甘露醇和山梨醇对荞麦幼苗耐盐性的效应
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摘要：以盐敏感荞麦（Fagopyrum esculentum Moench）品种为试验材料，通过对NaCl胁迫下添加不同浓度甘露醇和山梨醇研究其对荞麦耐盐性的效应。结果表明，适当浓度的甘露醇和山梨醇处理可显著增加盐胁迫下荞麦幼苗根系活力，显著降低荞麦叶片丙二醛（MDA）含量，显著增加荞麦叶片过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性，且甘露醇处理的效果优于山梨醇处理。说明适当浓度的甘露醇和山梨醇处理能显著提高荞麦幼苗的耐盐性，甘露醇和山梨醇处理的最适浓度分别为0.8和0.6 mmol/L。
关键词：荞麦（Fagopyrum esculentum Moench）；NaCl胁迫；甘露醇；山梨醇；耐盐性
中图分类号：Q945.78；S517 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）02-0274-03
Effects of Mannitol and Sorbitol on Salt Tolerance of Buckwheat Seedlings
YANG Hong-bing1，YANG Shi-ping2
（1. College of Life Sciences， Qingdao Agricultural University/Key Lab. of Plant Biotechnology in Universities of Shandong， Qingdao 266109， Shandong， China； 2. College of Business， Yantai Campus of China Agricultural University， Yantai 264670， Shandong， China）
Abstract： Salt-sensitive buckwheat （Fagopyrum esculentum Moench） variety was used as experimental material. The effects of mannitol and sorbitol on salt tolerance of buckwheat were studied through adding different concentrations of mannitol and sorbitol under NaCl stress. The results showed that the appropriate concentrations of mannitol and sorbitol treatment could obviously increase the roots vigor of buckwheat seedlings and obviously decrease the malondialdehyde（MDA） content of buckwheat leaves under NaCl stress， which could obviously increase the peroxidase（POD） and catalase（CAT） activity of buckwheat leaves. The effect of mannitol treatment was better than that of sorbitol treatment. It is indicated that the appropriate concentrations of mannitol and sorbitol treatment could obviously increase the salt tolerance of buckwheat seedlings， and the optimal concentrations of mannitol and sorbitol treatment were 0.8 mmol/L and 0.6 mmol/L， respectively.
Key words： buckwheat （Fagopyrum esculentum Moench）； NaCl stress； mannitol； sorbitol； salt tolerance
土壤盐渍化是限制中国农业生产的重要因素之一，中国的盐渍化土壤约占耕地面积的20%[1]。通过对作物耐盐机理的研究发现，利用化学调控也是提高作物耐盐性的有效途径[2]。若能通过外源物质提高普通作物特别是盐敏感作物的耐盐性，将节省很多人力物力。研究表明，硅离子、脂肪酸和甜菜碱等外源物质能不同程度地提高植物的耐盐性[3-5]。甘露醇是一种重要的渗透调节物质，可作为一种廉价的自由基清除剂[6]。研究发现，外源甘露醇可提高黑豆幼苗的抗旱性[7]，并能缓解高温胁迫对仙客来的伤害作用[8]。荞麦（Fagopyrum esculentum Moench）是蓼科荞麦属一年生栽培植物，具有良好的营养价值和保健功效[9]。荞麦适应性广[10]，在含盐量0.1%的土壤中可正常生长[11]。本试验以盐敏感荞麦品种为材料，探讨NaCl胁迫下不同浓度甘露醇和山梨醇处理对荞麦根系活力、叶片丙二醛（MDA）含量、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性的效应，为提高荞麦耐盐性提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料培养与处理
以筛选出的盐敏感荞麦品种TQ-0808为试验材料[12]，选用子粒饱满的荞麦种子，1 g/L高锰酸钾消毒10 min，蒸馏水中通气吸涨5 h，于26 ℃培养箱中培养，种子发芽后移至小塑料盆，Hoagland营养液培养，自然光照，昼夜温度分别为26和16 ℃，相对湿度60%左右，常规管理。幼苗长至二叶一心时开始处理，Ⅰ为对照（CK），Ⅱ为100 mmol/L NaCl胁迫，Ⅲ-Ⅶ是在100 mmol/L NaCl胁迫下分别添加不同用量的甘露醇或山梨醇（终浓度分别为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mmol/L）处理，处理3 d后取荞麦根系及第二个叶片测定相关指标。每个处理设3次重复。
1.2 测定指标及方法
荞麦根系活力采用赵会杰[13]的甲烯蓝吸附法测定；荞麦叶片MDA含量采用林植芳等[14]的方法测定；荞麦叶片POD和CAT活性采用何冰等[15]的方法测定。各指标均为鲜重测定值。
2 结果与分析
2.1 甘露醇和山梨醇对NaCl胁迫下荞麦根系活力的效应
从图1可以看出，NaCl胁迫下荞麦根系活力比对照显著降低，与NaCl胁迫相比，不同浓度甘露醇和山梨醇处理使荞麦根系活力显著或极显著增加，其中0.8 mmol/L甘露醇处理荞麦根系活力增加幅度最大，与NaCl胁迫相比增加了84.31%；0.6、0.8 mmol/L山梨醇处理荞麦根系活力增加幅度较大，与NaCl胁迫相比增加了57.10%和52.71%。甘露醇与山梨醇相比，甘露醇处理荞麦根系活力增加幅度相对较大。
2.2 甘露醇和山梨醇对NaCl胁迫下荞麦叶片MDA含量的效应
由图2可知，NaCl胁迫下荞麦叶片MDA含量比对照显著增加，与NaCl胁迫相比，不同浓度甘露醇使荞麦叶片MDA含量显著或极显著降低，其中0.8 mmol/L甘露醇处理荞麦叶片MDA含量降低幅度最大，与NaCl胁迫相比降低了47.86%；除0.2 mmol/L山梨醇处理外，其他浓度山梨醇处理均使荞麦叶片MDA含量显著降低，0.6 mmol/L山梨醇处理荞麦叶片MDA含量降低幅度最大，与NaCl胁迫相比降低了39.37%。
2.3 甘露醇和山梨醇对NaCl胁迫下荞麦叶片POD活性的效应
由图3可见，NaCl胁迫使荞麦叶片POD活性比对照显著降低，与NaCl胁迫相比，不同浓度甘露醇处理使荞麦叶片POD活性显著或极显著增加，0.6、0.8 mmol/L甘露醇处理荞麦叶片POD活性增加幅度较大，与NaCl胁迫相比增加了83.48%和86.92%，与对照相当；除0.2 mmol/L山梨醇处理外，其他浓度山梨醇处理也使荞麦叶片POD活性显著或极显著增加，0.6 mmol/L山梨醇处理荞麦叶片POD活性增加幅度最大，与NaCl胁迫相比增加了77.45%，已接近对照水平。
2.4 甘露醇和山梨醇对NaCl胁迫下荞麦叶片CAT活性的效应
由图4可知，NaCl胁迫下荞麦叶片CAT活性比对照显著降低，与NaCl胁迫相比，不同浓度甘露醇和山梨醇处理使荞麦叶片CAT活性显著或极显著增加，其中0.8 mmol/L甘露醇处理荞麦叶片CAT活性增加幅度最大，与NaCl胁迫相比增加了173.38%，已显著高于对照水平；0.6、0.8 mmol/L山梨醇处理荞麦叶片CAT活性增加幅度较大，与NaCl胁迫相比增加了129.66%和123.57%，已达到对照水平。
3 讨论
根系活力是较客观地反映根系生命活动的一项生理指标。中等土壤水分胁迫下小麦根系活力在一定时间内保持持续增加趋势[16]；盐胁迫下黄瓜根系活力有先增后降的特点[17]。本试验中适当浓度的甘露醇和山梨醇处理均可显著增加盐胁迫下荞麦幼苗根系活力，甘露醇处理使荞麦根系活力增加的效果更为明显。MDA是膜脂过氧化的主要产物，且累积的MDA会进一步伤害质膜结构和功能，MDA含量可作为膜脂过氧化程度及质膜伤害程度的生理指标[18]。适当浓度的甘露醇和山梨醇处理可显著降低荞麦叶片MDA含量，对盐胁迫造成的质膜伤害具有明显的缓解效应。POD和CAT是植物体内清除过氧化物的主要酶类[15]，NaCl胁迫下毛豆叶片CAT活性显著下降，而叶片POD活性有一个先升后降的过程[19]；朱晓军等[20]研究表明，适当浓度的外源钙能有效提高盐胁迫下水稻幼苗叶片POD和CAT活性，并维持在较高水平上。本研究结果表明，适当浓度的甘露醇和山梨醇处理可显著增加盐胁迫下荞麦叶片POD和CAT活性，特别是适当浓度的甘露醇处理可使荞麦叶片POD活性增加至对照水平，使荞麦叶片CAT活性增加幅度更大，已显著高于对照。
总之，通过适当浓度的甘露醇和山梨醇处理可显著降低盐胁迫下荞麦叶片MDA含量，显著增加荞麦幼苗根系活力、叶片POD和CAT活性，显著提高荞麦幼苗的耐盐性，甘露醇和山梨醇处理的最适浓度分别为0.8和0.6 mmol/L，且甘露醇处理的效果优于山梨醇处理。
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