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经济作物

盐碱胁迫对草莓生长发育的影响

  • 缪百灵 ,
  • 栗冰艳 ,
  • 刘鑫 ,
  • 许贺娟 ,
  • 董向向
展开
  • 信阳农林学院园艺学院,河南 信阳 464000
董向向(1990—),男,河南商丘人,博士,讲师,从事草莓遗传育种研究。

缪百灵(1994—),女,河南信阳人,硕士,助教,从事草莓遗传育种研究。

Copy editor: 吴思文

收稿日期: 2024-11-18

  网络出版日期: 2025-02-28

基金资助

河南省高等学校重点科研项目(24B210011)

河南省大学生创新创业训练计划项目(202411326004)

Effects of saline-alkali stress on growth and development of strawberry

  • MIAO Bailing ,
  • LI Bingyan ,
  • LIU Xin ,
  • XU Hejuan ,
  • DONG Xiangxiang
Expand
  • School of Horticulture, Xinyang Agriculture and Forestry University, Xinyang 464000, China

Received date: 2024-11-18

  Online published: 2025-02-28

摘要

以‘天仙醉’草莓一年生匍匐茎苗作为试验材料,采用盆栽培养的方式,设置不同的盐碱浓度(0、25、50、75和100 mmol/L),测定其在盐碱胁迫下的株高、根长和叶面积等,叶绿素、丙二醛和脯氨酸等含量,以及超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性,探索该品种草莓对盐碱胁迫的响应能力。结果表明,随着盐碱浓度的增加,草莓的株高、根长、叶面积、干重、鲜重和叶绿素含量呈降低趋势,同时可溶性蛋白、丙二醛和脯氨酸含量逐渐升高,可溶性糖含量、SOD和POD活性呈现先上升后下降的趋势,三者均在盐碱浓度75 mmol/L时达到最大值。综上,盐碱胁迫会抑制‘天仙醉’草莓的生长发育,本文为该品种草莓的耐盐碱性评价提供参考。

本文引用格式

缪百灵 , 栗冰艳 , 刘鑫 , 许贺娟 , 董向向 . 盐碱胁迫对草莓生长发育的影响[J]. 安徽农学通报, 2025 , 31(4) : 35 -39 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.04.008

Abstract

Using the annual creeping stem seedlings of ‘Tianxianzui’ strawberry as test materials, pot cultivation was conducted with different saline-alkali concentrations (0, 25, 50, 75, and 100 mmol/L). The plant height, root length, leaf area, chlorophyll, malondialdehyde, proline, and other contents, superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) activity were measured under saline-alkali stress to explore the response ability of this variety of strawberry to saline-alkali stress. The results showed that with the increase of saline-alkali concentration, the plant height, root length, leaf area, dry and fresh weight, and chlorophyll content of strawberries showed a decreasing trend. At the same time, the content of soluble protein, malondialdehyde, and proline gradually increased. The content of soluble sugar and the activities of SOD and POD showed a trend of first increasing and then decreasing, all of them reached their maximum value at a saline-alkali concentration of 75 mmol/L. In conclusion, saline-alkali stress can inhibit the growth and development of ‘Tianxianzui’ strawberry. This article provides a reference for the evaluation of saline-alkali tolerance of this variety of strawberry.

草莓是蔷薇科草莓属的多年生草本植物,风味独特,营养价值高,深受广大消费者喜爱[1]。根据河南省统计局数据,该地区草莓种植面积较大,草莓种植以设施栽培为主[2]。设施内环境相对封闭,温度和湿度较高,土壤矿物质分解快、蒸腾作用强,使土壤下层的盐分随水分上移,并积累于土壤表层,引起盐分积累[3]。此外,设施内土壤得不到雨水淋洗,无法洗去多余盐分,可能造成土壤盐渍化。
盐、碱对植物的危害程度从大到小依次是盐碱胁迫、碱胁迫和盐胁迫,其中盐胁迫是由Na+、Cl-以及 等中性盐离子引起,碱胁迫主要是由 等碱性盐离子引起[4]。关于盐碱胁迫的研究主要集中在盐胁迫对植物造成的损害、植物响应盐碱胁迫反应及其内部的调控机制等方面。徐婷等[5]研究指出,盐碱胁迫能显著抑制花生地上和地下部分生物量的积累。在自然环境中,土壤盐化和碱化往往相伴发生,王春雨等[6]研究表明,大豆可通过调节体内无机离子、渗透压和活性氧来抵御盐碱胁迫。朱晨晨等[7]研究指出,紫花苜蓿通过增加Na+转运蛋白中MsSOS1等基因的表达水平来减少离子毒害,从而提高其对混合盐碱胁迫的耐受性。于艳敏等[8]研究指出,盐碱胁迫下水稻的每株穗数、千粒重和总粒数等产量构成因子降低,进而影响稻米产量。李娜等[9]研究发现,盐碱胁迫降低了梨果实的单果重,提高了其可溶性固形物、可溶性糖含量等品质指标含量。草莓属于浅根性植物,耐盐性较弱,因此盐碱胁迫是影响草莓生长发育的重要非生物胁迫因素之一[10]。本试验以‘天仙醉’草莓一年生匍匐茎苗作为供试材料,设置25、50、75和100 mmol/L的盐碱溶液,以清水为对照,测定其在盐碱胁迫下的株高、根长和叶面积等,叶绿素、丙二醛和脯氨酸等含量,以及超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性,分析不同浓度的盐碱处理对‘天仙醉’草莓生长发育的影响,为探索草莓应对盐碱胁迫的机制提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以‘天仙醉’草莓一年生匍匐茎苗作为供试材料,用蛭石作育苗基质,营养钵的规格为15.5 cm×13.5 cm。

1.2 试验设计

试验于2023年10月在信阳农林学院馨园1号温室进行,选择生长健壮的‘天仙醉’草莓一年生匍匐茎苗,在装有蛭石的营养钵中培养,每盆1株。30 d后进行根灌不同浓度的盐碱溶液(物质的量为NaCl:Na2SO4:NaHCO3:Na2CO3为1:9:9:1,pH 8.5±0.1),以清水作为对照,共设置5个处理(表1)。每隔2 d处理1次,连续处理4次后进行相关指标的测定。
表1 不同浓度的盐碱处理
处理 盐碱溶液浓度/(mmol/L)
CK 0
T1 25
T2 50
T3 75
T4 100

1.3 测定指标及方法

选择生长势一致的草莓幼苗,参考张伟等[11]的方法测量株高、根长和叶面积;参考熊超明等[10]的方法测定鲜重和干重。叶绿素含量测定采用丙酮乙醇混合浸提法[12];可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝染色法[13];可溶性糖含量测定采用硫酸蒽酮法[13];丙二醛含量测定采用硫代巴比妥酸显色法[14];脯氨酸含量测定采用酸性茚三酮比色法[15];SOD活性测定采用氮蓝四唑光化还原法[16];POD活性测定采用愈创木酚法[16]

1.4 数据分析

采用Excel 2010软件绘制图表,采用SPSS 27软件进行数据分析,利用Duncan新复极差法进行处理间差异性分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 对草莓苗生长指标的影响

表2可知,随着盐碱溶液浓度的增加,草莓幼苗的株高、根长、叶面积、鲜重和干重均呈逐渐降低的趋势,各盐碱处理均较CK差异具有统计学意义(P<0.05)。当盐碱溶液浓度为100 mmol/L(T4)时,草莓幼苗的株高、根长、叶面积、鲜重和干重最低,较CK分别降低了40.8%、30.6%、18.4%、26.0%和62.5%。由此可见,盐碱胁迫明显抑制了‘天仙醉’草莓的正常生长。
表2 不同浓度盐碱溶液对草莓苗生长指标的影响
处理 株高/cm 根长/cm 叶面积/cm2 鲜重/g 干重/g
CK 7.92±0.18 a 32.15±0.13 a 21.76±0.10 a 12.07±0.11 a 3.39±0.20 a
T1 6.97±0.11 b 25.05±0.16 b 20.67±0.12 b 10.04±0.12 b 2.59±0.12 b
T2 6.24±0.12 c 23.16±0.12 c 19.75±0.11 c 10.03±0.11 b 2.18±0.11 c
T3 5.60±0.11 d 23.10±0.14 c 18.79±0.06 d 9.23±0.12 c 1.85±0.10 c
T4 4.69±0.11 e 22.30±0.12 d 17.75±0.05 e 8.93±0.17 c 1.27±0.15 d

注:同列不同小写字母表示处理间差异在0.05水平具有统计学意义。

2.2 对草莓苗叶绿素含量的影响

图1可知,T1~T4的叶绿素含量较CK分别下降了19.0%、31.9%、47.6%和64.1%,差异具有统计学意义(P<0.05),其中T4对草莓的胁迫作用较明显。结果表明,盐碱胁迫对‘天仙醉’草莓叶片的叶绿素合成具有抑制作用。
图1 盐碱胁迫对草莓苗叶绿素含量的影响

不同小写字母表示处理间差异在0.05水平具有统计学意义。

2.3 对草莓苗可溶性蛋白和可溶性糖含量的影响

图2可知,随着盐碱溶液浓度的增加,‘天仙醉’草莓的可溶性蛋白含量呈增加趋势,其在T4时达到最大值,较CK增长了92.5%,T1~T4的可溶性蛋白含量均高于CK,差异具有统计学意义(P<0.05)。由此可知,盐碱胁迫下,草莓可能通过调节体内可溶性蛋白含量来增强细胞的保水能力,对体细胞起到保护作用,增强草莓抵抗盐碱胁迫的能力。
图2 盐碱胁迫对草莓苗可溶性蛋白和可溶性糖含量的影响

(A)可溶性蛋白;(B)可溶性糖。

可溶性糖含量随盐碱溶液浓度的增加,呈先上升后下降的趋势,在盐碱浓度75 mmol/L(T3)时达到峰值,之后随着浓度的增加而逐渐下降。T1~T4的可溶性糖含量较CK分别增长了28.0%、97.6%、145.8%和125.0%,差异具有统计学意义(P<0.05)。说明该品种草莓可通过提高可溶性糖含量来提高抗逆性,但当盐碱浓度超过植株所能承受的范围时,可溶性糖含量的积累受到抑制,从而减弱了植株对盐碱胁迫的抵抗能力,最终可能导致植株遭受严重的生长损伤。

2.4 对草莓苗丙二醛和脯氨酸含量的影响

图3可知,随着盐碱溶液浓度的增加,‘天仙醉’草莓丙二醛和脯氨酸含量均呈升高的趋势。T1~T4的丙二醛和脯氨酸含量较CK差异均具有统计学意义(P<0.05),其中T4的丙二醛和脯氨酸含量最高,分别为31.29 nmol/g和223.40 μg/g,较CK增长了84.2%和630.3%。结果表明,该品种草莓在遭受盐碱胁迫时,可通过调节体内丙二醛和脯氨酸含量来提高自身的抗逆性。
图3 盐碱胁迫对草莓苗丙二醛和脯氨酸含量的影响

(A)丙二醛;(B)脯氨酸。

2.5 对草莓苗SOD和POD活性的影响

图4可知,随着盐碱浓度的增加,各盐碱处理组的草莓SOD活性呈先上升后下降的趋势。各盐碱处理较CK的SOD活性明显升高,差异具有统计学意义(P<0.05),其中T3的SOD活性最高,较CK增长了157.9%;T4的SOD活性较T3明显降低,差异具有统计学意义(P<0.05)。与CK相比,T1、T2和T3的POD活性逐渐升高,差异具有统计学意义(P<0.05),其中T3的POD活性为273.83 U/g,较CK增长了153.1%。当盐碱溶液浓度升高至100 mmol/L(T4)时,POD活性较T3明显降低,差异具有统计学意义(P<0.05)。说明草莓可通过调节SOD和POD活性来抵御盐碱胁迫。
图4 盐碱胁迫对草莓苗SOD和POD活性的影响

(A)SOD;(B)POD。

3 结论与讨论

在盐碱胁迫下,植物组织和器官的生长与分化过程受到了严重的干扰。本试验表明,‘天仙醉’草莓苗的根长、株高、叶面积、鲜重和干重随着盐碱溶液浓度的升高而不断降低。马媛媛等[17]研究表明,盐碱胁迫严重抑制了芸豆幼苗的株高、叶面积和主根长等,本试验结果与此基本一致。
叶绿素是植物进行光合作用的重要物质,其含量对光合速率有着直接影响,是反映植物叶片光合能力的一个重要指标[18]。研究表明,盐碱胁迫下,两种狼尾草[19]和油莎豆[20]叶片叶绿素含量均呈现下降趋势。本试验表明,随着盐碱胁迫的加剧,草莓叶片的叶绿素含量不断下降,这与先前的研究结果一致,再次验证了盐碱胁迫对植物叶绿素合成有不利影响。蛋白质是构成植物细胞的基础材料,是植物生长发育、维持复杂代谢活动以及应对环境挑战的关键驱动力。可溶性糖可为细胞代谢提供能量,在逆境下可帮助植株维持细胞内离子平衡及pH稳定。本试验结果显示,‘天仙醉’草莓苗在盐碱胁迫下,可溶性蛋白和可溶性糖含量均显著增加,与李悦等[21]、巴音孟克[22]研究结果相似。
盐碱胁迫下,离子大量进入细胞导致活性氧的积累,从而破坏细胞质膜,丙二醛是膜脂过氧化的产物,其变化可反映细胞膜受伤害的程度和植物对逆境条件的响应。植物在遭受非生物胁迫时,脯氨酸可作为细胞质的渗透调节物质和防脱水剂,参与维持细胞的含水量和膨压,增强细胞结构的稳定性[23]。周英[24]研究表明,随着盐碱胁迫的时间延长和浓度增加,铁坚油杉的丙二醛含量逐渐增加。本试验中,随着盐碱溶液浓度的升高,草莓体内的丙二醛和脯氨酸含量呈现出相应的增长态势,与已有研究结果相吻合。植物受到胁迫时,体内会产生大量的氧自由基,植物自身会通过提高SOD、POD的活性来清除体内的活性氧,以减轻对植物的伤害。本试验表明,在75 mmol/L的盐碱胁迫下,‘天仙醉’草莓苗体内POD和SOD活性最高。表明当草莓受到盐碱胁迫时,可通过提高体内抗氧化酶活性来抵御伤害,但当胁迫达到一定程度时,其活性会降低。
综上,随着盐碱胁迫程度的增加,草莓的根长、株高、叶面积、鲜重和干重逐渐降低,其能通过改变自身的叶绿素、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛和脯氨酸含量以及SOD和POD活性来抵抗盐碱胁迫,其中可溶性糖含量、SOD和POD活性在盐碱浓度75 mmol/L时达到最高。盐碱胁迫能够抑制‘天仙醉’草莓的生长。
1
张淑娟,李利,潘之政. 不同施肥处理对草莓产量及品质的影响[J]. 特种经济动植物202326(6):41-43.

2
李亮杰,楚宗丽,张惠妹,等. 河南省草莓生产现状调查、经济效益分析及发展建议[J]. 中国果树2022(7):91-96.

3
刘甜,蔡喜运. 我国设施农业土壤生态存在的问题及其解决措施[J]. 农业灾害研究202313(10):302-304.

4
丁理成. 不同家系盐肤木幼苗耐盐碱性研究[D]. 泰安:山东农业大学,2022.

5
徐婷,李锁丞,王海江,等. 盐碱胁迫下花生生长及生理特性的研究[J]. 西北农业学报202332(6):866-877.

6
王春雨,朱冠雄,田艺心,等. 大豆耐盐碱生理机制及种质筛选研究进展[J]. 大豆科学202443(1):107-113.

7
朱晨晨,史昆,何沁坤,等. 中苜一号紫花苜蓿幼苗对混合盐碱胁迫的响应[J]. 中国草地学报202446(8):1-9.

8
于艳敏,吴立成,武洪涛,等. 盐碱胁迫对水稻生长特性及产量的影响[J]. 黑龙江农业科学2024(3):1-5.

9
李娜,魏树伟,李瑞芳,等. 盐碱胁迫对3个梨品种果实品质的影响[J]. 落叶果树202456(2):62-65.

10
熊超明,杨婉莹,王文晓,等. 不同盐碱胁迫对草莓生长与生理的影响[J]. 北方园艺2023(11):38-44.

11
张伟,陈毓蔚,牛亚菲,等. 红花草莓‘托斯卡纳’盐胁迫下的生长发育及生理响应[J]. 北方园艺2023(13):28-35.

12
罗学平,李腊,张丽,等. 乙醇浸泡法测定绿茶叶绿素含量的试验研究[J]. 现代食品2023(1):148-154.

13
沈祺, 冯国军, 刘大军, 等. CaCl2引发对菜豆幼苗生长、光合参数及生理生化的影响[J]. 中国农学通报202440(24): 21-27.

14
周晓瑾,黄海霞,张婷,等. 盐胁迫对裸果木幼苗生长和叶片抗逆生理指标的影响[J]. 西北植物学报202343(9):1509-1517.

15
张林,陈翔,吴宇,等. 脯氨酸在植物抗逆中的研究进展[J]. 江汉大学学报(自然科学版)202351(1):42-51.

16
郭欢欢,崔胜佳,范畅,等. 三倍体白榆对NaCl胁迫的生长及生理响应[J]. 林业科技202449(4):8-13.

17
马媛媛,王智,曹金萍,等. 2,4-表油菜素内酯对盐碱胁迫下芸豆幼苗生长及生理特性的影响[J]. 西北植物学报202444(8):1181-1189.

18
迟晓雪,高显颖,郑海旭,等. 苏打盐碱胁迫对水稻叶片丙二醛和叶绿素含量的影响[J]. 农业与技术202343(19):38-40.

19
林莹,陈雅彬,林淑芬,等. 盐碱胁迫对两种狼尾草生理特性的影响[J]. 福建热作科技202348(1):5-9.

20
梁培鑫,唐榕,郭晨荔,等. 油莎豆对自然盐碱胁迫的生长及生理响应[J]. 中国农学通报202238(26):1-8.

21
李悦,蔡亚南,任安琦,等. 盐碱胁迫对元宝枫幼苗生长和生理特性的影响[J]. 东北林业大学学报202250(8):5-14,21.

22
巴音孟克. 盐碱胁迫对杨树幼苗生理特性的影响[J]. 特种经济动植物202326(11):23-24,27.

23
巩志勇,辛建华,商小雨,等. 盐碱胁迫下香椿幼苗光合及抗逆生理特性[J]. 西北植物学报202141(7):1199-1209.

24
周英. 3个木槿品种对盐碱胁迫的生理响应及评价[D]. 长沙:中南林业科技大学,2020.

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