复盐胁迫对结缕草ZoysiaWilld.生理和生长的影响研究

胡化广　张振铭　吴东德　孙同兴

摘 要 以盐生植物沟叶结缕草（Zoysia matrella）和非盐生植物中华结缕草（Zoysia sinica）为材料，研究了0.5%复盐胁迫对其过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性、可溶性总糖和游离脯氨酸含量、相对电导率和叶片相对含水量以及相对生长率和坪用价值的影响。结果表明：盐胁迫过程中2种结缕草的CAT活性、脯氨酸含量和叶片相对电导率逐渐增加；相对生长率、坪用质量、SOD活性、可溶性总糖含量呈现先增加后降低趋势；而叶片相对含水量逐渐下降。2种结缕草相比较，盐胁迫过程中沟叶结缕草能保持较大的SOD和CAT酶活性，积累较多的渗透调节物质，保持较好的细胞膜完整性和持水能力，从而表现出较大的相对生长率和坪用质量，这也可能是沟叶结缕草更耐盐的原因。

关键词 结缕草；复盐胁迫；生理；生长

中图分类号 S543.9 文献标识码 A

Abstract It is important to study the effects of salt stress on plant physiology and growth to reveal the mechanisms of plant salt tolerance and cultivation management. This paper took Zoysia matrella and Zoysia sinica as the test materials to study the CAT and SOD activity， the content of total soluble sugar and proline， relative electrical conductivity， leaf water content，relative growth rate and turfgrass quality under 0.5% mixed salt stress. The results showed as the following： CAT activity， the content of proline and relative electrical conductivity of the two Zoysiagrasses increased gradually； the relative growth rate， turfgrass quality， SOD activity and content of TSC of the two Zoysiagrasses increased firstly and then decreased； leaf water content decreased gradually. Z. matrella had larger SOD and CAT activity， accumulated more osmotic adjustment substances， maintained good cell membrane integrity and water holding capacity， and showed larger relative growth rate and the turfgrass quality during salt stress compared with Z. sinica，this may be the reasons that Z. matrella was more resistant to salt stress.

Key words Zoysia Willd.； mixed salt stress； physiological indexes； growth

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.07.008

土壤盐碱化是一个世界性的问题，全球盐碱地面积近9.6×108 hm2；我国有盐渍地3.47×107 hm2，相当于耕地面积的1/3[1]；江苏沿海滩涂是重要的盐碱地类型之一，面积约5 100 km2，占全国滩涂面积的1/4。土壤中可溶性盐分过多，会对植物造成伤害[2]。土壤盐碱化已经成为影响农作物生长及产量的重要因子之一，有关植物对盐逆境适应能力的研究已成为全球关注的热点。

土壤盐碱化地区植被稀少，生态系统脆弱，严重制约了当地环境建设和经济的可持续发展。草坪作为园林绿化的重要组成部分，对城市环境起着保护、改善和美化的积极作用，其数量和质量已成为衡量当地园林绿化水平和环境质量的标准[3]。结缕草属植物是起源于我国的优良暖季型草坪草，具有非常强的抗逆性，耐旱，耐盐碱，病虫害少，耐磨性、耐寒性较强，在低水平养护下亦有不俗的表现，是国内外公认的典型环保型草坪草，可广泛应用于观赏草坪、休憩草坪、运动草坪以及保土草坪上。结缕草属植物的叶片厚硬而近革质，叶肉组织中还具有双细胞的盐腺，其中大穗结缕草、结缕草和沟叶结缕草3 个种被列为盐生植物[4]。研究表明结缕草属植物的耐盐性存在丰富的遗传变异[5-10]，离子的选择性吸收和区域化分布以及有机物质与盐离子的渗透调节是结缕草属植物耐盐的主要机制[11-12]。这些研究多数是在模拟盐胁迫环境下进行的，且大都采用单盐胁迫，由于模拟环境和盐碱地实际环境有很大的差异，因此不同环境下得出的结论可能存在较大差异。盐碱地上各种离子成分非常复杂，包括Na+、Cl-、SO42-等，通过滩涂原土进行盐胁迫实验得出的结果才更可靠。

本研究以盐生植物沟叶结缕草和非盐生植物中华结缕草为试验材料，将其种植在含盐量0.5%的滩涂盐碱土上进行盐胁迫，研究复盐胁迫对其过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性、可溶性總糖（Total Soluble Suger，TSC）和脯氨酸（Proline，Pro）含量、相对电导率和叶片相对水含量以及生长指标相对生长率和坪用质量的影响，研究结果将为抗盐草坪草的选育、引种、应用和在盐碱地区的开发、建植与管理提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

取直径为13.00 cm的2种结缕草的草皮块种植于高为15.00 cm，盆口直径为14.00 cm的不透水花盆中，每份材料种植8盆，其中4盆用作盐处理，4盆用作对照。盐胁迫处理的栽培基质为取自盐城滩涂的原土，经反复混合，使其盐浓度（电导率）保持在0.5%左右，将栽培基质装入培养盆中，压实压平，将草皮块种植于栽培基质上，对照采用不含NaCl的壤土培养。在室温[培养温度（25±5）℃]培养，每周浇灌500 mL水。栽培结束后对各盆材料进行修剪，使其距盆口3.00 cm，在栽培后的4、8、12、16、20 d进行相对生长率测定和坪用质量评分，然后取叶片测定生理指标。

1.1.1 相对生长率和坪用价值评价方法 用直尺测量结缕草每个重复的垂直生长高度，把测得的各处理生长高度除以对照的生长高度，求得的数值即为相对生长率。坪用价值评价采用9级制，参照NTEP（the National Turfgrass EvaluationProgram，美国国家草坪评比项目）标准，对每盆结缕草的密度、质地、颜色和均匀性进行评分。采取3人评价小组分别对每盆结缕草各个指标进行打分。最好质量为9分，6分为可以接受的草坪质量，0分为草坪死亡，最后得分越高，坪用价值越高。

1.1.2 生理指标测定方法 CAT活性测定采用紫外吸收法，SOD活性测定采用氮蓝四唑法，可溶性总糖含量采用蒽酮比色法，脯氨酸含量测定采用酸性茚三酮法，叶片相对电导率采用电导仪法。这些指标的具体测定方法参照李合生的《植物生理生化试验原理和技术》[13]一书。叶片含水量测定取不同盐胁迫天数和对照的结缕草叶片，清洁叶片表面并称其鲜重，将其置于烘箱中于105 ℃杀青15 min，然后80 ℃烘干至恒重，并称干重，按下列公式计算叶片相对含水量[14]：

叶片相对含水量/%=（鲜重-干重）/鲜重×100

1.2 数据处理

数据采用Microsoft Excel 2007和Spss20.0进行处理。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对2种结缕草相对生长率和坪用价值的影响

在盐胁迫初期（4～8 d），沟叶结缕草和中华结缕草的相对生长率均增加（图1-A），说明短期的盐胁迫有助于促进结缕草的生长。8 d后随着盐胁迫时间的延长，2种结缕草的相对生长率均呈逐渐下降趋势，在盐胁迫的16 d和20 d，中华结缕草的相对生长率显著小于沟叶结缕草的相对生长率（p<0.05）。

2份结缕草在盐胁迫4～8 d坪用质量略有升高，8 d后坪用质量逐渐降低，在盐胁迫的20 d，沟叶结缕草的坪用价值仍能保持可以接受的水平（6分），但是中华结缕草的坪用价值已经降低到6分以下（图1-B）。

2.2 盐胁迫对2种结缕草CAT和SOD酶活性的影响

沟叶结缕草和中华结缕草盐胁迫过程中CAT酶活性变化如图2-A所示。从图2-A可看出，随着盐胁迫时间的延长，2种结缕草的CAT活性呈逐渐增加的趋势。在盐胁迫的第4天，2种结缕草的CAT活性虽有增加，但与对照相比没有显著的差异（p>0.05）。在盐胁迫的第8天，沟叶结缕草CAT活性比对照增加了12.87%，中华结缕草的CAT活性比对照增加了12.78%；这时，盐胁迫处理的沟叶结缕草和中华结缕草的CAT活性均显著高于相应的对照（p<0.05），但是它们之间没有显著差异（p>0.05）。到了盐胁迫的第12天，沟叶结缕草CAT活性比对照增加了41.67%，中华结缕草的CAT活性比对照增加了26.07%，这时沟叶结缕草和中华结缕草的CAT活性不但显著高于各自的对照（p<0.05），而且盐处理沟叶结缕草的CAT活性也显著的高于中华结缕草的CAT活性（p<0.05）。在盐胁迫的第16天和20天，盐胁迫处理的2份结缕草的CAT活性继续升高，且差异显著（p<0.05）。

盐胁迫过程中，2种结缕草的SOD活性变化与CAT活性变化趋势不同（图2-B），SOD活性变化呈现出先增加后降低的趋势。在盐胁迫的前12 d，SOD酶活性逐渐上升，到第12天时SOD活性达到峰值，此时，沟叶结缕草的SOD活性比对照增加了35.18%，中华结缕草的SOD活性比对照增加了28.69%，活性均显著大于对照（p<0.05），处理之间也呈现出显著差异（p<0.05）。12 d以后，2种结缕草的SOD活性逐渐下降，在16 d和20 d沟叶结缕草的SOD活性略大中华于结缕草的SOD活性，但无显著差异（p>0.05）。

2.3 盐胁迫对2种结缕草可溶性总糖和脯氨酸含量的影响

盐胁迫期间，2种结缕草的可溶性总糖含量变化见图3-A。从图3-A可看出，盐胁迫过程中，2种结缕草的可溶性总糖呈现先增加后降低的趋势。在盐胁迫的4～12 d，可溶性总糖逐渐增加，其中在第4天和第8天，盐处理的2种结缕草的可溶性总糖含量均显著地高于各自的对照（p<0.05）；但是它们之间无显著的差异（p>0.05）。到12 d 2种结缕草的可溶性总糖含量均达到峰值，此时，沟叶结缕草的可溶性总糖含量比对照增加了34.78%，中华结缕草的可溶性总糖比对照增加了22.73%，且差异显著（p<0.05）。12～20 d可溶性总糖含量逐渐降低，在16 d 和20 d时，沟叶结缕草的可溶性总糖含量显著高于中华结缕草的可溶性总糖含量（p<0.05）。

盐胁迫期间，2种结缕草的脯氨酸含量呈现逐渐增加的趋势，从第4天开始，盐处理的2种结缕草的脯氨酸含量便显著高于各自对照（p<0.05）。在第4、8、12天和第16天，處理间的脯氨酸含量没有显著差异（p>0.05），20 d沟叶结缕草的脯氨酸含量显著高于中华结缕草的脯氨酸含量（p<0.05）（图3-B）。

2.4 盐胁迫对2种结缕草叶片相对电导率和相对含水量的变化

盐胁迫过程中，2种结缕草的相对电导率见图4-A。从图4-A可看出，2种结缕草的叶片相对电导率在盐胁迫过程中呈现逐渐增加的趋势。在盐胁迫的第4天，沟叶结缕草和中华结缕草相对电导率虽有升高，但与对照均无显著差异，处理间也无显著差异（p>0.05）。在第8天时中华结缕草的相对电导率与对照相比没有显著差异（p>0.05），但是沟叶结缕草的相对电导率显著高于对照和盐处理中华结缕草的相对电导率（p<0.05）。在盐胁迫的12、16、20 d，2种结缕草的相对电导率不但高于对照，而且中华结缕草的相对电导率显著高于沟叶结缕草的相对电导率（p<0.05）。

盐胁迫过程中，2种结缕草的叶片相对含水量呈逐渐下降趋势（4-B）。中华结缕草从第4天开始，相对含水量显著低于对照（p<0.05），而沟叶结缕草从第8天开始，相对含水量显著低于对照（p<0.05），在16 d和20 d处理的沟叶结缕草相对含水量显著大于中华结缕草的相对含水量（p<0.05）。

3 讨论

盐胁迫是影响植物生长的重要因素，在盐胁迫下，土壤中的渗透势降低，植物根系吸水困难，造成生理干旱。组织失水作为各种胁迫均可引发的生理反应，是植物首先要克服的[15]；因而，在各种胁迫下植物维持水分平衡的机理一直是抗逆研究的热点[16]。

高等植物对盐逆境的适应是一个综合的生物调节过程，需要各种生理生化过程的协同作用，而非某种单一的过程就能够使植物成功地抵御盐逆境[17]。CAT和SOD是生物演化过程中建立起来的细胞抵御活性氧伤害的生物酶促防御系统的关键酶，在清除超氧自由基、过氧自由基、羟自由基等方面起重要作用[18]。研究发现，盐胁迫对沟叶结缕草和中华结缕草叶片生理上产生了不同的影响。在盐胁迫过程中，2种结缕草的CAT活性不断增加，SOD酶活性出现先增加后降低的趋势，整个胁迫过程中沟叶结缕草的CAT和SOD活性始终大于中华结缕草，说明沟叶结缕草有更强的清除活性氧能力。这与鲁艳[19]，薛秀东[20]等的结论一致。在遭受逆境胁迫时，细胞会发生代谢变化，积累渗透调节物质，可溶性总糖和游离脯氨酸是植物体内2种重要的渗透调节物质，在提高植物对各种环境胁迫因子抗性、调节植物对环境胁迫的适应性等方面起着非常重要的作用[21-22]。2种结缕草的可溶性总糖先增加后降低，脯氨酸含量逐渐增加，但是沟叶结缕草的可溶性总糖和脯氨酸含量始终大于中华结缕草，表明沟叶结缕草在盐胁迫过程中有较强的渗透调节能力。这与Zhang和Shi的研究结果类似[23]。细胞质膜的透性是反映膜脂过氧化作用强弱和质膜破坏程度的重要指标[24]，2种结缕草的相对电导率逐渐上升，中华结缕草的相对电导率增加幅度较大，说明盐胁迫对中华结缕草的细胞膜影响较大。Cao[25]等在马铃薯的耐盐性的研究中也发现了类似现象。植物生理特征的变化会引起生长特征的变化，造成生长减缓和景观质量下降。相对生长率和坪用质量是植物体内各种生理指标的综合体现，试验过程中2种结缕草相对生长率和坪用质量在胁迫初期上升，随后下降，说明短暂的盐胁迫可以促进结缕草的生长，随着胁迫时间的延长，对结缕草生长产生了抑制作用。

综上所述，在盐胁迫过程中，沟叶结缕草具有较强的活性氧清除能力，较大的渗透调节，在盐胁迫下能保持较高的叶片含水量，相对生长率、坪用质量以及较低的细胞膜透性，这可能是溝叶结缕草更耐盐的原因。

参考文献

[1] 李 彬， 王志春， 孙志高， 等. 中国盐碱地资源与可持续利用研究[J]. 干旱地区农业研究， 2005， 23（2）： 154-158.

[2] Zhang J L， Flowers T J， Wang S M.Mechanisms of sodium uptake by roots of higher plants[J]. Plant and Soil， 2010（326）： 45-60.

[3] 张 飞， 丁建丽， 塔西甫拉提·特依拜， 等. 干旱区典型绿洲土壤盐渍化特征分析-以渭干河-库车河三角洲为例[J]. 草业学报， 2007， 16（4）： 34-40.

[4] 赵可夫， 李法曾， 张福锁. 中国盐生植物（第二版）[M]. 北京： 科学出版社， 2013.

[5] Marcum K B， Murdoch C L. Salinity Tolerance Mechanisms of Six C4 Turfgrasses[J]. J AMER Soc Hort Sci， 1994， 119（4）： 779-784.

[6] Qian Y L， Engelke M C， Foster M J V. Salinity Effects on Zoysiagrass Cultivars and Experimental Lines[J]. Crop Sci， 2000（40）： 488-492.

[7] Weng J H， Chen Y C. Variation of Salinity Tolerance in Zoysia Clones Collected from Different Habitats in Taiwan[J]. Plant Prod. Sci， 2001， 4（4）： 313-316.

[8] 李 亚， 耿 蕾， 刘建秀. 中国结缕草属植物抗盐性评价[J]. 草地学报， 2004， 12（1）： 8-12.

[9] 陈静波， 阎 君， 姜燕琴， 等. 暖季型草坪草优良选系和品种抗盐性的初步评价[J]. 草业学报， 2009， 18（5）： 107-114.

[10] 李 珊， 陈静波， 郭海林， 等. 结缕草属草坪草种质资源的耐盐性评价[J]. 草业学报， 2012， 21（4）： 43-51.

[11] Lee G J， Yoo Y K， Kim K S. Comparative Salt Tolerance Study in Zoysiagrasses III. Changes in Inorganic Constituents and Proline Contents in Eight Zoysiagrasses （Zoysia spp.） [J]. Journal of Korea Society of Horticulture Science， 1994， 35（3）： 241-250.

[12] Marcum K B， Anderson S J， Engelke M C. Salt Gland Ion Secretion： A Salinity Tolerance Mechanism among Five Zoysiagrass Species[J]. Crop Sci， 1998（38）： 806-810.

[13] 李合生. 植物生理生化试验原理和技术[M]. 北京： 高等教育出版社， 2000.

[14] 胡化广， 刘建秀， 周志芳， 等. 结缕草属植物抗旱生理机理[J]. 草地学报， 2008， 16（2）： 141-144.

[15] Dobra J， Motyka V， Dobrev P， et al. Comparison of hormonal responses to heat， drought and combined stress in tobacco plants with elevated proline content[J]. J Plant Physiol， 2010（167）： 1 360-1 370.

[16] Aroca R， Porcel R， Ruiz-Lozano J M. Regulation of root water uptake under abiotic stress conditions[J]. J Exp Bot， 2012（63）： 43-57.

[17] 张金林， 李惠茹， 郭姝媛. 高等植物适应盐逆境研究进展[J]. 草业学报， 2015， 24（12）： 220-236.

[18] Bose J， Rodrigo-Moreno A， Shabala S. ROS homeostasis in halophytes in the context of salinity stress tolerance[J]. Journal of Experimental Botany， 2014， 65（5）： 1 241-1 257.

[19] 鲁 艳， 雷加強， 曾凡江. NaCl处理对梭梭生长及生理生态特征的影响[J]. 草业学报， 2014， 23（3）： 152-159.

[20] 薛秀栋， 董晓颖， 段艳欣， 等. 不同盐浓度下3种结缕草的耐盐性比较研究[J]. 草业学报， 2013， 22（6）： 315-320.

[21] 张 弢. 氯化钠胁迫对油菜幼苗生理生化指标的影响[J]. 北方园艺， 2012， 2（6）： 16-18.

[22] Gorai M， El A W， Yang X， et al. Toward understanding the ecological role of mucilage in seed germination of a desert shrub Henophyton deserti： interactive effects of temperature， salinity and osmotic stress[J]. Plant and Soil， 2014（374）： 727-738.

[23] Zhang J L， Shi H Z. Physiological and molecular mechanisms of plant salt tolerance[J]. Photosynthesis Research， 2013（115）： 1-22.

[24] 刘 晶， 才 华， 刘 莹. 两种紫花苜蓿苗期耐盐生理特性的初步研究及其耐盐性比较[J]. 草业学报， 2013， 22（2）： 250-256.

[25] Gao H J， Yang H Y， Bai J P， et al. Ultrastructural and physiological responses of potato （Solanum tuberosum L.） plantlets to gradient saline stress[J]. Frontiers in Plant Science， 2014（5）： 787-794.