pH值为碱性，Na+含量高，微量元素缺乏，有机质含量低[18]，对猴樟的引种栽培不利。鉴于国内外关于猴樟耐盐碱能力的研究报道仍相对较少，本试验采用单一盆栽模式，从抗氧化系统的角度研究猴樟对NaCl和NaHCO3胁迫的耐受能力，以期为猴樟在我国长江以北地区的引种推广、品种选育以及耐盐碱机理研究提供理论依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料 试验材料选自宿迁学院樟属植物资源圃生长正常的1年生盆栽猴樟幼苗，盆高20cm，上口直径18cm，苗高（25±2）cm。栽培基质为基地田园土，土壤pH7.44、电导率819μs·cm-1、有机质含量12.73g·kg-1、有效钾含量13.49μg·g-1、有效铁含量11.37μg·g-1，NH4+-N含量36.58μg·g-1、NO3--N含量249.77μg·g-1、有效磷含量27.96μg·g-1。2018年10月6日将幼苗移入盆中，在玻璃温室中进行培养，正常管理。
　　1.2 处理方法 试验材料共75盆，分5个处理，每处理15盆，每盆3株。2019年3月8日上午9：00以蒸馏水为对照，分别浇施100、200mmol·L-1的NaCl和100、200mmol·L-1的NaHCO3溶液各1000mL，之后正常管理，每7d检测1次猴樟幼苗的MDA含量、过氧化物酶（POD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性，3次重复，取平均值进行统计分析。
　　1.3 测定方法 MDA含量测定采用硫代巴比妥酸（TBA）法 [19]，POD酶活性采用愈创木酚法[19]，SOD酶活性采用氮蓝四唑（NBT）法[19]，CAT酶活性采用紫外分光光度计法[19]。
　　1.4 数据统计 采用Microsoft Excel制表，用SPSS21.0进行数据统计，用最小显著差数法（LSD）分析数据之间的差异性。
　　2 结果与分析
　　2.1 NaCl和NaHCO3处理对猴樟幼苗MDA含量的影响 由表1可知，NaCl和NaHCO3处理在胁迫初期提高了猴樟幼苗的MDA含量，浓度越高越明显，其中100mmol·L-1 NaCl胁迫处理与对照差异不显著，而其他3个处理与对照差异显著（P<0.05）;随着胁迫时间的延长，NaCl和NaHCO3胁迫处理的MDA含量呈先升后降趋势，100mmol·L-1 NaCl、200mmol·L-1NaCl、100mmol·L-1NaHCO3处理的在第21d达最高值并高于对照，分别比对照提高了7.64%、32.13%和25.46%，仅100mmol·L-1NaCl处理与对照差异不显著;200mmol·L-1NaHCO3处理的在第14天达最高值且显著高于对照，比对照提高48.72%;到第35天时MDA含量趋于稳定，此时100mmol·L-1NaCl胁迫处理和100mmol·L-1 NaHCO3胁迫处理的与对照差异不明显，而200mmol·L-1 NaCl胁迫处理和200mmol·L-1NaHCO3胁迫处理的显著高于对照（P<0.05），同一浓度条件下，NaHCO3胁迫处理的显著高于NaCl胁迫处理（P<0.05）。
　　2.2 NaCl和NaHCO3处理对猴樟幼苗SOD活性的影响 由表2可知，NaCl和NaHCO3处理在胁迫初期显著提了高猴樟幼苗SOD活性（P<0.05），浓度越高越明显;随着胁迫时间的延长，NaCl胁迫处理和100mmol·L-1NaHCO3胁迫处理的SOD活性在处理的第21天达最高值且显著高于对照，此时100mmol·L-1NaCl、200mmol·L-1NaCl、100mmol·L-1 NaHCO3处理分别比对照提高了27.64%、70.80%、37.02%，在处理的第35天时趋于稳定并显著高于对照（P<0.05）;而200mmol·L-1NaHCO3胁迫处理的SOD活性的最高值出现在第7天且显著高于对照，比对照提高102.01%，第35天时趋于稳定并显著低于对照（P<0.05）;同一浓度条件下，NaHCO3胁迫处理的显著低于NaCl胁迫处理（P<0.05）。
　　2.3 NaCl和NaHCO3處理对猴樟幼苗POD活性的影响 由表3可知，NaCl和NaHCO3处理在胁迫初期显著提高了猴樟幼苗POD活性（P<0.05），浓度越高越明显;随着胁迫时间的延长，NaCl和NaHCO3胁迫处理的POD活性均呈先升后降趋势，其中100mmol·L-1 NaCl、200mmol·L-1 NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3胁迫处理的在第21天达最高值且显著高于对照，分别比对照提高了171.77%、78.09%和140.07%，在处理的第35天时趋于稳定并高于对照，但100mmol·L-1NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3处理的与对照差异不显著;200mmol·L-1 NaHCO3胁迫处理的POD活性在处理的在第14天达最高值且显著高于对照，比对照提高了154.14%，在处理的第35天时趋于稳定并显著低于对照（P<0.05）;在处理的第35天，同一浓度条件下，NaHCO3胁迫处理的均低于NaCl胁迫处理，其中200mmol·L-1 NaHCO3胁迫处理的与200mmol·L-1NaCl胁迫处理差异显著（P<0.05）。 　　2.4 NaCl和NaHCO3处理对猴樟幼苗CAT活性的影响 由表4可知，NaCl和NaHCO3处理在胁迫初期提高了猴樟幼苗的CAT活性，浓度越高越明显，其中100mmol·L-1 NaCl胁迫处理与对照差异不显著;随着胁迫时间的延长，NaCl和NaHCO3胁迫处理的CAT活性均呈先升后降趋势，其中100mmol·L-1 NaCl、200mmol·L-1NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3胁迫处理的在第21天达最高值且显著高于对照，分别比对照提高了70.56%、138.85%和349.02%，在处理的第35天时趋于稳定并显著高于对照（P<0.05）;200mmol·L-1 NaHCO3胁迫处理的CAT活性在处理的第14天达最高值且显著高于对照，比对照提高了337.93%，在处理的第35天时趋于稳定并显著低于对照（P<0.05）;在处理的第35天，同一浓度条件下，NaHCO3胁迫处理的低于NaCl胁迫处理，其中200mmol·L-1 NaHCO3胁迫处理的与200mmol·L-1 NaCl胁迫处理差异显著（P<0.05）。
　　3 结论与讨论
　　正常生长条件下，植物新陈代谢产生的活性氧与其清除系统之间保持平衡状态，而盐碱胁迫能够破坏这种平衡，使植物细胞内O2-和H2O2等活性氧含量大幅度提高[20]，导致膜脂氧化产物MDA积累，质膜透性增大[21]，MDA通常被认为是植物抵抗逆境胁迫的指标。从本试验结果来看，NaCl和NaHCO3处理在胁迫初期均提高了猴樟叶片的MDA含量，且浓度越高越明显，盐碱胁迫对猴樟的生长发育产生了一定的影响，膜结构的稳定性被破坏[2]。SOD、CAT和POD作为保护酶系，能够还原和清除损伤膜系统和酶蛋白分子结构的自由基，抵抗活性氧的毒害[22-23]，将耐盐碱基因Lc-CDPK转入水稻后，较对照也有更高的SOD活性、POD活性和CAT活性[24]。猴樟叶片SOD活性、POD活性和CAT活性在NaCl和NaHCO3胁迫初期显著高于对照，浓度越高越明显，猴樟叶片抗氧化系统与耐盐碱能力密切相关，与前人的研究结果一致[22-25]。
　　随着胁迫时间的延长，NaCl和NaHCO3处理从胁迫初期的渗透胁迫发展到后期的离子毒害和氧化胁迫 [26-27]。在本实验中，NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3处理的猴樟叶片SOD活性、POD活性、CAT活性随着胁迫时间的延长均呈先升高后下降的趋势，在第21d达最高值且显著高于对照;200mmol·L-1 NaHCO3处理的POD活性和CAT活性呈先升后降的趋势，在第14天时达最高值且显著高于对照，SOD活性在第7天达最高值且显著高于对照，之后一直下降，说明猴樟对高浓度NaHCO3溶液处理反应更敏感，而SOD可能在猴樟耐盐碱胁迫初期起主要作用。研究认为，NaCl处理对植物的影响主要是渗透胁迫、离子毒害和氧化胁迫，而NaHCO3处理在此基础上增加了由HCO3-离子引起的高pH胁迫[2，28]。在本试验中，盐碱胁迫35d后，NaCl和100mmol·L-1的NaHCO3处理的猴樟MDA含量趋于稳定并与对照差异不显著，SOD、POD和CAT活性明显高于对照或与对照差异不显著，说明猴樟能耐受200mmol·L-1NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3胁迫处理;而200mmol·L-1 NaHCO3处理的抗氧化酶活性明显低于对照和其他处理，MDA含量明显高于对照和其他处理，并有部分叶片出现失绿现象，说明200mmol·L-1 NaHCO3处理对猴樟生长发育具有抑制作用，碱胁迫对植物的作用在根系生长、有机酸代谢、养分离子吸收、渗透调节、抗氧化系统、光合酶活性等诸多方面可能与NaCl不同[29，30]，对植物的损害程度高于NaCl处理，这与前人的研究[31，32]结果一致，但碱胁迫对猴樟生长发育的影响机理尚需进一步研究。
　　综上所述，猴樟幼苗能耐受200mmol·L-1的NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3胁迫处理;NaHCO3处理对猴樟渗透调节物质和抗氧化系统的影响高于同浓度的NaCl处理;SOD可能在猴樟耐盐碱胁迫初期起着主要作用。
　　参考文献
　　[1]张丽华，王晓立，王梦秋，等.苏打盐碱胁迫对香樟幼苗光合特性的影响[J].北方园艺，2012（23）：91-93.
　　[2]王佺珍，刘倩，高娅妮，等.植物对盐碱胁迫的响应机制研究进展[J].生态学报，2017，37（16）：5565-5577.
　　[3]韩浩章，李素华，张丽华，等.Na2CO3和NaHCO3混合处理对猴樟幼苗养分吸收的影响[J].东北林业大学学报，2019，47（8）：8-14.
　　[4]刘晓莉.NaCl胁迫对香樟幼苗生理特性的影响[J].四川林业科技，2016，37（1）：62-64.
　　[5]刘保强.Na2CO3胁迫对香樟幼苗生长发育的影响[J].安徽农学通报，2015，21（08）：102-103.
　　[6]鄭永红.Na2CO3胁迫下香樟幼苗生理响应[J].林业科技情报，2015，47（2）：30-32.
　　[7]华芳，李利敏，吴良欢，等.磷酸根和碳酸氢根浓度对樟树幼苗铁吸收的影响[J].浙江农业学报，2009，21（2）：173-177.
　　[8]Munns R.Comparative physiology of salt and water stress[J].Plant Cell Environment，2002，25（2）：239-250.
　　[9]张洁，刘桂华，赵浩彥.香樟生理黄化的发生与其营养环境之间的关系[J].江苏农业科学，2017，45（3）：122-125.
　　[10]任丽轩，左元梅，江荣风，等.石灰性土壤上HCO3-诱导花生缺铁失绿机制[J].生态学报，2005，25（4）：795-801. 　　[11]仇明华，姚祖凤，陈立义.湘西猴樟油主要化学成份分离研究[J].吉首大学学报（自然科学），1990，11（6）：81-84.
　　[12]韦小丽，熊忠华.香樟和猴樟1年生播种苗的生长发育规律[J].山地农业生物学报，2005，24（3）：205-208.
　　[13]陈瀚林，韦小丽.不同类型猴樟混交林群落的特征分析[J].贵州农业科学，2011，39（12）：196-201.
　　[14]王娈，韦小丽，张怡.不同地理种源猴樟苗期的光合特性与蒸腾特性[J].贵州农业科学，2011，39（6）：39-42.
　　[15]李升星，邓志平，李桂盛，等.猴樟与香樟苗期生长情况调查与分析[J].江西林业科技，2012，4：23-25.
　　[16]宋芳琳，张苗苗，苏金乐，等.自然降温过程中猴樟和香樟幼苗的抗寒性比较[J].西部林业科学，2012，41（6）：48-52.
　　[17]韩浩章，张丽华，王晓立，等.猴樟与香樟幼苗的耐盐碱性比较[J].西部林业科学，2019，48（5）：8-14.
　　[18]夏永久，刘好霞.宿迁市宿城区园林土壤养分状况初析[J].安徽农学通报，2011，17（23）：112-113.
　　[19]蔡庆生.植物生理学实验[M].北京：中国农业大学出版社，2013.
　　[20]Singh N.，and Bhatla S.C..Nitric oxide and iron modulate heme oxygenase activity as a long distance signaling response to salt stress in sunflower seedling cotyledons，Nitric Oxide，2016，53：54-64.
　　[21]闫永庆，刘兴亮，王崑，等.白刺对不同浓度混合盐碱胁迫的生理响应[J].植物生态学报，2010，34（10）：1213-1219.
　　[22]颜宏，石德成，尹尚军，等.外施Ca2+、ABA及H3PO4对盐碱胁迫的缓解效应[J].应用生态学报，2000，11（6）：889-892.
　　[23]陈展宇，常雨婷，邓川，等.盐碱生境对甜高粱幼苗抗氧化酶活性和生物量的影响[J].吉林农业大学学报，2017，39（1）：15-19.
　　[24]陈展宇，费小钰，孙帆，等.盐碱胁迫对转Lc-CDPK基因水稻抗氧化酶活性及基因表达的影响[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2019，47（5）：15-22.
　　[25]Sperdouli I，Moustakas M.Interaction of proline，sugars，and anthocyanins during photosynthetic acclimation of Arabidopsis thalinana to drought stress[J].Journal of Plant Physiology，2012，169（6）：577-585.
　　[26]何文平，王新霞，張旭强，等.低温胁迫下外源脱落酸对高山离子芥抗氧化酶和渗透调节物质的影响[J].植物研究，2016，36（6）：870-877.
　　[27]刘建新，王金成，王瑞娟，等.外源过氧化氢提高燕麦耐盐性的生理机制[J].草业学报，2016，25（2）：216-222.
　　[28]Munns R. Genes and salt tolerance：Bringing them together[J]. Plant Physiology，2005，167（3）：645-663.
　　[29]曲元刚，赵可夫.NaCl和Na2CO3对玉米生长和生理胁迫效应的比较研究[J].作物学报，2004，30（4）：334-341.
　　[30]崔骁勇，曹一平，张福锁.氮素形态及HCO3-对豌豆铁素营养的影响[J].植物营养与肥料学报，2000，6（1）：84-90.
　　[31]邵长安，闫志坚，白健慧.外源水杨酸对盐碱胁迫下燕麦抗氧化酶活性的影响[J].北方农业学报，2019，47（1）：13-17.
　　[32]张强，刘宁芳，向佐湘，等.盐碱胁迫对草地早熟禾生长和生理代谢的影响[J].草业学报，2017，26（12）：67-76.
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