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盐胁迫对海南矮蕉幼苗生理的影响

王浩 魏军亚 刘德兵

王浩, 魏军亚, 刘德兵. 盐胁迫对海南矮蕉幼苗生理的影响[J]. 热带生物学报(中英文), 2026, 17(0): 1−7 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20260049
引用本文: 王浩, 魏军亚, 刘德兵. 盐胁迫对海南矮蕉幼苗生理的影响[J]. 热带生物学报(中英文), 2026, 17(0): 1−7 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20260049
Wang Hao, Wei Junya, Liu Debing. Effects of salt stress on physiological indices of young seedlings of dwarf banana in Hainan Province[J]. Journal of Tropical Biology. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20260049
Citation: Wang Hao, Wei Junya, Liu Debing. Effects of salt stress on physiological indices of young seedlings of dwarf banana in Hainan Province[J]. Journal of Tropical Biology. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20260049

盐胁迫对海南矮蕉幼苗生理的影响

DOI: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20260049
基金项目: 海南省科技项目(ZDYF2023XDNY068,ZDYF2022XDNY196)
详细信息
    第一作者:

    王浩(1999—),男,海南大学热带农林学院2023级硕士研究生。E-mail:2690001384@qq.com

    通信作者:

    刘德兵(1975—),男,教授。研究方向: 果树种质资源与生理。E-mail:ldebing@126.com

  • 中图分类号: S668.1

Effects of salt stress on physiological indices of young seedlings of dwarf banana in Hainan Province

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    • 被引次数: 0
    出版历程
    • 收稿日期:  2026-03-16
    • 录用日期:  2026-04-04
    • 修回日期:  2026-04-03

    盐胁迫对海南矮蕉幼苗生理的影响

    DOI: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20260049
      基金项目:  海南省科技项目(ZDYF2023XDNY068,ZDYF2022XDNY196)
      作者简介:

      王浩(1999—),男,海南大学热带农林学院2023级硕士研究生。E-mail:2690001384@qq.com

      通讯作者: 刘德兵(1975—),男,教授。研究方向: 果树种质资源与生理。E-mail:ldebing@126.com
    • 中图分类号: S668.1

    摘要: 为了研究盐胁迫对海南矮蕉(Musa nana)幼苗生理指标的影响,本研究采用90、120、150和200 mmol·L-1的NaCl溶液对矮蕉幼苗进行胁迫处理,分别在胁迫后的第4、8、12、16和20天测定叶片的质膜透性、叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白和丙二醛(MDA)含量,以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性。结果表明:随着NaCl胁迫浓度的升高和处理时间的延长,矮蕉幼苗叶片的质膜透性、脯氨酸和MDA含量均呈上升趋势;可溶性蛋白含量及SOD、POD、CAT活性则表现为先升高后降低的趋势;而叶绿素含量持续下降。结果说明,矮蕉幼苗在盐胁迫条件下,能够通过自身的生理调节和抗氧化酶保护系统的作用,在一定程度上缓解胁迫所造成的伤害。

    English Abstract

    王浩, 魏军亚, 刘德兵. 盐胁迫对海南矮蕉幼苗生理的影响[J]. 热带生物学报(中英文), 2026, 17(0): 1−7 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20260049
    引用本文: 王浩, 魏军亚, 刘德兵. 盐胁迫对海南矮蕉幼苗生理的影响[J]. 热带生物学报(中英文), 2026, 17(0): 1−7 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20260049
    Wang Hao, Wei Junya, Liu Debing. Effects of salt stress on physiological indices of young seedlings of dwarf banana in Hainan Province[J]. Journal of Tropical Biology. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20260049
    Citation: Wang Hao, Wei Junya, Liu Debing. Effects of salt stress on physiological indices of young seedlings of dwarf banana in Hainan Province[J]. Journal of Tropical Biology. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20260049
    • 香蕉(Musa nana)为芭蕉科植物,是中国最重要的热带水果之一[1]。传统栽培品种如‘巴西蕉’植株高大,生育期长达12~13个月,易受台风侵袭,导致防风成本增加。相较之下,矮蕉株型矮小紧凑,抗风能力较强,生育期短,适宜密植,不仅能有效降低台风造成的损失,还可显著减轻劳动强度,减少物资投入[2]。此外,矮蕉果实成熟期相对较短,生长迅速,适合在有限空间内高密度种植,从而提升单位面积产量,是一种极具开发潜力的经济树种[3]

      土壤盐碱化不仅破坏土壤结构、降低养分利用效率,还通过渗透胁迫和离子毒害危害植物生长,对区域粮食安全与生态平衡构成威胁。目前,国内外对香蕉抗盐性的研究主要集中于巴西蕉和宝岛蕉,针对矮蕉的抗盐生理研究较少。海南省因其独特的地理条件,拥有丰富的矮蕉种质资源,研究潜力广阔,但目前相关研究鲜有报道。为此,本研究以海南矮蕉为材料,设置90、120、150和200 mmol·L-1的NaCl胁迫处理,测定盐胁迫下矮蕉幼苗的叶质膜透性、叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量,以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性等耐盐生理指标,系统分析矮蕉幼苗的抗盐生理特性,旨在为海南矮蕉的耐盐品种选育及产业化栽培提供科学参考。

      • 供试的矮蕉种植于海南大学儋州校区农科基地,通过组织培养获得小苗,苗高15~20 cm,处于五叶一心,且心叶未展开。

      • 盐胁迫处理方案为以1/2 Hoagland培养液为基础,分别添加NaCl至以下浓度:0 mmol·L-1(CK)、90 mmol·L-1(T1)、120 mmol·L-1(T2)、150 mmol·L-1(T3)、200 mmol·L-1(T4)。每个处理设5株植株,3次重复。盐胁迫期间,定时定量加入NaCl溶液以维持设定浓度。分别于处理后的第0、4、8、12、16、20天采集叶片和根系样品,用于相关生理指标的测定。

      • 参考《植物生理生化实验原理和技术》[4]对各项生理指标测定,其中,叶绿素含量通过紫外分光光度法测定(TU–1810,北京普析),叶质膜透性使用电导率仪测定(DDS–307A,上海仪电),脯氨酸含量利用酸性茚三酮测定,可溶性蛋白含量使用考马斯亮蓝法测定,MDA含量通过硫代巴比妥酸比色法测定,3种抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性分别使用氮蓝四唑光还原法、愈创木酚比色法和钼酸铵比色法测定。

      • 用Excel2019进行数据统计,SPSS26进行显著性分析,Origin2021进行作图处理。

      • 图1可知,随着盐胁迫时间的延长,各处理的叶绿素含量均持续下降,且盐胁迫浓度越高,叶绿素降解越严重。第4天时,各处理间的叶绿素含量开始出现不同程度的下降,其中T3和T4处理下降尤为明显,表明矮蕉植株在盐胁迫初期对高盐浓度较为敏感,叶绿素降解机制被迅速激活。第4~12天,各处理组之间的差异不断增大,此阶段可能由于离子毒害与氧化应激的共同作用,加剧了叶绿体结构的损伤。第12~20天,T2~T4处理的叶绿素含量下降趋势逐渐放缓,部分原因可能是植株启动了某种耐盐适应机制,或剩余叶绿素已维持在相对稳定的低水平。第20天时,T1~T4处理的叶绿素含量分别下降了38.68%、59.11%、63.97%和68.85%。由此可见,盐胁迫显著降低了矮蕉幼苗的叶绿素含量,且下降程度随盐处理浓度的升高和胁迫时间的延长而加剧。

        图  1  盐胁迫对矮蕉幼苗叶片叶绿素含量的影响

        Figure 1.  The effect of salt stress on chlorophyll content in the leaves of dwarf banana seedlings

      • 图2可知,矮蕉幼苗的叶质膜透性呈上升趋势。盐胁迫第4天时,各处理组与CK组之间均出现差异,表明低浓度盐胁迫已对矮蕉叶质膜系统产生影响。随着盐胁迫时间的延长,矮蕉叶质膜透性持续上升,说明盐胁迫会导致其叶质膜系统逐渐功能丧失;盐胁迫浓度越高,叶质膜透性上升幅度越大。在较高浓度盐胁迫(T3、T4)下,处理第16天时叶质膜透性急剧上升,表明此时膜系统已发生较为严重的损伤。至第20天,T1~T4组的叶质膜透性分别增长56.79%、62.66%、91.60%和115.36%,膜系统损伤进一步加重。

        图  2  盐胁迫对矮蕉幼苗叶质膜透性的影响

        Figure 2.  The effect of salt stress on leaf plasma membrane permeability in dwarf banana seedlings

      • 图3可知,矮蕉幼苗的脯氨酸含量呈上升趋势,20 d时各盐胁迫处理组的脯氨酸含量达到最大值。表明盐胁迫处理能够诱导矮蕉幼苗脯氨酸的大量积累,且积累程度随着盐胁迫时间的延长而增长。在较低浓度盐胁迫(T1)条件下,脯氨酸含量在第8天后增长速度有所减缓,而在较高浓度盐胁迫(T3、T4)下,脯氨酸含量在整个实验期间均保持持续快速上升的趋势。第12~16天,较高浓度盐胁迫(T3、T4)的脯氨酸积累速率高于较低浓度处理,第20天时,T1~T4的脯氨酸含量分别增长55.19%、102.85%、139.17%、152.91%,表明在较高浓度盐胁迫下,植物需要积累更多的脯氨酸来维持渗透压以防止细胞过度失水。

        图  3  盐胁迫对矮蕉幼苗脯氨酸含量的影响

        Figure 3.  The effect of salt stress on leaf proline content in dwarf banana seedlings

      • 在本实验中,矮蕉幼苗叶片的可溶性蛋白含量变化趋势为先上升后下降(图4)。在0~12 d期间,不同浓度盐胁迫下,叶片可溶性蛋白含量持续升高,且盐胁迫浓度越高,蛋白含量增加越显著。第12天时,可溶性蛋白含量达到最大值,T1~T4处理组的可溶性蛋白含量分别增长了275.68%、342.11%、347.30%和433.56%。此后含量略有下降,但各盐胁迫处理组的可溶性蛋白含量仍高于第4天的水平。

        图  4  盐胁迫对矮蕉幼苗叶片与根系可溶性蛋白含量的影响

        Figure 4.  Effect of salt stress on soluble protein content in the leaves and roots of dwarf banana seedlings

        矮蕉幼苗根系的可溶性蛋白含量变化趋势与叶片相似,也呈先上升后下降的趋势。在0~12天期间,根系可溶性蛋白含量不断上升,第12天时T1~T4处理组分别增长了186.43%、231.56%、278.17%和308.70%,达到最大值,之后略有下降,但仍维持在较高水平。

        由此可见,矮蕉幼苗可通过积累细胞内的可溶性蛋白来抵抗盐胁迫,且积累量随盐胁迫浓度升高而增加。矮蕉幼苗能对盐胁迫迅速作出反应,大量积累可溶性蛋白并维持较高浓度。在盐胁迫下,根系的可溶性蛋白含量高于叶片,表明根系比叶片具有更强的可溶性蛋白积累能力,且对盐浓度变化更为敏感。

      • 图5可知,随着盐胁迫浓度增大,矮蕉幼苗叶片的MDA含量呈上升趋势。各盐胁迫处理在第20天时,叶片MDA含量达到最大值,相比对照组分别增加了211.07%、354.10%、400.18%和454.16%。其中,T4组的MDA含量最高,为30.18 nmol·g−1,较同期T1、T2、T3组分别高出78.14%、22.04%和10.79%。

        图  5  盐胁迫对矮蕉幼苗叶片与根系MDA含量的影响

        Figure 5.  Effect of salt stress on MDA content in the leaves and roots of dwarf banana seedlings

        在根系中,随着盐胁迫浓度增大,矮蕉幼苗根系的MDA含量总体也呈上升趋势。各胁迫处理在第20天时达到最大值,分别增加了302.23%、512.21%、528.79%和624.34%。其中,T4组含量最高,为29.26 nmol·g-1,较同期T1、T2、T3组分别高出80.08%、18.32%和15.19%。这表明矮蕉幼苗的膜系统损伤程度不断加剧,且高浓度盐胁迫会加速细胞膜脂过氧化,可能导致细胞膜严重损伤。相比之下,根系在盐胁迫下的相对损伤程度大于叶片,根系的响应启动更快,对盐浓度的敏感性也远高于叶片,不同处理间MDA含量的差异在根系中更为明显。

      • 图6可知,随着盐胁迫浓度的增大,矮蕉幼苗叶片的SOD活性总体呈先上升后下降的趋势。T1和T2处理在第16天时SOD活性达到最大值,分别为208.48 U·g−1和208.85 U·g−1;而T3和T4处理则在第8天时达到峰值,分别为225.19 U·g−1和265.66 U·g−1。矮蕉幼苗根系的SOD活性变化趋势与叶片相似,也表现为先上升后下降。T1和T2处理在第16天时达到最大值,分别为153.48 U·g−1和166.26 U·g−1;T3和T4处理则在第12天时达到峰值,分别为175.62 U·g−1和183.35 U·g−1。这表明盐胁迫可能诱导矮蕉幼苗提高SOD活性,且高浓度盐胁迫能更快激活其SOD活性以应对胁迫。在盐胁迫下,矮蕉幼苗根系SOD活性的相对激活强度高于叶片,且根系在达到峰值后活性维持时间更长;而叶片的响应速度更快,早期迅速激活,但也更早开始减弱。

        图  6  盐胁迫对矮蕉幼苗叶片与根系SOD活性的影响

        Figure 6.  Effect of salt stress on SOD activity in the leaves and roots of dwarf banana seedlings

      • 图7可知,随着盐胁迫浓度增大,矮蕉幼苗叶片的POD活性呈先上升后下降的趋势。T1和T2处理在第16天达到最大值,分别为1 664.47 U·g−1·min−1和1 774.76 U·g−1·min−1;T3处理在第12天达到最大值(2 234.76 U·g−1·min−1);T4处理在第8天达到最大值(2 383.47 U·g−1·min−1)。

        图  7  盐胁迫对矮蕉幼苗叶片与根系POD活性的影响

        Figure 7.  Effect of salt stress on POD activity in the leaves and roots of dwarf banana seedlings

        矮蕉幼苗根系的POD活性也随盐胁迫浓度增大呈先上升后下降的趋势。第16天时,T1和T2处理达到最大值,分别为1 902.35 U·g−1·min−1和2 124.80 U·g−1·min−1;T3和T4处理在第12天达到最大值,分别为2 662.05 U·g−1·min−1和3 209.07 U·g−1·min−1。这表明盐胁迫可能提高矮蕉幼苗的POD活性,且高浓度盐胁迫下,POD活性峰值出现的时间早于低浓度处理。相比之下,根系POD活性变化较为平缓,多呈单峰或平缓上升模式;而叶片POD活性波动更为剧烈,出现双峰现象。在后期,两者的POD活性均有所下降,但叶片活性回落更明显,根系回落相对较小。

      • 图8可知,随着盐胁迫浓度的增加,矮蕉幼苗叶片的CAT活性变化趋势如下:除T4处理呈“上升−下降−上升”的趋势外,其余处理均表现为先上升后下降。其中,T1处理在第12天达到最大值,为1.47 mmol·g−1·min−1;T2处理在第16天达到最大值,为1.69 mmol·g−1·min−1;T3处理在第12天达到最大值,为2.00 mmol·g−1·min−1;T4处理则在第8天和第20天分别出现峰值,分别为2.25 mmol·g−1·min−1和2.28 mmol·g−1·min−1

        图  8  盐胁迫对矮蕉幼苗叶片与根系CAT活性的影响

        Figure 8.  Effect of salt stress on CAT activity in the leaves and roots of dwarf banana seedlings

        对于矮蕉幼苗根系的CAT活性,随着盐胁迫浓度的增大,各处理均呈现先上升后下降的趋势。T1和T2处理在第16天达到最大值,分别为1.80 mmol·g−1·min−1和2.09 mmol·g−1·min−1;T3和T4处理在第12天达到最大值,分别为2.42 mmol·g−1·min−1和2.69 mmol·g−1·min−1。结果表明,盐胁迫可能提高矮蕉幼苗的CAT活性,且高浓度盐胁迫更能刺激CAT活性达到较高峰值。在盐胁迫条件下,根系的CAT活性高于叶片,且上升速度更快。

      • 叶绿素对植物的光合作用至关重要,其含量变化能够直接反映植物的光合能力。植物在受到盐胁迫时,叶绿素含量通常会不断下降[5]。本实验中,矮蕉幼苗在盐胁迫下的叶绿素含量持续减少,这与马铃薯(Solanum tuberosum)中的研究结果一致[6]

        细胞膜是植物细胞与环境进行物质交换的重要屏障[7],也是盐胁迫最敏感的作用靶点。本试验中,盐胁迫下矮蕉幼苗的叶质膜透性不断上升,这与桂花(Osmanthus fragrans)中的变化趋势一致[8]

        脯氨酸是一种渗透调节物质,能够降低细胞的渗透势,帮助细胞在盐胁迫下维持水分平衡,防止膜脂过氧化,从而保持细胞膜的完整性[9]。本实验中,盐胁迫下矮蕉幼苗的游离脯氨酸含量持续上升,这与大豆(Glycine max)在盐胁迫下的表现相同[10]

        可溶性蛋白可以增加细胞质浓度,降低细胞水势[11]。本实验中,矮蕉幼苗叶片和根系中的可溶性蛋白含量均呈先上升后下降的趋势,表明矮蕉幼苗能够通过积累可溶性蛋白来抵抗盐胁迫,这与甜瓜(Cucumis melo)中的变化规律一致[12]

        MDA是膜脂过氧化的产物,其含量可反映盐胁迫的强度及膜系统的损伤程度[13]。本研究结果表明,矮蕉幼苗叶片和根系的MDA含量均持续增加,这与番石榴(Psidium guajava)中的研究结果一致[14]。根系MDA含量的增幅显著高于叶片,说明根系可能承受了更严重的损伤,这可能是由于根系比叶片更早对盐胁迫作出反应。

        盐胁迫会破坏植物体内活性氧(ROS)产生与清除之间的平衡。为应对氧化胁迫,植物激活了以SOD、POD、CAT为核心的抗氧化酶系统[15]。本实验中,矮蕉幼苗叶片和根系中的SOD、POD、CAT活性均呈先上升后下降的趋势,这与水稻(Oryza sativa)中的变化一致[16]。从时间进程上看,SOD是最早被激活的抗氧化酶,尤其是在高浓度盐胁迫下;POD和CAT活性的峰值出现时间晚于SOD,表明SOD作为第一道防线首先发挥作用,随后POD和CAT协同清除代谢过程中产生的H2O2。盐胁迫下,矮蕉幼苗根系的相对损伤程度大于叶片,不同处理之间MDA含量的差异在根系中更为明显。根系中的可溶性蛋白含量高于叶片,表现出更强的可溶性蛋白积累能力。根系SOD活性的相对激活强度大于叶片,且根系SOD活性在达到峰值后维持时间更长。根系POD活性的变化趋势相对平缓,多呈单峰或缓慢上升模式,而叶片POD活性波动更为剧烈,出现双峰现象。同时,根系的CAT活性高于叶片,且上升速度更快。根系的抗氧化酶活性整体高于叶片,且达到最大值所需时间更短,说明根系作为盐胁迫的感应器官,其抗氧化防御能力更强、反应更迅速。较高浓度的盐胁迫诱导出更强的抗氧化酶活性,但同时也导致MDA含量增加。SOD、POD、CAT活性在盐胁迫后期开始下降,这可能是由于矮蕉幼苗逐渐适应了盐胁迫,或者盐胁迫强度已超过其耐受极限,导致植株濒临死亡。

      • 本研究以矮蕉幼苗为材料,通过胁迫处理,探究盐胁迫对其生理指标的影响。结果表明:随着盐胁迫浓度的升高和处理时间的延长,矮蕉幼苗的叶绿素含量逐渐下降;渗透调节物质脯氨酸和可溶性蛋白含量则逐渐上升;叶片质膜透性和丙二醛(MDA)含量持续升高;而抗氧化酶SOD、POD、CAT的活性呈先升高后降低的趋势。这表明,矮蕉幼苗在盐胁迫下,能够通过大量积累脯氨酸和可溶性蛋白等渗透调节物质,并提高SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性,从而减轻盐胁迫造成的伤害。在盐胁迫条件下,根系因直接接触土壤中的盐分,最先感知渗透胁迫与离子毒害,因此能迅速启动相应的反应机制,包括积累渗透调节物质和抗氧化酶。根系的保护机制强于叶片,但MDA在根系中的积累也更为严重。研究结果可为海南矮蕉抗盐品种的选育及推广种植提供参考依据。

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