碱胁迫对不同基因型培忠杉苗木生理生化特性的影响.pdf

Vol.44 No.1Jan.2024第 44 卷 第 1 期2024 年 1 月中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Journal of Central South University of Forestry&Technologyhttp:/收稿日期：2023-02-23基金项目：江苏省林业科技创新与推广项目（LYKJ202221）；上海市绿化和市容管理局科技攻关项目（G191207）；江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD）。第一作者：邱雨后（），硕士研究生。通信作者：史锋厚（），高级实验师，硕士研究生导师。引文格式：邱雨后,陈金玲,谢敏譞,等.碱胁迫对不同基因型培忠杉苗木生理生化特性的影响 J.中南林业科技大学学报,2024,44(1):97-108.QIU Y H,CHEN J L,XIE M X,et al.Effects of alkali stress on physiology and biochemistry of different genotypes seedlings of Taxodiomera peizhongiiJ.Journal of Central South University of Forestry&Technology,2024,44(1):97-108.碱胁迫对不同基因型培忠杉苗木生理生化特性的影响邱雨后1，陈金玲1，谢敏譞1，史锋厚1，张于卉2，孙 燕3，尹中明2，沈永宝1（1.南京林业大学 a.林学院；b.南方现代林业协同创新中心，江苏 南京 210037；2.上海市林业总站，上海 静安 200072；3.江苏农牧科技职业学院，江苏 泰州 225300）摘 要：【目的】评价不同基因型培忠杉苗木的耐碱能力，研究其在碱胁迫环境中苗木生理生化指标的变化，为培忠杉苗木耐碱机理研究和苗木推广应用提供参考依据。【方法】以不同基因型（S1、S2、S3、S4 和 S5）培忠杉 2.5 年生扦插容器苗为试验材料，采用不同碱性盐溶液（pH 值 7、pH 值 8、pH 值 9 和 pH 值 10）浸泡容器育苗基质，测定分析各处理条件下苗木叶片的相对电导率、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、丙二醛（MDA）含量、叶绿素含量及叶绿素 a/b 的动态变化过程。【结果】不同基因型、不同碱处理以及基因型与碱处理的交互作用对培忠杉苗木叶片相对电导率、可溶性糖含量、超氧化物酶（SOD）活性、丙二醛（MDA）含量、叶绿素含量的影响以及基因型和基因型与碱处理的交互作用对培忠杉苗木叶绿素 a/b 比值的影响均达到极显著水平（P 0.01）。随着碱处理时间的延长，S1、S3和S5基因型培忠杉苗木叶片相对电导率、可溶性糖含量、SOD 活性、MDA 含量、叶绿素含量及叶绿素 a/b 均呈先上升后下降的变化趋势。在碱处理 57 d 时，pH 值 10 盐溶液处理条件下的 5 种基因型苗木叶片相对电导率、SOD 活性、MDA 含量均显著高于对照处理，但 5 种基因型苗木之间叶片叶绿素含量、叶绿素 a/b 值的差异并不显著。采用模糊数学隶属函数值法综合分析不同基因型苗木耐碱能力为 S5 S4 S3 S1 S2。【结论】在碱胁迫处理条件下，不同基因型培忠杉苗木可以通过调节自身生理状态快速应对碱胁迫，但不同基因型培忠杉苗木的耐碱能力存在差异，表现在生理生化指标动态变化的差异。同时，用模糊数学隶属函数值法综合评价得出 S5 基因型苗木的耐碱能力最强。关键词：培忠杉；基因型；碱胁迫；生理生化中图分类号：S718.43 文献标志码：A 文章编号：1673-923X(2024)01-0097-12Effects of alkali stress on physiology and biochemistry of different genotypes seedlings of Taxodiomera peizhongiiQIU Yuhou1,CHEN Jinling1,XIE Minxuan1,SHI Fenghou1,ZHANG Yuhui2,SUN Yan3,YIN Zhongming2,SHEN Yongbao1(1.a.College of Forestry;b.Co-Innovation Center for Sustainable Forestry in Southern China,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,Jiangsu,China;2.Shanghai Forestry Station,Jingan 200072,Shanghai,China;3.Jiangsu Agri-animal Husbandry Vocational College,Taizhou 225300,Jiangsu,China)Abstract:【Objective】This research investigated the effects of alkali stress on physiology and biochemistry of different genotypes of Taxodiomera peizhongii seedlings,to evaluate the alkali tolerance ability of different genotypes of seedlings,and provide reference basis for the study of alkali tolerance mechanism and the promotion and application of T.peizhongii seedlings.【Method】The experiment used 2.5-age-old cuttage container seedlings of different genotypes of T.peizhongii(S1,S2,S3,S4 and S5)as materials,which were treated with different concentrations alkaline salt solution(pH8,pH9 and pH10).The physiology indicators were measured to analyze the alkali tolerance ability among five genotypes of T.peizhongii such as the content of relative conductivity,soluble sugar content,SOD activity,MDA content,chlorophyll content and chlorophyll a/b.The alkali tolerance of five genotypes was comprehensively Doi:10.14067/ki.1673-923x.2024.01.010邱雨后，等：碱胁迫对不同基因型培忠杉苗木生理生化特性的影响98第 1 期土壤盐碱化是威胁农林业生产的全球性环境问题，盐碱土的形成受气候、地下水、植被、不合理耕作等多种自然因素和人为因素的影响1。盐碱化对于农林业生产的影响主要表现在两方面，一方面是对植物体的直接胁迫伤害，另一方面是通过影响土壤结构和理化性质，导致植物对水分和矿质营养吸收困难所产生的间接伤害，而且其对土壤的影响效果具有累积性特点，这是导致土壤盐碱化逐渐加重的重要原因。盐碱化对于植物体的危害主要是造成植物生理干旱，在碱性环境尤其是较高的 pH 值环境中，不仅细胞膜结构受到损伤，植物体内正常的生理代谢也会受到影响。细胞结构受损和代谢紊乱使得植物体逐渐受到伤害，伤害积累导致植物趋向死亡2。开展植物耐碱性研究对于揭示不同植物应对碱胁迫的机制和筛选耐碱性植物具有重要意义。培忠杉 Taxodiomera peizhongii 是我国自主培育的优良林木杂交种，该树种具有树形优美、生长速度快、落叶期短、耐潮湿和盐碱等特性，在沿海沿江地区具有广阔的开发利用前景3。目前，对于培忠杉苗木抗性研究主要集中在盐胁迫、涝渍方面4-5，但有关该苗木耐碱性研究却鲜有报道。本研究以不同基因型的培忠杉扦插容器苗为试验材料，采用碱性盐溶液浸泡育苗基质以调节pH值，模拟碱胁迫环境，系统研究碱胁迫条件下苗木生理生化指标的动态变化，比较不同基因型苗木的耐碱性，为培忠杉苗木耐碱机理研究和推广应用提供参考。1 材料与方法1.1 试验材料试验所用不同基因型（S1、S2、S3、S4 和S5）培忠杉苗木由上海市林业总站提供，苗木基因型通过 ISSR 标记技术筛选。苗木为 2.5 年生扦插容器苗，苗木规格基本一致，苗高 65 78 cm，地径 1.2 1.5 cm。育苗容器为圆柱形无纺布容器（直径 20 cm 高度 20 cm）；育苗基质由泥炭珍珠岩有机肥园土以体积比 3322 均匀混合而成。1.2 试验设计碱胁迫试验于 2019 年 79 月在南京林业大学生物技术大楼温室进行，温室使用空调控温至25 左右。试验采用双因素随机区组设计，设置 pH 值7（CK）、8、9、10 共 4 种碱处理和 5 个基因型，每个处理 6 株苗木，重复 3 次，总计 360 株苗木。使用 Na2CO3和 NaHCO3溶液按照不同比例分别配制成 pH 值 8、9、10 的碱性盐溶液，使用不同 pH值的碱溶液分别浸泡容器苗基质，浸泡 1 h 后捞出并沥干水分，待苗木需要浇水时再浸泡入碱溶液，直至将基质 pH 值分别调节至 8、9 和 10，对照组苗木使用去离子水浸泡苗木基质。后续苗木养护管理过程中，每隔 7 d 每盆苗木浇灌 300 mL 去离子水，用小桶收集从育苗容器底部流出的水并再次浇灌进入基质。培忠杉苗木经碱处理1 d后采样，此后每隔7 d取样一次，29 d后每隔14 d采样一次，共采样 7 次。在各处理中分别采集全部苗木的中部枝条约 20 g 叶片作为测试样品，存放于-80 冰箱内备用。1.3 测定指标及方法叶片相对电导率采用电导仪法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法测定，超氧化物歧化酶evaluated by membership function method.【Result】The effects of different genotypes,different alkali treatments,and the interaction of genotypes and alkali on the relative electrical conductivity,soluble sugar content,SOD activity,MDA content,chlorophyll content,genotype and the interaction between genotype and alkali on the chlorophyll a/b ratio T.peizhongii reached an extremely significant difference(P 0.01).With the extension of treatment time,the relative conductivity,soluble sugar content,SOD activity,MDA content,chlorophyll content and chlorophyll a/b of S1,S3 and S5 genotypes of T.peizhongii seedlings increased first and then decreased under alkali treatment.After 57 days of treatment,the relative conductivity,SOD activity and MDA content of the leaves of the five genotypes of T.peizhongii under pH10 treatment were significantly higher than those under CK treatment,but the chlorophyll content and chlorophyll a/b value of the leaves of the five genotypes were not significantly different.Integrated analysis of fuzzy membership function values showed that the relationship of alkali resistance of five genotype was:S5 S4 S3 S1 S2.【Conclusion】Different genotypes seedlings of T.peizhongii regulated their physiology to cope with alkali stress quickly under different alkali stress treatment.However,there were differences in the alkaline resistance of different genotypes of T.peizhongii seedlings,which were reflected in the differences in dynamic changes of physiological and biochemical indicators.Meanwhile,the comprehensive evaluation of the physiological index test results showed that the S5 genotype seedlings had the strongest alkali resistance.Keywords:Taxodiomera peizhongii;genotype;alkaline stress;physiological and biochemical99中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷（SOD）活性采用氮蓝四唑法测定，叶绿素含量采用分光光度计法测定，具体测定方法参照植物生理生化实验原理与技术6。1.4 数据处理采用 Excel 2016 和 SPSS 21 软件对试验数据进行统计分析。采用模糊数学隶属函数值法7对不同基因型培忠杉苗木进行耐碱能力综合评价。将各项评价指标换算成隶属函数值，然后对各项指标的隶属函数值进行累加，求取平均值以评定植物的耐碱能力。平均值越大，说明耐碱能力越强，隶属函数（X(m)）计算方法如下：如果某一指标与耐碱能力呈正相关关系时，则按公式（1）计算，如果某一指标与耐碱能力呈负相关关系时，则按公式（2）计算。()minmaxmin()/()XXXXXm=；（1）()minmaxmin1()/()XXXXXm=。（2）式中：X 为某一指标的测定值；Xmax为某一指标测定值中的最大值；Xmin为某一指标测定值中的最 小值。2 结果与分析2.1 碱处理对不同基因型苗木膜系统稳定性的 影响2.1.1 碱处理对不同基因型苗木相对电导率的影响相对电导率是衡量细胞膜稳定性的重要指标，在逆境胁迫过程中，相对电导率的变化可以反映细胞膜系统受损伤的程度8。由表1可知，基因型、碱处理以及基因型与碱处理的交互作用对培忠杉苗木叶片相对电导率的影响均达到了极显著水平（P 0.01），说明在不同 pH 值碱处理条件下，不同基因型苗木叶片膜系统受损伤的程度存在较大差异。表 1 培忠杉苗木生理生化指标方差分析结果Table 1 ANOVA for the physiological and biochemical indexes of T.peizhongii seedling指标Index基因型Genotype碱处理Alkali treatment基因型 碱处理GenotypeAlkali treatmentF P FPFP相对电导率 Relative conductivity252.677*0.000143.499*0.00065.342*0.000MDA 含量 Malondialdehyde contents186.178*0.000295.470*0.00019.844*0.000可溶性糖含量 Soluble sugar contents132.793*0.000436.304*0.00025.288*0.000SOD 酶活性 Superoxide dismutase activity114.306*0.000688.727*0.00022.615*0.000叶绿素含量 Chlorophyll contents17.256*0.0007.155*0.0003.514*0.000叶绿素 a/b 值 Chlorophyll a/b values10.205*0.0001.0010.3936.765*0.000*表示差异显著（P 0.05），*表示差异极显著（P 0.01）。*indicates significant difference(P 0.05),*indicates extremely significant difference(P 0.01).由图 1 可知，在不同碱处理条件下，不同基因型苗木叶片相对电导率变化并不相同。随着碱处理时间的延长，S1、S3 和 S5 基因型苗木叶片相对电导率整体上均呈现出先上升后下降的变化趋势，且均在碱处理第 8 15 天达到峰值。在 pH 值 10 碱处理条件下，S2 基因型苗木相对电导率呈现出先升高后降低再升高的变化趋势，但该基因型苗木在其他碱处理条件下整体表现为先上升后下降的变化趋势。在 4 种碱处理条件下，S4 基因型苗木的相对电导率总体呈现逐渐升高的变化趋势。碱处理第 57 天时，在 pH 值 10 碱处理条件下，S1、S2、S4、S5 基因型苗木叶片相对电导率均极显著高于其他 3 种碱处理（P 0.01），且比CK 处理分别增高了 18.13%、20.23%、11.00%、14.05%。在 pH 值 10 和 9 碱处理条件下，S3 基因型苗木叶片相对电导率之间的差异不显著（P 0.05），但却极显著高于 CK 处理（P 0.01）。在 pH 值 8 碱处理条件下，S4 基因型苗木叶片相对电导率极显著高于其他基因型苗木（P 0.01），但其他基因型苗木之间的差异并不显著（P 0.05）。在 pH 值 9 碱处理条件下，S1 和 S4 基因型苗木叶片相对电导率极显著高于其他 3 个基因型苗木（P 0.01）。在 pH 值 10 碱处理条件下，S1、S2、S4 基因型苗木相对电导率极显著高于其他基因型苗木（P 0.01），且 S3 基因型苗木叶片相对电导率最低。随着 pH 值的升高，所有基因型培忠杉苗木叶片相对电导率均显著升高，碱胁迫对于苗木叶片细胞膜系统的损伤加剧；在碱处理前期，苗木叶片相对电导率均快速增大，这是植物在遭受逆境胁迫时的应激反应，但不同基因型苗木在后续碱处理过程中却表现出了较大差异，说明不同基因型苗木细胞膜系统在遭受不同酸碱邱雨后，等：碱胁迫对不同基因型培忠杉苗木生理生化特性的影响100第 1 期度逆境胁迫时的反应存在差异。2.1.2 碱处理对不同基因型苗木丙二醛（MDA）含量的影响在逆境胁迫条件下，植物细胞膜系统受到自由基的破坏，膜脂过氧化会产生 MDA，其含量在一定程度上可以反映膜系统受伤害的程度9。由表1 可知，基因型、碱处理以及基因型与碱处理的交互作用对培忠杉苗木叶片丙二醛（MDA）含量的影响均达到了极显著水平（P 0.01），说明在不同碱胁迫条件下，不同基因型培忠杉苗木膜系统受到的破坏程度存在差异，膜脂过氧化产物 MDA积累量也存在较大差异。由图 2 可知，在 pH 值 8、9、10 碱处理条件下，随着处理时间的延长，S1、S3、S4、S5 基因型培忠杉苗木叶片 MDA 含量整体上呈现先升高后降低的变化趋势，S2 基因型苗木 MDA 含量却先升高后降低再升高。碱处理第 57 天时，在 3 种碱处理环境中的S1、S2、S3 和 S5 基因培忠杉苗木叶片 MDA 含量均高于 CK 处理；在 pH 值 9 和 10 处理条件下，S4 基因型苗木叶片 MDA 含量均极显著高于 CK处理（P 0.01），该基因型苗木 MDA 含量在pH 值 8 处理条件下虽然低于 CK 处理，但两者之间并无显著差异（P 0.05）。在 pH 值 10 处理条件下，S1、S2、S4、S5 基因型苗木叶片 MDA含量均极显著高于 CK 处理（P 0.01），分别比CK 处理高 54.79%、130.57%、72.79%、75.45%；S3 基因型苗木 MDA 含量显著高于 CK 处理（P 0.05），比 CK 处理高 25.94%。在 3 种碱处理条件下，S1 和 S3 基因型苗木 MDA 含量均极显著低于 S2 和 S5 基因型苗木（P 0.01），且 S3 基因型苗木 MDA 含量均最低，而 S2 基因型苗木叶片MDA 含量均最高。在遭受碱胁迫后，不同基因型苗木膜系统受伤害程度存在差异，不同基因型苗木忍耐碱胁迫的能力也存在差异；在 pH 值较高的碱胁迫环境中，苗木叶片 MDA 含量增加，膜系统受伤害的程度较深。2.2 碱处理对不同基因型苗木可溶性糖含量的 影响当遭受逆境胁迫时，植物可以通过调节包括可溶性糖在内的渗透调节物质来保持细胞渗透压，以维持系统的正常生理代谢，可溶性糖含量的变化可以反映植物应对逆境胁迫的能力10。由表 1可知，基因型、碱处理以及基因型与碱处理的交互作用对培忠杉苗木叶片可溶性糖含量的影响均达到了极显著水平（P 0.01），说明在碱胁迫条件下，不同基因型培忠杉苗木自身调动渗透调节物质的能力存在较大差异。图 1 培忠杉苗木叶片相对电导率的动态变化Fig.1 Dynamic change of relative conductivity in leaves of T.peizhongii seedling101中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷由图 3 可知，随着碱处理时间的延长，S1、S2、S3、S5基因型培忠杉苗木叶片可溶性糖含量整体均呈现出先升高后降低的变化趋势。在 pH 值 8 碱处理条件下，S4 基因型苗木叶片可溶性糖含量图 2 培忠杉苗木叶片 MDA 含量的动态变化Fig.2 Dynamic change of MDA contents in leaves of T.peizhongii seedling图 3 培忠杉苗木可溶性糖含量的动态变化Fig.3 Dynamic change of soluble sugar contents in leaves of T.peizhongii seedling邱雨后，等：碱胁迫对不同基因型培忠杉苗木生理生化特性的影响102第 1 期先升高后降低，而该基因型苗木在 pH 值 9 和 10碱处理条件下却呈现出先升高后降低再升高的变化趋势，CK 处理苗木可溶性糖含量则呈现出平稳下降的变化趋势。碱处理第 57 天时，S3、S4、S5 基因型培忠杉苗木叶片可溶性糖含量在 3 种碱处理条件下均高于 CK 处理，在 pH 值 10 碱处理条件下，3 个基因型苗木可溶性糖含量分别比 CK 处理高 10.99%、35.20%、42.08%，其中，在 pH 值 9、10 处理条件下，S4、S5 基因型苗木可溶性糖含量均极显著高于 pH 值 8 碱处理和 CK 处理（P 0.01）。在不同碱处理条件下，S1 基因型苗木叶片可溶性糖含量与 CK 处理之间的差异不显著（P 0.05）。在pH 值 8 处理条件下，S4 和 S5 基因型苗木可溶性糖含量均极显著低于其他基因型苗木（P 0.01），S2 基因型苗木可溶性糖含量最高。在 pH 值 9 处理条件下，S1 和 S5 基因型苗木叶片可溶性糖含量极显著高于其他基因型苗木（P 0.01），S2 基因型苗木可溶性糖含量最低。在 pH 值 10 处理条件下，S5 基因型苗木可溶性糖含量均极显著高于其他基因型苗木（P 0.01），S2 基因型苗木叶片可溶性糖含量最低。在遭受碱胁迫时，不同基因型培忠杉苗木均可以通过可溶性糖的积累以应对胁迫环境；在碱胁迫前期，苗木可溶性糖变化的幅度较大，但后期逐渐趋于平稳；在不同碱胁迫环境中，不同基因型苗木可溶性糖含量的变化存在较大差异。2.3 碱处理对不同基因型苗木超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响SOD 是植物酶保护系统中的重要酶，具有清除活性氧和自由基的作用，可作为植物抵抗逆境胁迫的指示性酶类物质11。由表 1 可知，基因型、碱处理以及基因型与碱处理的交互作用对培忠杉苗木叶片 SOD 活性的影响均达到了极显著水平（P 0.01），说明在不同碱胁迫环境中，不同基因型培忠杉苗木自身酶保护系统反应存在较大差异，体现了不同基因型苗木清除自由基能力的 差异。由图 4 可知，在 3 种碱处理条件下，随着处理时间的延长，S1、S2、S5 基因型培忠杉苗木叶片SOD活性整体均呈现先升高后降低的变化趋势；在 pH 值 9 和 10 处理条件下，S3 和 S4 基因型苗木 SOD 活性均呈现先升高后降低再升高的变化趋势；在 pH 值 7 环境中，所有基因型苗木 SOD 活性变化则比较平缓，无较大波动。图 4 培忠杉苗木叶片 SOD 活性的动态变化Fig.4 Dynamic change of SOD activity in leaves of T.peizhongii seedling103中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷碱处理第 57 天时，3 种碱处理环境中的 S1、S3 和 S5 基因型培忠杉苗木叶片 SOD 活性均高于CK 处理。在 pH 值 8 处理条件下，S2 和 S4 基因型苗木叶片 SOD 活性均低于 CK 处理，S4 基因型苗木 SOD 活性与 CK 处理之间的差异达到了极显著水平（P 0.01），但 S2 基因型苗木与 CK处理之间的差异并不显著（P 0.05）。在 pH值 9 和 10 处理条件下，S2 和 S4 基因型苗木叶片SOD 活性均高于 CK 处理。在 pH 值 10 处理条件下，所有基因型苗木叶片 SOD 活性均高于 CK 处理，分 别 高 5.09%、3.49%、25.33%、13.07%、25.26%，其中，S3、S4、S5 基因型苗木叶片 SOD活性极显著高于 CK 处理（P 0.01）。在 3 种碱处理条件下，S3 和 S5 基因型苗木叶片 SOD 活性均极显著高于 S2 和 S4 基因型苗木（P 0.01）；在 pH 值 8 处理条件下，S4 和 S2 基因型苗木叶片SOD 活性最低；在 pH 值 9 和 10 处理条件下，S1和 S2 基因型苗木叶片 SOD 活性最低。在受到碱胁迫时，培忠杉苗木 SOD 活性升高以应对胁迫环境，苗木 SOD 活性随着碱性胁迫的加剧而增强；不同基因型苗木 SOD 活性变化存在较大差异，体现出不同基因型苗木耐碱性的差异。2.4 碱处理对不同基因型苗木叶绿素含量及比值的影响2.4.1 碱处理对不同基因型苗木叶绿素含量的影响叶绿素是植物进行光合作用的一类主要绿色色素，在遭受逆境胁迫时，植物叶绿素会发生降解，影响光合作用，其含量在某种程度也可以反映植物受到伤害的程度12。由表 1 可知，基因型、碱处理以及基因型与碱处理的交互作用对培忠杉苗木叶片叶绿素含量的影响均达到了极显著水平（P 0.01），说明在不同碱胁迫条件下，不同基因型苗木光合系统以及叶绿素受到胁迫伤害的程度存在较大差异。由图 5 可知，随着碱处理时间的延长，所有基因型苗木叶片叶绿素含量整体上均呈现先升高后降低的变化趋势，并且在 pH 值 8、9 和 10 处理条件下，5 个基因型苗木叶片的叶绿素含量均在碱处理 8 15 d 达到最大值。碱处理第 57 天时，在pH 值 8、9 和 10 处理条件下，S1、S2、S3 和 S4基因型培忠杉苗木叶片叶绿素含量均与 CK 处理无显著差异（P0.05）。在pH值9和10处理条件下，S5 基因型苗木叶片叶绿素含量极显著高于 CK 处图 5 培忠杉苗木叶片叶绿素含量的动态变化Fig.5 Dynamic change of chlorophyll contents in leaves of T.peizhongii seedling邱雨后，等：碱胁迫对不同基因型培忠杉苗木生理生化特性的影响104第 1 期理（P 0.01），但该基因型苗木叶绿素含量在pH 值 8 处理条件下与 CK 处理之间的差异不显著（P 0.05）。在 pH 值 8 处理条件下，所有基因型苗木叶片叶绿素含量之间的差异均不显著；在pH 值 9 和 10 处理条件下，S5 基因型苗木叶片叶绿素含量均显著高于其他基因型苗木（P 0.05）。在碱胁迫条件下，不同基因型培忠杉苗木叶绿素含量会产生变化，S5 基因型苗木与其他基因型苗木之间差异较大，但其他 4 种基因型苗木之间的差异较小。2.4.2 碱处理对不同基因型苗木叶绿素 a/b 值的 影响叶绿素 a 和叶绿素 b 在光合作用中发挥重要作用，叶绿素 a/b 比值可以反映植物光能利用效率，该比值可在一定程度上衡量植物的抗逆性13。由表 1 可知，基因型以及基因型与碱处理的交互作用对培忠杉苗木叶绿素 a/b 值的影响均达到极显著水平（P 0.01），但碱处理对其无显著影响（P 0.05），说明碱处理并未影响苗木光能利用效率，但不同基因型苗木之间叶绿素 a/b 比值存在较大差异。由图 6 可知，随着碱处理时间的延长，所有基因型培忠杉苗木叶片叶绿素 a/b 值基本呈现“M”形变化趋势，并且均在碱处理第 22 天时到达最小值。碱处理第 57 天时，不同 pH 值环境中的所有基因型培忠杉苗木叶片叶绿素 a/b 值之间均无显著差异（P 0.05）。在 pH 值 8 处理条件下，S1 基因型苗木叶片叶绿素 a/b 值显著高于 S4 基因型（P 0.05），但与其他 3 个基因型之间无显著差异（P 0.05）。在 pH 值 9 处理条件下，S1 和S2 基因型苗木叶绿素 a/b 值极显著高于 S3 基因型（P 0.01），但与其他 2 个基因型苗木之间无显著差异（P 0.05）。在 pH 值 10 处理条件下，S2 基因型苗木叶片叶绿素 a/b 值显著高于 S4 基因型（P 0.05），其他 3 个基因型苗木之间无显著差异（P 0.05）。在碱胁迫环境中，不同基因型苗木叶绿素 a/b 值波动变化，不同基因型苗木之间叶绿素 a/b 值存在较大差异，但不同碱处理之间的苗木叶绿素 a/b 值无显著性差异。图 6 培忠杉苗木叶片叶绿素 a/b 值的动态变化Fig.6 Dynamic change of chlorophyll a/b value in leaves of T.peizhongii seedling2.5 不同基因型培忠杉苗木耐碱能力综合评价植物的抗逆性是一个由多因素控制的复杂性状，综合多个指标更能全面反映植物的抗逆能力。目前，模糊数学隶属函数法被普遍应用于植物抗逆性评价，这种方法采用 Fuzzy 数学中隶属函数对植物各个测试指标的隶属数值进行累加，求取平均值以评定植物的抗逆性7。本研究中经碱处理后的苗木均未出现死亡现105中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷象，说明培忠杉苗木具有一定的耐碱能力。现使用模糊数学隶属函数法，对碱处理条件下 5 个基因型培忠杉苗木的 6 个生理指标的隶属函数加权平均值进行计算，综合评价不同基因型苗木的耐碱能力。各测试指标综合性评价分析结果（表 2）表明，不同基因型苗木的耐碱能力强弱排序为 S5 S4 S3 S1 S2，即 S5 基因型苗木的隶函数值平均值最大，综合耐碱能力最强，S2 基因型苗木的隶函数值平均值最小，综合耐碱能力 最弱。表 2 培忠杉苗木耐碱性综合评价Table 2 Comprehensive evaluation of T.peizhongii seedling tolerant to alkaline stress基因型Genotype隶属函数值 Membership function value相对电导率-Relative conductivity-可溶性糖含量+Soluble sugar content+MDA 含量-MDA content-SOD 酶活性+SOD activity+叶绿素含量+Chlorophyll content+叶绿素 a/b 值+Chlorophyll a/b value+平均值Average耐碱能力排序Alkaline resistance rankingS10.520.360.540.600.560.440.504S20.580.400.540.450.420.520.485S30.620.640.500.550.380.580.553S40.490.510.500.590.560.700.562S50.640.570.500.620.640.450.571“+”表示该指标与耐碱性呈正相关，“-”表示该指标与耐碱性呈负相关。“+”indicates that the index is positively correlated with alkaline resistance,“-”indicates that the index is negatively correlated with alkaline resistance.3 讨 论碱胁迫作为逆境胁迫的一种形式，其对于植物体的伤害与其他逆境伤害的机理具有相似之处。碱胁迫会使植物体内积累大量活性氧，导致膜脂过氧化，产生 MDA，破坏膜系统完整性和细胞结构，导致电解质外渗，相对电导率升高14。碱胁迫也会促使植物叶绿体和类囊体结构遭到损害，导致光合色素降解，影响植物的光合作用15。在碱胁迫条件下，植物体内渗透调节系统和抗氧化酶系统会积极响应，相关渗透调节物质的积累和抗氧化酶活性的增强可以部分消减逆境所产生的毒害作用，增加植物的耐碱性16。碱胁迫在细胞结构和功能方面的迫害性逐渐累积，使得植物体内的正常生理代谢受到影响，逐渐伤及植物体各器官，导致植物生长逐渐衰弱甚至死亡。3.1 碱胁迫对培忠杉苗木膜系统的伤害植物细胞膜具有重要的生理功能，它可以维持稳定代谢的胞内环境，又能调节和选择物质进出细胞。逆境胁迫常破坏膜系统的稳定性，使得膜透性增大，积累的自由基导致膜脂过氧化，相对电导率和 MDA 含量是指示膜系统完整性和受损伤程度的重要指标17-19。本研究中，随着碱处理pH 值的增大，不同基因型培忠杉苗木叶片相对电导率均逐渐升高，苗木细胞膜系统受伤害程度逐渐加重。随着碱处理时间的延长，S1、S3 和 S5 基因型苗木相对电导率整体表现为先升高后降低的变化趋势，这与徐晓雪16对高粱 Sorghum bicolor幼苗的研究结果相似。在 pH 值 8、9 和 10 处理条件下，所有基因型苗木 MDA 含量均高于同时期CK 处理，说明碱胁迫致使培忠杉苗木体内 MDA含量增加，碱胁迫对于膜系统已经产生伤害，加剧了膜脂过氧化。随着碱处理时间的延长，S1、S3、S4、S5 基因型苗木 MDA 含量表现出先升高后降低的变化趋势，这与韩丽霞等20对流苏树Chionanthus retusue幼苗耐盐碱性的研究结果相似。在遭受逆境胁迫后，培忠杉苗木膜系统受到伤害，导致膜透性增大，相对电