摘要：以冀丰4号、冀丰554、晋棉47这3个品种棉花幼苗为供试材料，采用室内水培方法，研究硫酸镁、复合盐不同浓度（0、25、50、75、100 mg/L）胁迫对种棉花幼苗过氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）含量、脯氨酸（Pro）含量3种生理指标的影响，结果表明：试验范围内，随胁迫浓度的升高，POD活性先升后降，MDA与 Pro含量一直上升；3个品种棉花幼苗对胁迫的忍耐浓度在100 mmol/L左右，75 mmol/L左右达到晋棉47和冀丰554 POD调节的阀值范围，50 mmol/L 左右达到冀丰4号POD调节的阀值范围；棉花幼苗对硫酸镁胁迫的耐性低于复合盐，对硫酸镁的耐性为晋棉47>冀丰554 >冀丰4号；MDA含量与不同逆境、不同品种间相互作用有很大关系；Pro含量与不同逆境、不同品种间相互作用以及不同逆境、不同浓度间相互作用都有较大关系。
关键词：棉花幼苗；硫酸镁；复合盐；过氧化物酶；丙二醛；脯氨酸
中图分类号： S562.01文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）02-0059-03
收稿日期：2013-06-12
基金项目：运城学院产学研项目（编号：CY-2012002）。
作者简介：马沛勤（1960—），女，山西运城人，副教授，研究方向为遗传进化。Tel：（0359）2090409；E-mail：peiqinma@163.com。20世纪90年代，我国开始了转基因抗虫棉的研究、开发和利用。前人对抗虫棉的各项研究有陆续的报道，如秦普峰等报道转 Bt基因棉抗铅、镉污染能力较普通棉花强，对修复土壤重金属污染有一定意义[1]；丁志勇等报道抗虫棉的可溶性过氧化氢酶显著高于常规棉[2]；李孝刚等报道转基因抗虫棉的抗黄萎病能力下降[3]，但关于抗虫棉对盐胁迫的研究资料并不多。选用抗虫棉冀丰554、冀丰4号为试验材料，并以普通棉晋棉47为对照，研究其对硫酸镁、复合盐胁迫的适应能力，以期对了解抗虫棉抗盐碱机理、挖掘良种的增产潜力、提高抗虫棉在日益加重的盐渍污染面前的持续效应有所帮助。
1材料与方法
1.1试验材料
试验选用为晋棉47、冀丰4号（抗虫棉）、冀丰554（抗虫棉）为材料，其种子均为市购。
1.2试验设计
采用室内水培的方法，待棉花幼苗长到8 cm后，分别加入不同浓度（0、25、50、75、100 mg/L）的硫酸镁、复合盐（复合盐配比为CaCl2 ∶NaHCO3 ∶MgSO4 ∶KCl ∶NaCl ∶Na2SO4=3 ∶19 ∶5 ∶17 ∶4 ∶5，按运城市盐碱地土样含盐量配置，数据由运城市农业局提供）溶液对其进行胁迫处理，每天更换1次胁迫液，以蒸馏水为对照（0 mmol/L）。3 d后进行3种生理指标的测定。试验设3次重复，取试验数据平均值进行分析。
1.3检测指标及方法
过氧化物酶（POD）活性：采用愈创木酚法进行测定[4]。
丙二醛（MDA）含量：采用硫代巴比妥酸法进行测定[5]。
脯氨酸（Pro）含量：采用比色法进行测定[6]。
1.4数据处理
试验据使用Excel 2003和应用DPS 3.01专业版统计软件进行方差分析，用Duncans法进行多重比较。
2结果与分析
2.1硫酸镁、复合盐对棉花幼苗3种生理指标的影响
试验结果（表1、表2）显示：在试验范围内，3个品种棉花幼苗的POD活性均大于对照，随着硫酸镁、复合盐胁迫浓度的上升，3个品种棉花幼苗的POD活性呈先上升后下降趋势，晋棉47和冀丰554在胁迫浓度75 mmol/L时活性最大，冀丰4号在胁迫浓度50 mmol/L时POD活性最大；3个品种棉花幼苗的MDA和Pro含量随硫酸镁、复合盐胁迫浓度的升高一直上升。
2.2方差分析
表3的方差分析结果显示，棉花幼苗POD活性在逆境×品种、逆境×浓度间差异不显著（P>0.05），在品种间、品种×浓度间存在显著差异（P<0.05），在品种间、浓度间存在极显著差异（P<0.01）。
棉花幼苗MDA含量在逆境×浓度、品种×浓度间差异不显著（P>0.05），在逆境间存在显著差异水平（P<0.05），在品种间、浓度间以及逆境×品种间存在极显著差异水平（P<0.01）。
棉花幼苗脯氨酸含量在逆境×浓度间差异不显著，在逆境×品种、品种×浓度间存在显著差异水平（P<0.05），在逆境间、品种间、浓度间存在极显著差异水平（P<0.01）。
研究结果（表4）显示：棉花幼苗POD活性在冀丰554与晋棉47之间无显著差异，在冀丰4号与晋棉47之间存在5%的显著差异，在冀丰4号与冀丰554之间存在1%的极显著差异。3个品种棉花幼苗的POD活性为冀丰4号>晋棉47≈冀丰554。棉花幼苗MDA含量在冀丰554与冀丰4号之间差异不显著，在晋棉47与冀丰554、与冀丰4号之间存在1%水平的极显著差异。棉花幼苗MDA含量为晋棉47>冀丰554≈冀丰4号。表1硫酸镁、复合盐胁迫下棉花幼苗的POD活性和MDA、Pro含量
指标比较范围晋棉47冀丰554冀丰4号硫酸镁复合盐硫酸镁复合盐硫酸镁复合盐POD活性变化↗↘↗↘↗↘↗↘↗↘↗↘最高值浓度（mmol/L）75 75 75755050 最高值/本底值2.2131.9531.5981.9821.6011.797最高浓度值/本底值1.3701.3091.1881.5481.1381.138MDA含量变化↗↗↗↗↗↗最高值/本底值1.9171.7292.3132.3755.5293.529Pro含量变化↗↗↗↗↗↗最高值/本底值3.2432.3716.4082.7917.5238.716注：表中“↗”“↘”分别表示POD活性和MDA、Pro含量上升与下降。“↗↘”表示先升后降。本底值指表1中对照值。最高值是表1中SOD、POD、Pro表现出的最高值。
2.3多重比较
对具有显著差异的品种间和浓度间进一步进行多重比较见表4、表5。
表5显示，棉花幼苗POD活性在硫酸镁、复合盐浓度50～75 mmol/L之间、25～100 mmol/L之间无显著差异，其余各浓度之间存在1%水平的极显著差异。硫酸镁、复合盐不同浓度下棉花幼苗的POD活性为50 mg/L时≈75 mg/L时>25 mg/L 时≈100mg/L时>0 mg/L时。棉花幼苗MDA含量在硫酸镁、复合盐各处理相邻浓度之间都存在5%显著差异，在对照与其余各浓度之间、25 mmol/L与75 mmol/L、100 mmol/L 之间、50 mmol/L与100mmol/L之间更达到1%的极显著差异。硫酸镁、复合盐不同浓度下棉花幼苗的MDA含量为 100mg/L 时>75mg/L时>50mg/L时>25mg/L
3讨论与结论
3.1硫酸镁与复合盐胁迫对棉花幼苗POD活性的影响
植物对盐胁迫的响应之一就是保护酶活性的变化。POD是植物抗氧化系统中的重要保护酶，负责清除H2O2。盐胁迫下，过剩的活性氧可诱导棉花幼苗细胞内POD等抗氧化酶活性增大，POD活性高低与棉花抗逆性大小成一定的正相关性。但POD调节能力也是有限的，过度胁迫时，过多的活性氧也引起POD活性下降[7-8]。试验范围内，3个品种棉花幼苗的POD活性随着硫酸镁、复合盐处理浓度的上升呈先上升后下降。晋棉47和冀丰554在浓度75 mmol/L时POD活性最大，冀丰4号在浓度50 mmol/L时POD活性最大，说明晋棉47和冀丰554的POD活性对硫酸镁、复合盐胁迫浓度调节范围在75 mmol/L左右，冀丰4号在50 mmol/L左右。浓度升高至100mmol/L时，POD活性虽然下降，但还高于对照，还在棉花幼苗的可忍耐范围内。
3.2硫酸镁与复合盐胁迫对棉花幼苗MDA含量的影响
植物在逆境下产生大量的活性氧，使细胞膜脂发生过氧化作用或脱脂作用，MDA是细胞内膜脂过氧化或脱脂的产物，它反过来又严重地损坏细胞膜系[9]。试验范围内，3个品种棉花幼苗的MDA含量随硫酸镁和复合盐胁迫浓度的升高一直上升，说明硫酸镁和复合盐胁迫浓度越高，对棉花幼苗细胞膜的破坏性越大。
3.3硫酸镁与复合盐胁迫对棉花幼苗Pro含量的影响
脯氨酸的积累是植物对抗盐胁迫而采取的一种保护性措施[10-12]。试验范围内，3个品种棉花幼苗的脯氨酸含量随硫酸镁和复合盐胁迫浓度的升高一直上升，说明棉花幼苗抗渗透胁迫能力不断升高，也说明试验最高浓度100mmol/L在棉花幼苗的可忍耐范围。
3.4棉花幼苗对硫酸镁与复合盐胁迫的耐性
表2显示，硫酸镁胁迫下，晋棉47 POD活性上升最快，下降最慢，MDA含量上升最慢，Pro含量上升最慢，对硫酸镁的耐性最强；冀丰4号POD活性上升最慢，虽然Pro含量上升最快，但MDA含量上升也最快，膜脂损伤最大，对硫酸镁的耐性最低，所以对硫酸镁的耐性晋棉47>冀丰554 >冀丰4号。 复合盐胁迫下，冀丰4号Pro含量上升最快，MDA含量上升也最快，膜脂损伤最大；冀丰554 POD活性上升最快，下降最慢；晋棉47膜脂损伤最小；对复合盐的耐性：3个品种机制不同。
棉花幼苗POD活性在逆境间存在极显著差异，复合盐处理引起的POD活性上升大于硫酸镁；MDA含量在逆境间存在差显著异，硫酸镁处理下MDA含量上升大于复合盐。Pro含量在逆境间存在极显著差异，硫酸镁处理下脯氨酸含量的上升大于复合盐。整体考虑，棉花幼苗对硫酸镁的耐性低于复合盐。
3.5因子互作对3种生理指标的影响
棉花幼苗MDA含量与不同逆境与不同品种间互作有很大关系。棉花幼苗Pro含量与不同逆境与不同品种间相互作用有较大关系、与不同逆境与不同浓度间相互作用有较大关系。
参考文献：
[1]秦普峰，铁柏清，周细红，等. 铅与镉对棉花和水稻萌发及生长的影响[J]. 湖南农业大学学报，2000，26（3）：205-207.
[2]丁志勇，许崇仁，王戎疆. 转Bt基因抗虫棉与常规棉几种同工酶的比较——转基因植物安全性评估生理指标初探[J]. 生态学报，2001（2）：332-336.
[3]李孝刚，刘标，刘蔸蔸，等. 转基因抗虫棉根系分泌物对棉花黄萎病菌生长的影响[J]. 应用生态学报，2009，20（1）：157-162.
[4]李合生. 植物生理生化试验原理和技术[M]. 北京：中国高等教育出版社，2000.
[5]赵世杰，许长成，邹琦，等. 植物组织中丙二醛测定方法的改进[J]. 植物生理学通讯，1994，30（3）：207-210.
[6]张殿忠. 测定小麦叶片游离氨基酸含量的方法[J]. 植物生理学通讯，1990，26（4）：62-65.
[7]裘丽珍，黄有军，黄坚钦，等. 不同耐盐性植物在盐胁迫下的生长与生理特性比较研究[J]. 浙江大学学报：农业与生命科学版，2006，32（4）：420-427.
[8]金明红，冯宗炜，张福珠. 臭氧对水稻叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响[J]. 环境科学，2000，21（3）：1-5.
[9]王荣华，石雷，汤庚国，等. 渗透调节对蒙占冰草幼苗保护系统的影响[J]. 植物学通报，2003，20（3）：330-335.
[10]夏礼如，钱春桃. 复合钠盐胁迫对黄瓜幼苗生长及生理特性的影响[J]. 江苏农业学报，2013，29（1）：147-150.
[11]王邦锡，黄久常，王辉. 不同植物在不同水分条件胁迫下脯氨酸的积累与抗性的关系[J]. 植物生理学报，1992，15（1）：46-51.
[12]李百伟，孙存华，王丹. CaCl2对NaCl胁迫下甘薯幼苗叶片渗透调节物质的影响[J]. 江苏农业科学，2012，40（10）：84-85.