不同盐离子胁迫对翅碱蓬幼苗的甜菜红素影响

张晓宁，洪晓松，朱紫檀，王昊，刘兴，申琪

（辽宁省盐碱地利用研究所，辽宁盘锦 124010）

翅碱蓬（Suaeda salsa）是一年生的草本植物，具有很强的耐盐性，属于典型的盐生植物[1-2]，主要分布于滨海滩涂等地[3]。生长在滨海潮间带的翅碱蓬呈现紫红色，高30~100 cm，呈团伞状[4]。翅碱蓬是未来海水农业中很有希望的一种新作物，对盐碱地及滨海滩涂农业的可持续发展具有重大意义，其中的甜菜红素是翅碱蓬呈现红色的主要色素，是一种水溶性的含氮色素，主要分布于植物的果实、花、无性繁殖器官中[5]。甜菜红素可以增加翅碱蓬的观赏价值，也对生态保护、经济价值以及医疗保健等方面有重要意义[6-10]。目前有关翅碱蓬的学术报道主要集中在抗盐性及种子萌发等方面，对于盐离子胁迫对翅碱蓬中甜菜红素的影响尚未研究[11-12]。该文通过对不同浓度的盐离子胁迫处理，检测翅碱蓬幼苗中甜菜红素的变化，并对翅碱蓬的生理机制进行初步研究。

1 材料与方法

1.1 材料

翅碱蓬种子是2020 年10 月中旬在辽宁省盘锦市红海滩景区（121.3° E，41.2° N）内收集，放入辽宁省盐碱地利用研究所基地温室自然晾晒，11 月通过木棒捶打的方式收集的野生翅碱蓬种子，装入自封袋，冷藏保存。2021年4 月在辽宁省盐碱地利用研究所实验室内进行试验。

1.2 方法

将翅碱蓬种子用清水浸泡12 h，选取10 颗饱满的野生翅碱蓬种子为1 份，共选取51 份，播种于洗净的塑料杯中，杯中盛满洗净的河沙，并使用1/2MS 营养液浇灌，放入恒温箱中培养，培养温度25℃，光照时间14 h，光照强度为200 μmol/（m2·s），相对湿度60%，生长14 d 后分别用NaCl（100、200、300、400 mmol/L）、CaCl2（10、20、30、40 mmol/L）、MgCl2（10、20、30、40 mmol/L）、KCl（10、20、30、40 mmol/L）对翅碱蓬幼苗进行处理，每组处理3 次重复，每2 d浇灌1 次，每次50 mL，共进行5 次后检测翅碱蓬幼苗中甜菜红素含量的变化情况。

取翅碱蓬幼苗的顶端叶片、中部叶片共0.2 g 于液氮下用研磨钵捣碎，分别用20 mL 甲醇浸提30 min，在4℃下用离心机8 000 g，离心10 min，弃去上清液，连续3 次，将下层沉淀用20 mL 纯水浸提30 min，在4℃下用离心机12 000 g，离心10 min 后取上清液，用紫外-可见光分光光度计（756PC，上海光谱仪器厂）于538 nm 测定吸光度，根据甜菜素的消光系数65×106cm2/mol 计算甜菜红素的绝对含量[13-14]。

其中A 表示液体在538 nm 测定吸光值；V 表示甜菜红素提取液的体积（L）；ε 为甜菜素的消光系数65×106cm2/mol；m 表示试验所称量材料的质量（g）；M 为相对分子质量。

1.3 数据分析

使用Excel 测甜菜红素指标的平均值，SPSS 测甜菜红素的方差比较，用Origin 进行柱状图分析。

2 结果

2.1 NaCl 胁迫下对翅碱蓬幼苗中甜菜红素的影响

从图1 可以看出，不同浓度NaCl 胁迫下翅碱蓬幼苗中甜菜红素含量存在明显的差异，随着NaCl 浓度增大甜菜红素含量呈现先增加后减少的趋势，当NaCl 浓度到达300 mmol/L 时甜菜红素含量达到最大值11.3 mg/（g·FW），NaCl 浓度为400 mmol/L 时甜菜红素含量为最小值5.9 mg/（g·FW），NaCl 的4 个浓度中只有400 mmol/L 条件测得的甜菜红素含量低于对照。

图1 不同浓度的NaCl 对翅碱蓬幼苗中甜菜红素含量的影响

2.2 CaCl2 胁迫下对翅碱蓬幼苗中甜菜红素的影响

从图2 可以看出，不同浓度CaCl2胁迫下翅碱蓬幼苗中甜菜红素含量存在明显差异，随着CaCl2浓度增大甜菜红素含量呈现先增加后逐渐减少的趋势，CaCl2浓度为10 mmol/L 时甜菜红素含量达到最大值12.1 mg/（g·FW），当浓度为0 mmol/L 时甜菜红素含量为最小值8.5 mg/（g·FW），CaCl2的4 个不同浓度处理下，测得翅碱蓬幼苗中甜菜红素含量均大于对照。

图2 不同浓度的CaCl2 对翅碱蓬幼苗中甜菜红素含量的影响

2.3 MgCl2 胁迫下对翅碱蓬幼苗中甜菜红素的影响

从图3 可以看出，不同浓度MgCl2胁迫下翅碱蓬幼苗中甜菜红素含量存在明显差异，随着MgCl2浓度增大甜菜红素含量呈现逐渐减少的趋势，MgCl2浓度为0 mmol/L 时甜菜红素含量达到最大值8.5 mg/（g·FW），当浓度为40 mmol/L 时甜菜红素含量为最小值5.6 mg/（g·FW）。

图3 不同浓度的MgCl2 对翅碱蓬幼苗中甜菜红素含量的影响

2.4 KCl 胁迫下对翅碱蓬幼苗中甜菜红素的影响

从图4 可以看出，不同浓度KCl 胁迫下翅碱蓬幼苗的甜菜红素含量存在明显差异，随着KCl 浓度增大翅碱蓬幼苗中检测的甜菜红素含量呈现逐渐减少的趋势，KCl 浓度为0 mmol/L 时甜菜红素含量达到最大值8.5 mg/（g·FW），当浓度为40 mmol/L 时甜菜红素含量为最小值3.7 mg/（g·FW）。

图4 不同浓度的KCl 对翅碱蓬幼苗中甜菜红素含量的影响

3 讨论

Na+、Mg2+、K+、Ca2+作为盐生植物所必需的微量元素[15]，对翅碱蓬幼苗中甜菜红素含量的影响也较大。适当增加Na+浓度对翅碱蓬中甜菜红素含量的增加有促进作用，当浓度到达300 mmol/L 时甜菜红素含量为最大，因为NaCl可以促进盐生植物肉质化，积攒细胞液内容物，增加渗透压，促进水分及养分的吸收，从而有利于翅碱蓬幼苗中甜菜红素的生成[16]。适当增加Ca2+浓度对翅碱蓬幼苗中甜菜红素含量的增加有促进作用，当CaCl2浓度为10 mmol/L 时，甜菜红素含量达到本次试验中的最高值（12.1 mg/（g·FW），因为Ca2+参与了一系列环境信号（如光照、水分胁迫、温度变化等）的转导，从而促进翅碱蓬幼苗中甜菜红素的生成，增加翅碱蓬幼苗中甜菜红素的测量值[17-19]。Mg2+和K+是植物的营养元素之一，但是当在外界环境中增加Mg2+和K+含量时，对翅碱蓬幼苗中甜菜红素含量起到抑制作用，可能过量的Mg2+和K+导致细胞质膜受损，从而抑制甜菜红素的生成[19-21]。建议适量增加NaCl、CaCl2对翅碱蓬幼苗中甜菜红素的生成有促进作用。