宁夏枸杞品种“ 扁果枸杞” 和“ 宁杞0702” 种子于2013年采自白银市景泰县玉杰农贸有限公司枸杞引种示范基地。挑选籽粒饱满的种子用2%次氯酸钠消毒8~10 min后, 蒸馏水冲洗8~10次, 然后将消毒好的种子均匀铺在有湿润滤纸的平皿里, 置于4 ℃冰箱24 h后, 于26 ℃下避光培养4~5 d。待种子萌发, 胚根长至0.5 cm长时, 种于装有蛭石的穴盘中, 浇灌1/2 Hoagland营养液。1/2 Hoagland营养液包括1 mmol· L^-1 KNO₃, 0.25 mmol· L^-1 NH₄H₂PO₄, 0.125 mmol· L^-1 MgSO₄· 7H₂O, 0.125 mmol· L^-1 Ca(NO₃)₂· 4H₂O, 0.25 mmol· L^-1 Fe-citrate, 46 mmol· L^-1 H₃BO₃, 9 μ mol· L^-1 MnCl₂· 4H₂O, 0.8 μ mol· L^-1 ZnSO₄· 7H₂O, 0.3 μ mol· L^-1 CuSO₄· 5H₂O, 0.35 μ mol· L^-1(NH₄)₆Mo₇O₂₄· 4H₂O^[17]。每3 d换一次营养液, 温室的昼夜温度为(24± 2) ℃/(18± 2) ℃, 光照时间16 h· d^-1, 光照强度约600 μ mol· m^-2· s^-1, 相对湿度约为50%。4周后, 挑选健壮整齐幼苗用于试验。

将4周龄宁夏枸杞幼苗进行如下处理:1)用正常的1/2 Hoagland营养液浇灌(对照组, Control); 2)用山梨醇(D-sorbitol)配成总渗透势为-0.5 MPa的1/2 Hoagland溶液浇灌(渗透胁迫组, -0.5 MPa); 3)用含有50 mmol· L^-1 NaCl的1/2 Hoagland营养液浇灌(盐处理组, 50 mmol· L^-1 NaCl); 4)用山梨醇将含有50 mmol· L^-1 NaCl的1/2 Hoagland营养液配成的总渗透势为-0.5 MPa的1/2 Hoagland溶液浇灌(渗透胁迫+盐处理组, -0.5 MPa+50 mmol· L^-1 NaCl)。每天更换一次处理液, 3 d后取样测量有关指标。每处理6~8个重复, 每个重复包括2~3株幼苗。

鲜重、干重和叶组织含水量的测定方法为:幼苗用蒸馏水快速冲洗表面灰尘, 吸水纸吸干表面水分, 迅速将其分成根、茎、叶, 测量鲜重(Fresh Weight, FW)和株高, 并把根放入预冷至0 ℃的20 mmol· L^-1 CaCl₂中润洗8 min(每4 min为1次, 共两次), 以交换细胞壁间中的离子, 然后用蒸馏水冲洗3次, 吸干表面水分, 测量根长; 鲜材料放入105 ℃的烘箱中杀青10 min后, 80 ℃烘干至恒重, 称干重(Dry Weight, DW)^[18]。所得烘干材料用于测定各器官中Na⁺、K⁺离子含量。

叶组织含水量=(FW-DW)/DW.

式中, FW为鲜重, DW为干重^[19]。

Na⁺、K⁺浓度的测定参考文献[18]的方法, 将烘干至恒重的根、茎、叶样品捣碎, 放入20 mL试管中, 加100 mmol· L^-1的冰乙酸10 mL后, 密封试管, 置于96 ℃沸水中水浴2 h, 冷却, 过滤, 稀释适当倍数后, 在火焰光度计(2655-00, Cole-Parmer Instrument Co., USA)上测定离子含量。

根系K⁺、Na⁺选择性运输系数(ST)=(地上部的K⁺/ Na⁺)/(根中的K⁺/ Na⁺)^{[20, 21, 22, 23, 24]}。ST值表示根系选择性运输K⁺、Na⁺能力的大小。ST值越大, 表示根系控制Na⁺、促进K⁺向植株地上部运输的能力越强^{[25, 26]}。

用Excel制图, SPSS 13.0软件进行统计分析, 采用单因素方差分析、相关性分析和A× B析因分析比较不同处理间各项指标的差异。

-0.5 MPa渗透胁迫下, 与各自对照相比, 扁果枸杞幼苗的鲜重、干重和根长分别显著降低了34%、33%和32%(P< 0.05), 而宁杞0702的鲜重、株高和根长亦分别显著下降了38%、60%和17%, 说明渗透胁迫对两种宁夏枸杞的生长均有显著抑制作用(图1)。

图1

Fig.1

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图1 渗透胁迫和盐处理对扁果枸杞和宁杞0702生长的影响Fig.1 Effects of osmotic stress and salt treatment on the growth of Bianguo and Ningqi 0702

但在50 mmol· L^-1 NaCl处理下, 扁果枸杞幼苗的鲜重显著增加38%(P< 0.05), 且在有50 mmol· L^-1 NaCl存在的情况下, 渗透胁迫对幼苗的生长无抑制作用, 渗透胁迫+盐处理使其鲜重、干重、株高和根长与对照组相比差异不显著(P> 0.05)。然而, 上述处理却对宁杞0702幼苗生长表现出抑制作用, 盐处理使其鲜重、干重、株高、根长分别显著降低了27%、34%、44%和14%(P< 0.05); 渗透胁迫+盐处理组的鲜重、干重、株高、根长分别显著降低了37%、28%、44%和13%(P< 0.05, 图1)。

-0.5 MPa渗透胁迫和50 mmol· L^-1 NaCl对扁果枸杞鲜重和干重的主体效应分别达到极显著(P< 0.01)和显著(P< 0.05)水平, 盐处理的影响均大于渗透胁迫, 但渗透胁迫和盐处理互作不影响扁果枸杞鲜重和干重(表1), 说明50 mmol· L^-1 NaCl是促进扁果枸杞鲜重增加和维持干重稳定最主要的因素。在宁杞0702中, -0.5 MPa渗透胁迫对其鲜重和50 mmol· L^-1 NaCl对其干重的主体效应也分别达到极显著(P< 0.01)和显著(P< 0.05)水平, 且渗透胁迫和盐处理对鲜重的降低均有交互作用, 但对干重没有交互作用(表1), 表明-0.5 MPa渗透胁迫和50 mmol· L^-1 NaCl分别是导致宁杞0702鲜重和干重降低的主要因素; 且渗透胁迫和盐处理互作影响宁杞0702的鲜重, 但不影响干重。3种处理均不影响扁果枸杞的株高, 但均是宁杞0702株高降低的影响因素, 渗透胁迫、渗透胁迫和盐处理互作对宁杞0702株高的影响大于盐处理。在扁果枸杞中, 盐处理、渗透胁迫和盐处理互作是影响根长的主要因素, 50mmol· L^-1 NaCl能消除由-0.5 MPa渗透胁迫引起的根长降低作用。在宁杞0702中, 渗透胁迫和盐处理的互作是影响根长的主要因素。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 渗透胁迫和盐处理对扁果枸杞和宁杞0702生长的析因分析 Table 1 Factorial analysis of osmotic stress and salt treatment on the growth of Bianguo and Ningqi0702 品种 Cultivar 变异来源 Variation source η 2 鲜重 Fresh weight 干重 Dry weight 株高 Plant height 根长 Root length 扁果枸杞 Bianguo 渗透胁迫 Osmotic stress(-0.5 MPa) 0.65* * 0.32* 0.09 0.13 盐处理 Salt treatment(50 mmol· L-1) 0.83* * 0.43* 0.03 0.46* * 渗透胁迫+盐处理 Salt-osmotic intercross stress (-0.5 MPa+50 mmol· L-1) 0.12 0.25 0.09 0.71* * 宁杞0702 Ningqi 0702 渗透胁迫 Osmotic stress(-0.5 MPa) 0.54* * 0.06 0.91* * 0.26 盐处理 Salt treatment(50 mmol· L-1) 0.26 0.39* 0.70* * 0.12 渗透胁迫+盐处理 Salt-osmotic intercross stress (-0.5 MPa+50 mmol· L-1) 0.30* 0.19 0.92* * 0.30* Note: “ * ” and “ * * ” indicate significant effect at 0.05 and 0.01 level, respectively. The same below. 注:“ * ” 表示显著( P< 0.05), “ * * ” 表示极显著( P< 0.01)。下同。

表1 渗透胁迫和盐处理对扁果枸杞和宁杞0702生长的析因分析 Table 1 Factorial analysis of osmotic stress and salt treatment on the growth of Bianguo and Ningqi0702

与对照相比, 渗透胁迫下扁果枸杞叶组织含水量维持稳定, 而宁杞0702显著降低了12% (P< 0.05, 图2)。但是, 在盐处理下, 扁果枸杞和宁杞0702叶组织含水量分别显著增加了25%和18%(P< 0.05), 在渗透胁迫+盐处理下均维持稳定。

图2

Fig.2

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图2 渗透胁迫和盐处理对扁果枸杞和宁杞0702叶组织含水量的影响Fig.2 Effects of osmotic stress and salt treatment on leaf tissue water content of Bianguo and Ningqi 0702

50 mmol· L^-1 NaCl是促进扁果枸杞叶组织含水量增加的主要因素。-0.5 MPa渗透胁迫和50 mmol· L^-1 NaCl均影响宁杞0702叶组织含水量, 且渗透胁迫的影响大于盐处理(表2)。扁果枸杞叶组织含水量与鲜重呈显著正相关(表3)。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 渗透胁迫和盐处理对扁果枸杞和宁杞0702叶组织含水量的主效应分析 Table 2 Main factor analysis of osmotic stress and salt treatment on leaf tissue water content of Bianguo and Ningqi 0702 处理 Treatment 扁果枸杞 Bianguo 宁杞0702 Ningqi 0702 渗透胁迫Osmotic stress(-0.5 MPa) 0.08 0.76* * 盐处理Salt treatment(50 mmol· L-1) 0.41* 0.48* * 渗透胁迫+盐处理Salt-osmotic intercross stress(-0.5 MPa+50 mmol· L-1) 0.01 0.07

表2 渗透胁迫和盐处理对扁果枸杞和宁杞0702叶组织含水量的主效应分析 Table 2 Main factor analysis of osmotic stress and salt treatment on leaf tissue water content of Bianguo and Ningqi 0702

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 渗透胁迫和盐处理下扁果枸杞和宁杞0702水分状况与器官中Na+、K+积累的相关性分析 Table 3 Correlation analysis between water status and Na+and K+ concentration in tissue of Biangguo and Ningqi0702

表3 渗透胁迫和盐处理下扁果枸杞和宁杞0702水分状况与器官中Na+、K+积累的相关性分析 Table 3 Correlation analysis between water status and Na+and K+ concentration in tissue of Biangguo and Ningqi0702

与对照相比, 扁果枸杞和宁杞0702叶Na⁺浓度在渗透胁迫下分别显著增加14%和21%(P< 0.05), 在盐处理下分别显著增加62%和94%, 在渗透胁迫+盐处理下分别显著增加62%和52%(图3); 扁果枸杞茎Na⁺浓度在渗透胁迫下显著降低63%, 在盐处理和渗透胁迫+盐处理下分别显著增加202%和199%; 宁杞0702茎Na⁺浓度在渗透胁迫、盐处理和渗透胁迫+盐处理下分别显著增加152%、421%和545%(图3); 扁果枸杞根Na⁺浓度在盐处理下显著增加71%, 宁杞0702根Na⁺浓度在盐处理和渗透胁迫+盐处理下分别显著增加53%和39%(图3)。扁果枸杞渗透胁迫+盐处理下其叶Na⁺浓度的增幅是渗透胁迫增幅的4.3倍, 而宁杞0702仅为2.4倍; 扁果枸杞渗透胁迫+盐处理下茎Na⁺浓度与对照相比增加了199%, 渗透胁迫比对照降低了63%, 而宁杞0702在渗透胁迫+盐处理下比对照增加了545%, 渗透胁迫降低了152%。可见, 在渗透胁迫+盐处理下, 扁果枸杞将根部吸收的Na⁺运至地上部并主要积累在叶中, 而宁杞0702则将根部吸收的Na⁺运至地上部并主要积累在茎中。

图3

Fig.3

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图3 渗透胁迫和盐处理对扁果枸杞和宁杞0702器官中Na+、K+含量的影响Fig.3 Effects of osmotic stress and salt treatment on Na+ and K+ concentration in tissue of Bianguo and Ningqi 0702

与对照相比, 扁果枸杞叶K⁺浓度在盐处理下显著增加8%(P< 0.05), 而宁杞0702则在渗透胁迫、盐处理和渗透胁迫+盐处理下分别显著降低46%、37%和11%(图3); 扁果枸杞茎K⁺浓度在渗透胁迫、盐处理和渗透胁迫+盐处理下分别显著增加10%、18%和26%, 宁杞0702则在渗透胁迫和盐处理下分别显著降低20%和18%, 在渗透胁迫+盐处理下显著增加11%(图3); 扁果枸杞根K⁺浓度在渗透胁迫、盐处理和渗透胁迫+盐处理下分别显著降低39%、28%和42%, 宁杞0702则在盐处理和渗透胁迫+盐处理下分别显著降低21%和36%(图3)。可见, 扁果枸杞在渗透胁迫、盐处理和渗透胁迫+盐处理下维持地上部K⁺浓度稳定, 而宁杞0702则出现叶K⁺浓度显著降低的现象。

对渗透胁迫和盐处理下2个宁夏枸杞品种鲜重、叶含组织水量和器官中Na⁺、K⁺浓度间进行相关性分析表明, 在扁果枸杞中, 鲜重与叶、茎、根中的Na⁺浓度均极显著正相关(P< 0.01), 叶组织含水量不仅与叶、茎中的Na⁺浓度极显著正相关, 还与茎中的K⁺浓度显著正相关(P< 0.05)(表3); 而在宁杞0702中, 鲜重仅与叶中的K⁺浓度极显著相关, 与茎中的Na⁺则呈显著负相关, 而叶组织含水量则与各器官中的Na⁺、K⁺浓度均不相关(表3)。

与对照相比, 扁果枸杞在渗透胁迫和盐处理下ST值分别显著(P< 0.05)增加84%和43%, 而宁杞0702则分别显著降低63%和47%, 说明扁果枸杞能通过提高K⁺/Na⁺选择性运输能力来适应盐或渗透胁迫(图4)。

图4

Fig.4

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图4 渗透胁迫和盐处理对扁果枸杞和宁杞0702根系中K+、Na+选择性运输能力的影响Fig.4 Effects of osmotic stress and salt treatment on ST values of Bianguo and Ningqi 0702

渗透胁迫和盐胁迫均引起植物体内水分亏缺和细胞内离子平衡失调, 导致细胞膜功能受损和代谢衰减, 最终引起生长抑制甚至死亡^{[27, 28]}。本研究中, 渗透胁迫下, 扁果枸杞和宁杞0702均出现显著的生长抑制(图1), 同时还引起宁杞0702叶组织含水量显著降低(图2), 但50 mmol· L^-1 NaCl使扁果枸杞叶组织含水量增加的同时促进其鲜重和干重增加(图1, 2), 表明扁果枸杞可以通过自身调节叶的水分状况, 进而缓解渗透胁迫对植株的伤害作用, 促进植株生长。然而, 宁杞0702的生长却显著受盐处理的抑制(图1)。

生活在盐碱环境中的盐生植物在漫长的进化过程中形成了有效的渗透调节机制, 能通过在体内积累适量的Na⁺, 降低叶肉细胞水势, 提高细胞吸水能力, 抵御盐胁迫, 维持正常的生长^{[4, 24, 25, 29, 30, 31, 32]}。本研究中, 50 mmol· L^-1 NaCl不仅促进扁果枸杞的生长和叶组织

含水量的增加, 还能消除-0.5 MPa渗透胁迫引起的生长抑制, 这些都伴随着叶和茎Na⁺浓度的显著增加(图3); 而在宁杞0702中, 50 mmol· L^-1 NaCl不仅不能消除渗透胁迫引起的生长抑制, 还引起了显著的生长抑制, 虽然同时也伴随着叶Na⁺浓度的显著增加, 但茎Na⁺浓度的增幅远远大于叶的(图3)。上述结果表明, 在扁果枸杞中, 当-0.5 MPa渗透胁迫下加入50 mmol· L^-1 NaCl时, Na⁺能从根部有效运输至叶中, 提高细胞的吸水能力, 改善植物体内水分状况, 维持正常生长; 而在宁杞0702中, 虽然植株也能由根部吸收一些Na⁺进入体内, 但这些Na⁺主要积累在茎中, 渗透调节作用较弱, 而Na⁺进入引起的毒害和水分亏缺促使植物出现生长抑制。

在多数甜土植物中, 由于Na⁺和K⁺具有相似的离子半径和离子水合能, Na⁺能取代K⁺的结合位点, 干扰K⁺的吸收, 造成植物K⁺亏缺, 进而抑制植物生长^{[22, 33, 34, 35]}。本研究中, 与对照相比, 在渗透胁迫、盐处理和渗透胁迫与盐处理互作的条件下, 尽管扁果枸杞叶中Na⁺浓度增加, 但叶K⁺浓度却维持稳定, 甚至在盐处理下显著增加(图3), 在渗透胁迫和盐处理下ST 值均显著增加(图4), 而宁杞0702在同样条件下叶K⁺浓度却都显著下降(图3), 在渗透胁迫和盐处理下ST 值均显著降低(图4), 表明扁果枸杞在渗透胁迫或盐胁迫下具有强大的调控体内Na⁺、K⁺平衡的能力, 进而维持植物正常的生长, 宁杞0702根部向地上部选择性运输K⁺、Na⁺的能力较弱, 因此, 在渗透胁迫和盐处理下调控体内Na⁺、K⁺平衡的能力也较差, K⁺的吸收收到干扰。

综上所述, 扁果枸杞具有盐生植物的特点, 而宁杞0702与其不同。