盐分胁迫对蓖麻幼苗叶绿素、脯氨酸等的影响研究

摘要：为了研究盐胁迫对蓖麻幼苗叶片各项生理指标的影响，在不同盐浓度胁迫下种植蓖麻，研究蓖麻幼苗叶片的叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸、可溶性糖含量的变化。结果表明：蓖麻幼苗叶片游离脯氨酸含量随胁迫强度的增大而整体表现为上升；蓖麻叶片可溶性糖含量及可溶性蛋白质含量均呈先降后增的趋势；叶绿素含量呈先增后降的趋势；蓖麻在2%左右盐胁迫下生长正常。

关键词：蓖麻；盐胁迫；脯氨酸；可溶性糖

蓖麻是大戟科蓖麻属1年生或多年生草本植物，其种植在全球有着悠久的历史。蓖麻耐瘠薄、耐盐碱、适应性强，在耕作较为粗放，自然条件不太好，甚至污染较严重的条件下也能正常生长。不仅如此，蓖麻在绿化、美化环境及生态治理方面（防风固沙、防止水土流失、重金属污染土壤修复等）已显示出其一定的潜力。随着科学技术的进步，蓖麻的综合利用不断深化，对蓖麻在生态治理方面的研究也由简单、低效益向多层次、高效益的方向发展，尤其是对其在盐碱等胁迫环境下的生态适应性及机理研究在不断深入。本文主要研究在盐分胁迫下，蓖麻叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸、可溶性糖等生理生化指标的变化特性，从而确定蓖麻的耐盐性，为更好地种植蓖麻提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试蓖麻品种

临淄8号蓖麻。

1.2 试验设计与方法

单因素随机区组试验设计，选30个试验用花盆，随机分成6组，每组5盆，分别装入土壤2kg、尿素0.5g、磷铵0.4g混匀。再进行盐分胁迫处理，盐浓度分别为0、1%、1.5%、2%、2.5%、3%。选300颗籽粒饱满的蓖麻种子，种植到花盆中，每个花盆10颗种子，浇水至水不会溢出土壤表层。在光照条件下，视盆土干湿状况，定期定量浇水，以平衡蒸发量。10天后，取蓖麻幼苗叶片进行测定，叶片中叶绿素的测定用叶绿素测定仪SPAD一502测定；叶片中的可溶性蛋白用考马斯亮蓝法测定；叶片中的脯氨酸用茚三酮比色法测定；叶片中的可溶性糖用蒽酮比色法测定。每处理重复3次，每次测定3次取平均值。

1.3 数据处理与分析

数据处理和作图采用Microsoft Excel 2007进行，数据统计分析采用DPS 7.05软件进行，多重比较采用LSD法。

2 结果与分析

2.1 不同盐浓度胁迫下蓖麻幼苗叶片的叶绿素含量

叶绿素是植物叶片光合作用膜中的绿素，是植物进行光合作用捕获光的主要成分。由表1可以得出，随着盐胁迫强度的增大，蓖麻幼苗叶片叶绿素含量呈先增后降趋势。经方差分析，不同盐浓度的胁迫对蓖麻幼苗叶叶绿素含量影响的差异不显著。从具体数据表明，2.5%盐浓度胁迫下有利于提高蓖麻幼苗叶片中叶绿素的相对含量，叶绿素在植物体内的合成主要影响因子有光照、温度、矿质元素、水分和氧气。叶绿素含量的多少反映出植物所生长的环境是否适合，植物自身是否缺乏矿质元素或水分。蓖麻幼苗在一定浓度盐胁迫下叶绿素含量增加，可能是幼苗叶片叶绿素合成正常，而叶片生长受阻，使得相对含量增加。在3%浓度胁迫下含量下降，可能是高浓度盐分抑制了叶绿素的合成，进一步幼苗生长会受阻。蓖麻盐胁迫下叶绿素含量变化趋势与玉米、扁豆、马铃薯和大豆等作物的盐胁迫后的响应结果一致。

2.2 不同盐浓度胁迫下蓖麻幼苗叶片的可溶性蛋白含量

以牛血清白蛋白为标样，获得可溶性蛋白质标准曲线式为Y（蛋白质浓度mg/g）=1.2563X（吸光度），R2=0.991*，植物体内的可溶性蛋白质大多数是参与各种代谢的酶类，测定其含量是了解植物体总代谢情况的一个重要指标。因此，测定植物体内可溶性蛋白质是研究酶活性的一个重要项目，也是间接测定植物体内代谢强度的一个指标。经方差分析，不同浓度的盐胁迫下蓖麻幼苗叶可溶性蛋白含量之间的差异不显著。

表1可知，随着盐胁迫强度增大，可溶性蛋白含量呈增加的趋势。与对照相比，呈先抑制、后提高的趋势，小于2%盐浓度胁迫下的幼苗可溶性蛋白质浓度比对照的下降，1%、1.5%和2%盐浓度胁迫的分别下降15.44%、10.02%和8.77%。2%以上盐浓度胁迫后的蛋白质含量较对照的增加，2.5%、3%盐浓度胁迫的增加幅度分别为5.29%和7.84%。

2.3 不同盐浓度胁迫下蓖麻幼苗叶片的脯氨酸含量

脯氨酸浓度标准曲线式为Y（脯氨酸浓度ug/g）=21.28X（吸光度），R2=0.999**，脯氨酸在植物体内起到渗透调节和渗透保护作用，对于提高植物盐胁迫和干旱胁迫耐受性具有重要作用。研究表明，在外界胁迫条件下植物体内积累大量脯氨酸。脯氨酸作为渗透调节剂可避免盐分对植物细胞的伤害。脯氨酸的积累表现为植物对盐胁迫环境的一种适应性。经方差分析，不同浓度盐胁迫下蓖麻幼苗叶片脯氨酸含量积累的差异达到P=0.01水平差异，2%盐浓度及以下浓度胁迫下的蓖麻体内脯氨酸浓度之间没有显著性差异，但与2.5%、3%盐浓度胁迫下的浓度有极显著差异，2.5%与3%盐浓度胁迫下的脯氨酸浓度之间有极显著差异。随着盐浓度的升高，蓖麻幼苗叶片中脯氨酸含量迅速增加，其胁迫效应与西瓜、甜菜等作物的响应一致。

2.4 不同盐浓度下蓖麻叶片可溶性糖含量的差异

可溶性糖是植物体中非常重要的能量储存物质，也是参与新陈代谢的重要底物。以葡萄糖为标准试剂，获得标准曲线为Y（糖浓度ug/g）=166.67X（吸光度），R2=0.991*，数据经方差分析，不同浓度的盐胁迫强度对蓖麻幼苗叶可溶性糖含量影响的差异不显著。但随着盐胁迫强度的增大，蓖麻幼苗叶片可溶性糖含量呈先降后增趋势，1.5%～2%盐浓度胁迫下的抑制程度最大，在20%左右，盐胁迫下的蓖麻叶片可溶性糖浓度都比对照的下降，下降幅度分别为6.96%、21.51%、20.95%、14.51%和10.21%。

3 讨论

盐生植物是指能在高盐环境中生存并生长良好的植物。不同的植物品种，虽然它们都生活在同样的高盐分下，但其抗盐机理却是不一样的。在分子水平上，盐胁迫可使植物中一些基因的表达状况发生改变，合成或抑制某些蛋白质的合成，提高其抗盐性。在植物耐盐相关基因的克隆方面，主要涉及渗透调节、抗盐离子伤害作用、同工酶的表达等几个方面。本文中涉及的脯氨酸、糖、蛋白质等属于渗透调节物质，蛋白质含量分析在一定程度上还能够分析植物体内酶的响应。

研究表明，随着盐浓度的升高，叶绿素含量、可溶性蛋白含量和可溶性糖含量都表现先升后降，表明低盐条件下的蓖麻生长影响不明显，高浓度盐胁迫可导致蓖麻植株生长受阻，但不同指标的响应机制是不同的。叶片叶绿素含量的降低，可能是由于蓖麻受盐胁迫，植株体内的叶绿素酶活性增强，促进了叶绿素的降解所致。可溶性蛋白含量下降，表明植物体内蛋白质合成受到抑制而分解被促进，使可溶性蛋白含量下降。高浓度盐胁迫下可溶性蛋白含量升高，可能是因膜受损，膜蛋白水解成可溶性蛋白的缘故，造成膜的不可恢复改变。低浓度盐胁迫下，植物光合作用等机能会受到影响，不能继续产糖或产糖量下降，导致可溶性糖含量下降。随着盐胁迫强度的增强，植物会在体内大量积累一些有机小分子物质作为渗透调节剂，避免盐分对植物细胞的伤害，可溶性糖就是一种调节剂，在盐胁迫下，在细胞内积累，以调节细胞内的渗透势，维持水分平衡。

在不同浓度盐胁迫下，蓖麻幼苗叶片脯氨酸含量逐渐增加。随着盐胁迫强度的加大，蓖麻需要较高的脯氨酸积累调节体内细胞的渗透势，以适应盐土环境。通过蓖麻的一系列生理生化指标测定，发现蓖麻具有一定的抗盐能力。适宜盐浓度在2%左右，因此，蓖麻具有在盐碱地区引种驯化的潜力。