盐胁迫对四照花属种子萌发的影响文献综述

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文献综述：

盐胁迫对于四照花属种子萌发的影响

姓名：杨玲 专业：林学 学号：140101332

1. 四照花的种质资源的概况
2. 四照花的分类

四照花属于山茱萸科（Cornaceae）山茱萸属（Cornus），常绿或落叶小乔木或灌木。根据《中国植物志》的分类，四照花被划分为东亚四照花和北美四照花两大类群（方文培，1987）。Xiang和Boufford（2005）在《Flora of China》中将四照花重新归类，纳入山茱萸属（Cornus）中，并把东亚类四照花划分为尖叶四照花（C. angustata）、头状四照花（C. capitate）、四照花（C. kousa）、多脉四照花（C. multinervosa）和香港四照花（C. hongkongensis）共5个种。其中香港四照花包含了6个亚种：原亚种（C. hongkongensis subsp. hongkongensis）、东京四照花（subsp. tonkinensis）、黑毛四照花（subsp. melanotricha）、秀丽四照花（subsp.elegans）、大型四照花（subsp. gigantean）和褐毛四照花（subsp. ferruginea）；四照花中包含了中国四照花（C. kousa subsp. chinensis）和日本四照花（C. kousa subsp. kousa）2个亚种。

1. 四照花的分布

东亚四照花的分布严格限于东亚（但近年在北美也有发现的报道），我国为主要分布区，主要分布于内蒙古、山西、陕西、甘肃、河南及长江以南的各省。北美四照花的 3个种主要分布于加拿大、美国和墨西哥。大花四照花主要分布于北美洲东部，从美国缅因州南部往西经加拿大安大略省南部至美国堪萨斯州东部，南至佛罗里达州北部及德克萨斯州东部；太平洋四照花主要分布于北美西海岸地区，从英属哥伦比亚至加利福尼亚；墨西哥四照花则在墨西哥 东部的新莱昂州及韦拉克鲁斯州有分布（Cappiello，2005）。

1. 四照花的价值

观赏价值：四照花属树种不仅是好的彩色树种，集彩花、彩叶、彩果于一身，而且其树姿秀丽、树形优美，是极具开发应用前景的园艺观赏树种。目前，四照花的栽培种遍布北美各地的庭园、路旁，而且还是美国一些州的州花；亚洲一些国家如日本、韩国等也开始对其引种、推广栽培，并获得了良好的景观效果（洑香香等，2013；2015）。

经济价值：四照花各部分均可入药，果实入药有暖胃通经活血作用；枝、根、叶含有菲醇-30半乳糖苷和栎皮酮-3-半乳糖苷等物质，鲜叶敷伤口可消肿（韩维栋和高秀梅，1993）; 根及种子煎水服用可补血，治妇女月经不调和腹痛。并且，东亚四照花果实成熟时味甜，含有大量营养成分，可鲜食亦为酿酒和醋的原料（赵玉宏等，2003）。

生态价值：四照花是天然林中重要的森林组成树种之一，不仅具有极好的观赏价值，也是森林野生动物的重要食物来源。四照花的花、叶、果和树皮可为各种森林动物（如鸟类、松鼠、猴等）提供充足的养分（Hadziabdic等，2010）。

1. 盐胁迫的研究
2. 盐渍化

土壤盐渍化，也称盐碱化，主要发生在干旱、半干旱地区，是指土壤底层或地下水的盐分随毛细管水上升到地表，当水分蒸发后，盐分逐渐积累在表层土壤中的过程。土壤盐渍化对环境产生严重危害，具有一定的风险，尤其是在干旱地区的灌溉农林业，由于落后的水资源管理引起的土壤盐渍化会对作物产量以及区域农林业生产造成巨大的影响（Rengasamy，2006）。

1. 盐渍土的分布

当前，全球已有超过6%的土地面积和大约30%的耕地面积受到土壤盐渍化的影响（Rengasamy，2006）。我国盐渍地分布范围较广，面积大，类型多，其中，滨海盐土面积大约有36000 hm²（宋达泉等，1988）。并且随着全球变暖，气候干旱、降雨集中、海水侵浸等，滨海地区土壤盐渍化程度不断扩大，中低纬度区域的土壤盐渍化问题将日趋明显。土壤盐渍化使得大面积土壤资源难以利用，严重威胁着农林业生产和生态环境（王树凤等，2010；李建国等，2012）。

1. 江苏盐碱地的情况

江苏滨海盐碱地土壤类型大多是盐渍淤泥带，强度盐化与滨海盐土地带。碱化度＜30%，pH值＜9.0，表层土壤盐分高于5%。盐碱地土壤表层最大脱盐率达88.5%，并且深层脱盐率也能达39.0%。因此，水利工程、物理、化学、土壤生物改良等一系列改良措施，能加快土壤脱盐进程，缩短土壤改良年限（马赞留等，2015），但其仍存在土壤返盐和耗资巨大的问题。因此，寻找和培育耐盐性的植物可以解决当前难题。这样不仅可有效增加滨海盐渍土植被覆盖率，改良滨海盐土的土壤理化性质，还对今后盐碱地改良及农林业发展有一定指导作用。

1. 盐胁迫对于种子的影响

种子萌发期是植物生活史中对盐胁迫十分敏感的时期（郑慧莹和李建东，1999）。植物能否在盐碱环境中生存，首先取决于种子能否发芽、发芽率的高低以及发芽速度的快慢（孙菊等，2006）。陈玉梁等（2012）发现相同温度条件下，随着盐浓度的升高，油葵（Helianthus annuus Linn）种子的发芽势、发芽率呈降低趋势，发芽时间也会延迟，胚根的生长受到抑制。王进等（2017）研究发现蒙古扁桃（Amygdalus mongolica （Maxim.） Ricker）种子萌发对 NaCl、Na₂SO₄、CaCl₂单盐有一定的适应范围，低浓度单盐会促进种子萌发，而高浓度单盐则抑制种子的萌发，其抑制程度随单盐浓度的增大而显著提高。而且，Khan和Gulzard（2001；2003）研究发现即使是盐生植物，其种子的发芽率也会随着盐浓度的上升而下降。

1. 盐胁迫对植物的影响

一般来说，植物耐盐性越强，其生长受抑制程度越小。植物生长是通过光合产物的积累实现的，然而，盐胁迫作为植物生长发育中常面临的逆境，不仅会影响植物的光合作用， 还会使植物生长发育速度放缓，甚至产生抑制作用（Duarte等，2013）。史云光等（2017）发现在一定的盐浓度下，头状四照花叶呈现出轻微脱落，产生盐胁迫现象。随着胁迫时间延长，盐胁迫程度逐渐加剧，各植株的枯黄度和落叶数均逐渐增加。不同植物应对盐胁迫的响应机理和耐受水平是不同的，其主要表现在形态结构适应、渗透调节作用、离子选择吸收等几个方面（Sibole等，1998；Macken等，2012；Tuteja等，2012）。近年来，越来越多的研究开始在分子水平上揭示植物耐盐机制。Xu等（2011）研究发现大豆产量受盐胁迫的影响很大，通过比较大豆耐盐品种Lee68和盐敏感品种N2899在盐胁迫下的蛋白变化发现，甘油醛3-磷酸脱氢酶，谷胱甘肽s -转移酶，GST9、GST10和种子成熟蛋白PM36在抗盐胁迫的防御机制中均发挥着重要的作用。

1. 试验方案
2. 试验材料

乡土常绿树种：东京四照花（南京溧阳）

北美引进落叶树种：大花四照花（美国路易斯安娜州）

1. 试验设计
2. 试验时间

2018.01-2018.04

1. 试验地点

南京林业大学生物技术大楼负一层种子储藏室。

1. 试验步骤

随机选取大小一致、饱满无残缺的种子进行试验。

将海盐（粗盐，来源于连云港）溶于500 mg·L^-1赤霉素溶液（缘叶生物公司）中，并设置4个盐浓度梯度：2permil;、3permil;、4permil;、4.5permil;，最高盐浓度依据张建锋等（2015）和李娟等（2016）实地调查所设置，以不加海盐的赤霉素溶液为对照组。每个浓度设置 3个重复，每个重复100粒种子。

将种子放入各浓度梯度溶液中浸泡3 d，再将种子和湿沙按1:3的体积比混合后低温（0～5 ℃）层积60 d，并保证层积时100%的湿度和充足的氧气；将层积后的种子取出放入装有湿沙的发芽盒中，在20/30 ℃，光周期为8 h的变温光照培养箱中进行发芽试验。试验过程中所有补充的水分均为与之前相对应浓度盐的水。待发芽后，对二者发芽特性和幼苗生长状况以及生理生化指标进行测定，并进行耐盐性的评价和比较。

1. 测定指标
2. 发芽指标

播种后每天观察记录出苗情况。以子叶顶出湿沙定义为出苗，记录出苗时间。根据出苗数和播种种子数计算出苗率=（出苗数/播种种子数）。以出苗后能继续生长，并且在15d后仍存活的苗定义为成苗，计算成苗率=（成苗数/播种种子数）。

待发芽结束后，统计发芽数和成苗数，并对幼苗根长进行测量，同时对未发芽的种子进行饱满度检测，具体发芽指标计算公式如下：

绝对发芽率=（培养28d萌发种子数/试验饱满种子数）times;100%

发芽势（GP）=（第9d发芽种子数/试验种子数）times;100%

发芽指数（GI）=sum;（逐日发芽种子数/对应发芽日数）

活力指数（VI）=发芽势times;幼苗平均根长

相对盐害率=（对照发芽率-处理发芽率）/对照发芽率times;100%

1. 幼苗生长量测定

幼苗长成后，在每个重复中用镊子小心随机取出5株，用自来水洗净根部沙子，再用去蒸馏水冲洗幼苗3次，并用吸水纸吸去表面附着的水。将根、茎、叶分别称取鲜重，然后于105℃烘箱杀青15 min，在80℃烘箱烘至恒重，称取干重，计算生物量，并按照公式[含水量（%）=（鲜重minus;干重）/鲜重times;100%]，计算植株地上、地下部分的含水量。

1. 生理指标的测定

从每个重复中随机选取10棵幼苗进行生理指标的测定。

1. 钠钾氯离子含量

称取0.2 g的鲜样，用浓HNO₃-HNO₄法消煮，火焰原子吸收光谱法测定组织中 Na 、K 含量；Cl^-含量采用离子色谱法测定。

1. 生物膜透性的测定
2. 相对电导率的测定

叶片外浸液相对电导率用雷磁 DDBJ-350 便携式电导率仪测定。将叶片用去离子水清洗干净，滤纸吸干，用电子天平称取0.1 g叶片，剪碎后装入试管中。加入蒸馏水20 mL，充分震荡后静置24 h，测得电导率R₁，再将试管水浴加热30 min，自然冷却后测得电导率R₂。

相对导电率= R₁ /R₂times;100%。

1. 丙二醛（MDA）含量的测定

用硫代巴比妥酸法。称取0.2 g鲜重叶片，加入1 mL 10%的TCA和少量石英砂，研磨至匀浆，再加4 mL TCA进一步研磨，匀浆在4000 rpm离心10 min。取上清液为样品提取液，加入2 mL 0.6%的TBA溶液，混匀物于沸水浴上反应15 min，迅速冷却后再离心。取上清液测定532、600和450 nm波长下的吸光度

C=6.46times;（A₅₃₂minus;A₆₀₀）minus;0.56A₄₅₀

MDA含量（mu;mol/g）=（Ctimes;V_ttimes;V₁）/（Wtimes;V₂times;1000）

式中：C为MDA的浓度（mu;mol/g）；V_t为样品提取的总体积；V₁为样品提取液与TBA溶液总反应体积（mL）；V₂为与TBA溶液反应的样品提取液体积（mL）；W为植物组织鲜重（g）；1000为将mL转化为L的系数。

1. 抗氧化酶活性的测定
2. 过氧化氢酶（CAT）活性测定：

CAT的测定采用紫外吸收法测定。称取植物鲜样0.2 g，加入0.1 mol/L的磷酸缓冲液（pH=7）6 mL，分三次加入，最后两次用于洗研钵，在研钵中研磨成匀浆，在6000 rpm下离心15 min，倾出上清液即为粗酶液。取10 mL试管3支，分别依次加入粗酶液0.2 mL，pH=7.8的磷酸缓冲液和蒸馏水1 mL，重复3次（编号S₀，S₁，S₂）。将S₀号试管沸水浴煮1 min以杀死酶液，冷却。剩余试管在25℃下预热，逐管加入0.1 mol/L的过氧化氢0.3 mL，加完立即记时，并迅速倒入石英比色杯中，240 nm下测定吸光度，每隔1 min读数1次，共测2 min，记录数据。待3支试管全部测完后，计算酶的活性。

CAT（U/g/min）=（Delta;A₂₄₀times;V_t）/（Wtimes;V_Stimes;ttimes;0.1）

Delta;A₂₄₀=A_S0minus; [（A_S1 A_S2）/2]

式中Delta;A₂₄₀为加入煮死酶液的对照管的吸光度；A_S1、A_S2为样品测定管的吸光度；t为从加入过氧化氢开始到最后一次读数的时间（min）；V_t为提取酶液总体积（mL）；V_S为测定时取用的酶液体积（mL）；W为样品鲜重（g）；0.1为A₂₄₀减少0.1时的1个酶活性单位（U）。

1. 超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定

SOD活性的测定采用氮蓝四唑（NBT）法测定。取鲜样0.2 g置于研钵中，加入4 mL蒸馏水研磨5 min，移入5 mL离心管。用少量蒸馏水冲洗研钵，洗液并入离心管中，加蒸馏水至刻度，在4000 rpm下离心15 min，取上清液测定。取5 mL离心管4只，2只测定样品，2只作为对照，按要求加入显色剂，混匀后1只对照离心管置于暗处，另外3只对照离心管一起置于4000 lx日光灯下反应20 min（要求各管受光一致，温度高时时间缩短，温度低时可适当延长）。最后在560 nm处测定反应液的光密度。以不照光的对照烧杯作参比，分别测定其他各管的吸光度。SOD的活性单位以抑制NBT光还原的50%为一个酶活性单位（U）表示。

SOD活性（U/g）=[（A_ckminus;A_e）times;V]/（A_cktimes;Wtimes;V_ttimes;50%）

式中：A_ck为对照管的吸光值；A_e为样品管的吸光值；V为样品总体积（mL）；V_t为测定时样品用量（mL）；W为样品鲜重（g）。

1. 过氧化氢酶（POD）活性的测定

POD活力测定采用愈创木酚法测定。称取新鲜样品0.2 g，加磷酸缓冲液于研钵中研磨成匀浆，然后转入离心管中，在3000 rpm下离心10 min，收集上清液转入25 mL容量瓶中。生成的沉淀用5 mL的磷酸缓冲液再提取2次，上清液并入容量瓶中并定容至刻度线，低温保存。然后依次加入2.9 mL 0.05 mol/L^-1磷酸缓冲液；1.0 mL 2% H₂O₂；1.0 mL 0.05 mol/L^-1愈创木酚和0.1 mL 酶液。用加热煮沸5 min 的酶液为对照，反应体系加入酶液后，立即于34 ℃水浴中保温3 min，然后迅速稀释1 倍，470 nm 波长下比色，每隔1 min 记录1次吸光度A₄₇₀，共记录5次，然后以每分钟内A₄₇₀变化0.01 为1 个酶活性单位（U）。

POD（U/（g·min））=（Delta;A₄₇₀times;V_t）/（Wtimes;V_stimes;0.01times;t）

式中：Delta;A₄₇₀为反应时间内吸光度的变化；t为反应时间（min）；V_t为提取酶液总体积（mL）；V_S为测定时取用的酶液体积（mL）；W为样品鲜重（g）。

1. 存在的问题与创新点

本研究存在的问题是四照花种子在盐溶液的60 d预处理下能否萌发，萌发的四照花幼苗能否在盐胁迫的环境下存活以及存活之后的长势等问题。本试验采用海盐模拟滨海盐渍环境对两种四照花种子进行盐胁迫处理，从四照花种子发芽率、发芽势，幼苗生长等方面进行深入研究，并对两种四照花种子及幼苗的耐盐性进行评价和比较。探索四照花属种子的耐盐性，为四照花属树种的进一步推广栽植提供理论依据。

【参考文献】：

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资料编号：[77783]

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