摘要：中國鹽堿地形成，大部分與土壤中碳酸鹽的累計有關(guān)，因而堿化度普遍較高。在鹽堿地再利用過程中，簡單說，可以分為輕鹽堿地、中度鹽堿地和重鹽堿地。利用NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO34種鹽，按不同比例配比，人工模擬鹽堿地中輕鹽堿地鹽堿度、中度鹽堿地鹽堿度和重鹽堿地鹽堿度。

選用耐鹽苜蓿品種金皇后、中度耐鹽苜蓿品種阿爾岡金、敏感苜蓿品種敖漢，分別進(jìn)行鹽堿脅迫實驗；通過非損傷微測技術(shù)檢測苜蓿根系Na+、K+離子流變化，比較輕鹽堿度、中度鹽堿度和重鹽堿度脅迫下3個耐鹽苜蓿品種的離子流速差異。結(jié)果顯示：在鹽堿脅迫下，耐鹽堿品種金皇后Na+離子流速外流速度比中度耐鹽品種阿爾岡金要高，且均表現(xiàn)為外流；敏感品種敖漢在中度鹽堿環(huán)境下由外流轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)流，并出現(xiàn)萎蔫跡象。3個苜蓿品種的K+離子流速都發(fā)生變化，表現(xiàn)為外流，但流速變化各不相同且無明顯的規(guī)律性。所以，在鹽堿抗逆性中紫花苜蓿可以通過Na+離子流速控制來適應(yīng)鹽堿環(huán)境。

干旱、鹽堿等非生物逆境脅迫時常嚴(yán)重影響植物的正常生長發(fā)育,也是導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)的重要環(huán)境因素。植物在長期的進(jìn)化過程中,在分子、細(xì)胞和生理生化水平上均已形成應(yīng)對外界不良環(huán)境的一系列應(yīng)答機制。紫花苜蓿(MedicagosativaL.cv)是世界上分布最廣泛的豆科牧草，也是中國種植面積最大的飼草飼料作物，在發(fā)展畜牧業(yè)生產(chǎn)、改良土壤和保護生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著重要的經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益。目前土壤鹽堿化已成為制約中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要問題，并影響到生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和生物的多樣性。紫花苜蓿作為一種非常重要的豆科牧草，培育抗鹽、抗堿的苜蓿新品種具有重要的現(xiàn)實迫切性。

本實驗利用NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO34種鹽,按不同比例配比,人工模擬鹽堿地中輕鹽堿地鹽堿度、中度鹽堿地鹽堿度和重鹽堿地鹽堿度，選用耐鹽苜蓿品種金皇后、中度耐鹽苜蓿品種阿爾岡金、敏感苜蓿品種敖漢分別進(jìn)行鹽堿脅迫實驗；通過非損傷微測技術(shù)檢測苜蓿根系Na+、K+離子流速變化，比較輕鹽堿度、中度鹽堿度和重鹽堿度脅迫下耐鹽苜蓿品種的差異，該研究可為紫花苜蓿耐鹽堿育種研究提供新的理論支持。

1材料與方法

1.1材料

耐鹽型紫花苜蓿品種：金皇后(God Empress)；中度耐鹽型紫花苜蓿品種：阿爾岡金(Algonquin)；鹽敏感型紫花苜蓿品種：敖漢(Aohan)。

1.2材料培養(yǎng)

1.2.1苜蓿種子萌發(fā)

種子用3%的次氯酸鈉溶液消毒15 min，75%的酒精清洗2~3次。蒸餾水浸種20~24 h后，挑選萌發(fā)一致的種子置于培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)皿中鋪墊單層濾紙，用蒸餾水浸濕濾紙，每天置換濾紙，培養(yǎng)3~5 d后移植。

1.2.2鹽堿混合脅迫處理

鹽堿地利用的簡單分類：輕度鹽堿地pH值為7.1~8.5，中度鹽堿地pH值為8.5~9.5，重度鹽堿地pH值為9.5以上。實驗中用A1組、A2組、A3組分別表示輕度鹽堿地(A1組:V(NaCl):V(Na2SO4):V(NaHCO3):V(Na2CO3)=1:2:1:0,pH值7.77±0.104)、中度鹽堿地(A2組:V(NaCl):V(Na2SO4):V(NaHCO3):V(Na2CO3)=1:9:9:1,pH值8.80±0.043)、重度鹽堿地(A3組:V(NaCl):V(Na2SO4):V(NaHCO3):V(Na2CO3)=1:1:1:1,pH值9.84±0.013)。人工模擬鹽堿地鹽堿濃度混合比見表1。

表1人工模擬鹽堿地鹽堿濃度混合物質(zhì)的量mol

將萌發(fā)一致的紫花苜蓿幼苗移栽花盆，每盆5苗，3次重復(fù)，先用蒸餾水澆灌，一次澆透，每隔2 d澆一次。緩苗30 d后，用不同鹽堿混合溶液進(jìn)行混合脅迫，每盆80 mL鹽堿混合液,分4次澆灌，每次間隔2 d。每隔24 h用PHS-3C型數(shù)字pH計測定流出液的電導(dǎo)率、pH值，連續(xù)測定至pH值基本不變?yōu)橹?盆下流出液體的pH值、鹽分濃度與實驗設(shè)計的要一致)。對照組不處理。處理共計10 d。鹽堿脅迫濃度設(shè)置空白組A0(正常鹽堿度)、A1組(輕度鹽堿度)、A2組(中度鹽堿度)、A3組(重度鹽堿度)。

1.3方法

1.3.1Na+離子流速檢測

Na+離子流速檢測利用非損傷微測系統(tǒng)(YoungerUSA(Xuyue Beijing)NMT Service Center)完成。以非損傷性掃描離子選擇電極技術(shù)獲取進(jìn)出紫花苜蓿根系的Na+離子濃度(mmol·L-1級)、流速及流向信息。離子選擇性電極由玻璃微電極、Ag/AgCl導(dǎo)線、電解質(zhì)及液態(tài)離子交換劑(LIX)組成。該電極在待測離子濃度梯度中以已知距dx進(jìn)行兩點測量，可測得兩點的電壓分別為V1、V2,再通過已知的該電極的電壓/濃度校正曲線計算離子的濃度。通過物理學(xué)中的離子/分子擴散定律的數(shù)學(xué)公式：J0=-D*dc/dx，可獲得該離子的流動速率(pmol·cm-2·s-1)。式中，D為離子/分子特異的擴散常數(shù)(cm-2·s-1)。本實驗所用微電極均為旭月公司提供。Na+選擇性微電極前端灌充250 Lm Na+離子的液態(tài)交換劑液柱，后端灌充有15～50 mm左右的電解液柱(100 mmol·L-1NaCl)，將電極固定器上的Ag/AgCl絲從電極后面插入，使其與電解液接觸。固體電極作為參比電極。玻璃微電極需要校正后使用，校正斜率在58±3范圍內(nèi)為合格電極，可用于檢測。校正液中Na+的濃度分別設(shè)置為0.1和1 mmol·L-1，其他成分與測試液相同。

幼苗在測量前10 min轉(zhuǎn)移到裝有測試液(0.1mmol CaCl2，0.1mmol KCl，0.5 mmol NaCl，0.2 mmol Na2SO4，0.3 mmol MES，pH值5.8)的測試盒中平衡。測試時，將幼苗根系置于測試液中，用小玻璃塊將測試部位固定壓好。測量區(qū)域是位于距離根尖300~400 um的根系根毛區(qū)。將電極尖端置于距離根表10 Lm處作為原點，在垂直于根表面的方向進(jìn)行兩點移動，測量兩點電壓差，兩點移動距離為30 Lm(如圖1)。每個樣品穩(wěn)定測量10 min。

圖1非損傷性掃描離子選擇電極測試圖①微電極；②根尖端距離；③電極移動方向。

所測結(jié)果利用校正得到的Nernst slope將測量兩點之間電壓差換算成離子濃度差。再將結(jié)果代入Fickcs第一擴散定律，就可獲得該離子的流動速率(pmol·cm-2·s-1)。在試驗中，流速計算利用Mage flux軟件(YoungerUSA Sc.i&Tech.Corp.,USA)完成。在凈離子流的計算過程中，基本上認(rèn)為根表面離子流運動符合圓柱擴散幾何模型。

1.3.2K+離子流速檢測

K+離子流速的測定方法與Na+離子流速的測定方法相同。