欢迎访问《安徽农学通报》官方网站,今天是
生物资源·利用

NaCl-NaHCO3混合胁迫对兰州百合生长发育及生理活性的影响

  • 王菊叶 1 ,
  • 杨明 2 ,
  • 靳磊 1
展开
  • 1. 宁夏大学林业与草业学院,宁夏 银川 750021
  • 2. 宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区管理局,宁夏 银川 750400
靳 磊(1982—),男,山西忻州人,博士,副教授,从事花卉种质资源的收集与利用研究。

王菊叶(2005—),女,宁夏固原人,从事兰州百合抗逆生理研究。

Copy editor: 吴思文

收稿日期: 2024-11-22

  网络出版日期: 2025-07-02

基金资助

国家自然科学基金项目(32260727)

Effects of NaCl-NaHCO3 combined stress on growth and physiological activity of Lilium davidii var. willmottiae

  • WANG Juye 1 ,
  • YANG Ming 2 ,
  • JIN Lei 1
Expand
  • 1. College of Forestry and Prataculture, Ningxia University, Yinchuan 750021, China
  • 2. Baijitan National Nature Reserve Administration Bureau, Lingwu, Yinchuan 750400, China

Received date: 2024-11-22

  Online published: 2025-07-02

摘要

为探究盐碱胁迫对兰州百合生长发育及生理活性的影响,本研究设置不同的NaCl-NaHCO3混合盐碱胁迫浓度,分别为0 mmol/L(CK)、50 mmol/L(T1)、100 mmol/L(T2)和150 mmol/L(T3),测定其在各处理下不同生长时期(幼苗期、现蕾期、开花期、半枯期)株高等生长指标、叶绿素含量等生理指标。结果表明,随盐碱浓度的增加,同一生长期的兰州百合株高、茎粗逐渐降低;随着生长时期的推进,CK处理的叶长增长最为明显;半枯期T1鳞茎纵径为31.55 mm,较CK增加2.80%,T2鳞茎横径为36.32 mm,较CK增加8.78%,T2鳞茎周径为13.77 cm,较CK增加13.46%;随盐碱浓度的增加,各时期的兰州百合叶片SOD活性,幼苗期、现蕾期和半枯期的叶片POD活性呈先升高后降低的趋势,幼苗期、现蕾期、开花期叶绿素含量呈现递减趋势。综上,盐碱胁迫对兰州百合的生长发育具有一定的抑制作用,但适度胁迫(100 mmol/L)有利于鳞茎的增大与生理活性物质的积累。本文为探究兰州百合耐盐碱的生理机制提供参考。

本文引用格式

王菊叶 , 杨明 , 靳磊 . NaCl-NaHCO3混合胁迫对兰州百合生长发育及生理活性的影响[J]. 安徽农学通报, 2025 , 31(12) : 97 -101 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.12.023

Abstract

To explore the effects of salt-alkali stress on the growth, development and physiological activities of Lilium davidii var. willmottiae, different NaCl-NaHCO3 combined stress concentrations were set, with concentration of 0 mmol/L (CK), 50 mmol/L (T1), 100 mmol/L (T2), and 150 mmol/L (T3), respectively. The growth indicators such as plant height and physiological indicators such as chlorophyll content at different growth stages (seedling stage, bud formation stage, flowering stage, semi-dead stage) under various treatments were determined. The results showed that with the increase of salt-alkali concentration, the plant height, stem thickness and leaf length and width of Lilium davidii var. willmottiae in the same growth period gradually decreased. With the extension of the growth period, the leaf length of the CK treatment increased most significantly. The longitudinal diameter of bulbs in the semi-dead stage T1 was 31.55 mm, increasing by 2.80% vs. CK. The transverse diameter of bulbs in T2 was 36.32 mm, increasing by 8.78% vs. CK. The circumdiameter of bulbs in T2 was 13.77 cm, increasing by 13.46% vs. CK. With the increase of salt-alkali concentration, the SOD activity of Lilium davidii var. willmottiae leaves in various periods, the POD activity of leaves at the seedling stage, bud formation stage and semi-dead stage showed a trend of first increasing and then decreasing, and the chlorophyll content at the seedling stage, bud formation stage and flowering stage showed a decreasing trend. In conclusion, salt-alkali stress has a certain inhibitory effect on the growth and development of Lilium davidii var. willmottiae. However, moderate stress (100 mmol/L) was conducive to the enlargement of bulbs and the accumulation of physiologically active substances. This article provides a reference for exploring the physiological mechanism of salt-alkali tolerance of Lilium davidii var. willmottiae.

兰州百合(Lilium davidii var. willmottiae)是可食用甜百合品种之一,其鳞茎洁白、肉质细腻,具有丰富的营养物质。该植物含有甾体皂苷、酚类、生物碱和多糖等多种活性成分,具有抗氧化、降血糖等功效[1]。其适宜种植在富含腐殖质、偏酸性且透气性好的土壤中。该植物对盐碱环境较为敏感,低浓度(≤150 mmol/L)盐碱胁迫会抑制其生长[2]。严重的土壤盐碱化一定程度上会影响相关产业的高质量发展[3-4]。植物在受到盐碱胁迫时,不仅会面临盐胁迫带来的渗透伤害和离子毒害,还会遭遇高pH引发的碱性胁迫,这两种胁迫的相互作用产生了协同效应[5]。张婷等[6]研究发现,随着盐碱浓度的增加,通江百合等4种野生百合的叶绿素含量均呈下降趋势,淡黄花百合的耐盐碱性较强。左志锐[7]研究了东方系百合Sorbonne和亚洲系百合Prato在不同浓度盐胁迫和不同生长发育阶段下形态指标和生理生化指标的变化,结果表明,Prato的耐盐能力较Sorbonne强。高胡静[8]在同一盐浓度下对不同品种百合组培苗进行胁迫,并根据综合评价结果进行了耐盐性强弱排序。周叶玲等[9]在组织培养条件下对各野生百合材料的耐盐性进行了初步评价,结果表明,宜昌百合、卷丹与野百合的耐盐性较强。
目前,关于兰州百合在不同盐碱胁迫下的农艺性状及生理活性变化研究有待进一步深入。鉴于此,本研究以兰州百合为试验材料,探讨不同浓度盐碱胁迫对兰州百合株高等生长指标、叶绿素含量等生理指标的影响,以筛选出适宜兰州百合种植的盐碱胁迫浓度,为深入研究兰州百合耐盐碱的生理机制提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试百合品种为兰州百合,由兰州市桐顺源农业发展有限公司提供。种球周径在10~12 cm,根系健壮、无腐烂、无分头、大小均匀。选用长×宽×高53 cm×30 cm×18 cm的塑料花槽,草炭∶珍珠岩按体积比1∶1混合配制作为盆土,每盆基质质量保持一致。在兰州百合幼苗期(苗高22 cm)进行盐碱胁迫处理。

1.2 试验设计

将NaCl与NaHCO3按照1∶1的摩尔比例混合配制,设置4种不同浓度的盐碱混合液处理,分别为0 mmol/L(CK)、50 mmol/L(T1)、100 mmol/L(T2)和150 mmol/L(T3)。为避免出现盐激反应,从1/4最终浓度开始加入盐溶液,每3 d递增1个梯度,4次后累计达到试验设定的浓度,每盆浇灌的溶液总量为1 000 mL。灌溉处理后,每隔3 d在17:00—18:00定量浇水。为防止在后续的灌溉过程中出现土壤盐分流失,每个花槽底部均为封闭状态。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 生长指标

各指标分别在幼苗期(5月3日)、现蕾期(5月17日)、开花期(6月16日)和半枯期(8月16日)进行测量,每个处理测量5株,每次测量20株,并记录数据。利用卷尺测植株基部到顶部的距离为株高;利用游标卡尺测植株中部的茎秆直径为茎粗;用直尺测茎秆中部叶片基部至叶尖的长度为叶长;用直尺测叶片最宽处的长度为叶宽;鳞茎纵、横径用游标卡尺测量;用卷尺绕鳞茎外围一周为鳞茎周径。

1.3.2 生理指标

在不同生长期的生长指标测定结束后,再次采集不同处理的样品,将所有样品带回实验室,用自来水洗净后放入-80℃冰箱保存,用于生理生化指标测定。测定时将叶片剪碎,放入研钵加入试剂后进行研磨,每项指标3个重复。超氧化物歧化酶(SOD)的活性测定采用氮蓝四唑(NBT)光还原法[10];过氧化物酶(POD)的活性测定采用愈创木酚比色法[11];丙二醛(MDA)含量的测定采用硫代巴比妥酸法[12];叶绿素含量的测定采用丙酮浸提法[13]

1.4 数据处理

试验结果采用“平均值±标准误差”表示,采用Microsoft Excel 2010软件进行数据处理,利用DPS软件进行单因素方差分析(ANOVA),利用LSD多重比较法进行差异性检验,采用SPSS软件进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 对兰州百合生长发育的影响

2.1.1 地上部分生长指标

图1A可知,在幼苗期、现蕾期,T3的兰州百合株高低于其他处理,差异具有统计学意义(P<0.05);4个生长时期,CK的株高均高于其他处理,T3的株高最低;在兰州百合整个生长周期内,T2、T3的株高呈先上升后下降的趋势。
图1 盐碱胁迫对兰州百合地上部分生长指标的影响

不同小写字母表示各处理间差异在0.05水平具有统计学意义。

图1B可知,兰州百合幼苗期、现蕾期、开花期的茎粗随着盐碱浓度的升高而降低,T3的茎粗低于其他处理,幼苗期、开花期,CK的茎粗高于其他处理,差异均具有统计学意义(P<0.05);在兰州百合整个生长周期内,CK、T3的茎粗呈上升趋势,其中CK的茎粗增长趋势较明显,其在半枯期最高,为9.71 mm。
图1C可知,在兰州百合整个生长周期内,CK处理的叶长增长最为明显;幼苗期与现蕾期T1的叶长最大,开花期、半枯期CK的叶长最大。
图1D可知,在同一生长时期,幼苗期T2的叶宽高于其他处理,差异具有统计学意义(P<0.05);开花期时各处理组的叶宽由大到小依次为CK>T2>T3>T1,CK达2.56 cm,半枯期各处理组的叶宽由大到小依次为T2>CK>T3>T1,T2达2.71cm,T1的叶宽明显低于其他处理,差异具有统计学意义(P<0.05);在兰州百合整个生长周期内,幼苗期CK的叶宽最小。

2.1.2 地下部分生长指标

图2A可知,各时期T3的鳞茎纵径均低于其他处理,差异具有统计学意义(P<0.05);半枯期T1的鳞茎纵径为31.55 mm,较CK增加2.80%。
图2 盐碱胁迫对兰州百合地下部分生长指标的影响
图2B可知,幼苗期T3的鳞茎横径低于其他处理,现蕾期T2的鳞茎横径高于其他处理,T3的鳞茎横径低于其他处理,差异均具有统计学意义(P<0.05)。半枯期T2鳞茎横径为36.32 mm,较CK增加8.78%。随着生长时期的推进,CK的鳞茎横径呈先下降后上升再下降的趋势,其他处理均呈不断上升的趋势。
图2C可知,随盐碱浓度的增加,幼苗期、现蕾期的鳞茎周径呈先上升后下降的趋势。幼苗期、开花期、半枯期T3的鳞茎周径均低于其他处理,半枯期T2鳞茎周径为13.77 cm,较CK增加13.46%,差异均具有统计学意义(P<0.05);各处理兰州百合鳞茎周径随生长时期的推进而增加。

2.2 对兰州百合生理指标的影响

图3A可知,随着盐碱浓度的增加,各时期兰州百合叶片SOD活性呈先升高后降低的趋势,T2的植株SOD活性均高于其他处理,差异具有统计学意义(P<0.05)。开花期T2的SOD活性最高,为269.53 U/g·FW,较CK增加74.44%。
图3 盐碱胁迫对兰州百合生理指标的影响
图3B可知,随着盐碱浓度的增加,幼苗期、现蕾期和半枯期POD活性均呈先升高后降低的趋势,且T2的POD活性高于其他处理,差异具有统计学意义(P<0.05),幼苗期、现蕾期、半枯期的盐碱胁迫处理组与CK差异具有统计学意义(P<0.05);在兰州百合整个生长周期内,半枯期T2的POD活性最高,为372.01 U/g·FW,较CK增加48.02%。
图3C可知,随着盐碱浓度的增加,各时期兰州百合叶片MDA含量总体呈先升高后降低的趋势,半枯期各处理间差异具有统计学意义(P<0.05)。在兰州百合整个生长周期内,MDA含量呈先上升后下降的趋势,开花期T2的MDA含量较高,为7.67 μmol/g·FW,较CK增加261.79%。
图3D可知,随着盐碱浓度的增加,幼苗期、现蕾期、开花期叶绿素含量呈递减趋势;在兰州百合整个生长周期内,叶绿素含量呈先升高后降低的趋势,现蕾期各处理叶绿素含量均最高。

3 结论与讨论

当植物受到环境胁迫后,其生长发育会受到抑制[14]。本研究结果表明,盐碱胁迫处理对不同生长时期兰州百合的生长发育均存在一定的影响。盐碱胁迫对植株生长表现出明显的抑制作用,随着盐碱胁迫浓度的增加,兰州百合的茎粗、株高均呈下降趋势,可能与植株细胞膜透性增大,水分运输效率降低,矿质营养的吸收受阻有关,这与王学琴[15]研究结果基本一致。
在植物遭受非生物胁迫时,可通过活性氧清除体系机制来调节POD、SOD活性等,以保护细胞膜结构并提高植物抗逆性[16]。本试验中,随着盐碱胁迫的加剧,兰州百合叶片SOD活性、MDA含量呈先升高后降低的趋势,这与马宝贵等[17]、张婷等[6]、刘容秀等[18]的研究结果一致。由此可见,逆境胁迫会引起膜脂过氧化反应,MDA积累会损伤细胞膜的结构,从而影响植物的生理生化反应[19-20]。兰州百合在中度盐碱胁迫下适应性较强,重度胁迫下其根系细胞膜结构和功能受损,其在逆境下的生存能力有所降低。当盐碱胁迫处于一定范围时,兰州百合通过POD、SOD清除活性氧,缓解细胞膜脂过氧化、蛋白质失活、DNA损伤,以此来调节机体氧化与抗氧化的平衡,从而增强植物在逆境胁迫下的耐受能力。
综上,本试验探究了盐碱胁迫对兰州百合生长发育及生理活性的影响,结果表明,盐碱胁迫在一定程度上会抑制兰州百合的生长发育;随着盐碱胁迫浓度的增加,兰州百合叶片SOD活性、MDA含量呈先升高后下降的趋势,细胞膜稳定性降低,植物抗逆性变差;100 mmol/L盐碱混合液有利于兰州百合鳞茎生理活性的提高。本研究为盐碱地区栽培兰州百合提供参考。
1
柯义强,郭鹏辉,马洪鑫,等. 兰州百合组培快繁体系的构建[J]. 浙江农业学报202032(6):1000-1008.

2
杨雨华,鉴晶晶,邱小蝶,等. 复合盐碱胁迫对OT百合生长和生理特性的影响[J]. 南京林业大学学报(自然科学版)202246(4):117-126.

3
朱建峰,崔振荣,吴春红,等. 我国盐碱地绿化研究进展与展望[J]. 世界林业研究201831(4):70-75.

4
孙永立. 《兰州百合产业高质量发展规划(2024—2030)》解读[J]. 中国食品工业2024(9):14-18.

5
贾旭梅,朱燕芳,王海,等. 垂丝海棠应对盐碱复合胁迫的生理响应[J]. 生态学报201939(17):6349-6361.

6
张婷,徐捷,李名扬,等. 4种野生百合对盐碱胁迫生理响应的初步研究[J]. 西南林业大学学报(自然科学)202141(6):22-30.

7
左志锐.百合耐盐机理及其遗传多样性研究[D]. 北京:中国农业大学,2005.

8
高胡静.百合离体条件下的耐盐性评价和EMS诱变育种初步研究[D]. 武汉:华中农业大学,2010.

9
周叶玲,张延龙,牛立新,等. 秦巴山区野生百合组培苗耐盐性的初步评价[J]. 西北农业学报201120(8):147-151.

10
朱海生,刘建汀,陈敏氡,等. 丝瓜铜锌超氧化物歧化酶Cu/Zn-SOD基因家族的克隆与表达分析[J]. 中国农业科学201750(17):3386-3399.

11
朱小文. 不同提取条件对植物组织SOD、POD和CAT酶活性的影响[J]. 食品科技201843(5):265-269.

12
张清航,张永涛. 植物体内丙二醛(MDA)含量对干旱的响应[J]. 林业勘查设计201948(1):110-112.

13
王学奎,黄见良. 植物生理生化实验原理与技术[M]. 3版. 北京:高等教育出版社,2015.

14
李晓宇.盐碱胁迫及外源植物激素对小麦和羊草生长发育的影响[D]. 长春:东北师范大学,2010.

15
王学琴.湖南稷子根系对盐碱胁迫的响应机理及其改良盐碱地效果研究[D]. 银川:宁夏大学,2022.

16
刘强,周晓梅,王占武. NaCl处理对曼陀罗幼苗生长、光合、离子积累及抗氧化系统的影响[J]. 东北林业大学学报202149(1):33-37.

17
马宝贵,乔枫. Na2CO3处理对裸燕麦相关生理指标的影响[J]. 青海科技202229(1):48-52.

18
刘容秀,崔金腾,张克中. NaCl胁迫对‘Robina’百合叶片和根部抗氧化酶系统及根尖离子流速的影响[J]. 北京农学院学报202035(2):77-83.

19
WANG Z F LI C J WHITE J. Effects of Epichlo endophyte infection on growth, physiological properties and seed germination of wild barley under saline conditions[J]. Journal of agronomy and crop science, 2020206(1):43-51.

20
孙鸿强.连作对兰州百合生理特性及土壤环境效应的影响[D]. 兰州: 甘肃农业大学,2017.

文章导航

/