土壤盐渍化是重要的资源与环境问题，盐胁迫能够影响植物生长、作物产量和粮食安全[1-2]。寻求合适的作物在盐渍地种植可以增加作物及饲草产量，合理利用并改良盐渍化土地，是解决此矛盾的重要措施[2]。高丹草（Sorghum bicolor × Sorghum sudanense）为高粱与苏丹草种间杂交产生的杂种类型（2n=2x=20），属于高光效C4植物[3]。因高粱具有茎粗、叶宽的优点，苏丹草具有分蘖及再生能力强等特性，使高丹草具有明显的杂种优势[4]，具体表现为生长速度快、再生性强、耐盐、抗旱、耐倒伏、饲草产量高、品质好等[5-6]，可多次青刈饲喂家畜，也可青贮及调制优质青干草，是重要的一年生优良饲草[7-8]。因此，深入研究高丹草耐盐特性，对提高其盐渍地产质量、逐步推进盐渍地高丹草种植、改良和合理利用盐渍地等工作具有重要意义。目前，关于高丹草的研究报道多集中于栽培[9]、贮藏加工[10-11]、杂交优势机制[12]、干旱生理响应及耐旱品种筛选[4,13]等方面，在耐盐品种的筛选及盐渍化耕地推广种植等方面的报道相对较少。因此，本研究以耐盐型及盐敏型高丹草品种为材料，对其幼苗进行不同程度的盐胁迫处理，旨在研究盐胁迫对不同耐盐型高丹草生理特性的影响及其耐盐机制，为今后选育耐盐高产的高丹草品种及盐渍地推广应用提供参考。1材料与方法1.1供试材料试验供试品种由内蒙古农业大学农学院饲用作物生理实验室提供。于2018年在内蒙古农业大学试验基地，利用高粱不育系与不同类型的苏丹草进行杂交，从26个有效杂交组合中获得F1代高丹草种子，经过耐盐萌发试验筛选出2个耐盐品种ZJZ8号、ZJZ10号和2个盐敏品种ZJZ4号、ZJZ21号。1.2材料处理试验于2019年7月在内蒙古农业大学农学院饲用作物生理实验室进行。挑选颗粒饱满、大小均一的上述供试材料种子，采用10%的NaClO溶液浸泡进行表面消毒20 min，无菌水冲洗3遍，置入培养皿中发芽，待芽苗长度为1 cm左右时，挑选长势一致的种苗移至另一个培养皿，倒入适量Hogland营养液在人工气候箱中培育，气候箱条件设置为28 ℃，12 h光照，12 h黑暗。待幼苗长至3叶1心时进行盐胁迫处理。试验采用在Hogland营养液中添加NaCl溶液的方式进行胁迫处理，设置4个浓度梯度，分别为0（对照）、100 mmol/L（轻度）、200 mmol/L（中度）、300 mmol/L（重度）。每组3次重复，随机区组分布放入人工培养箱。每日更换1次处理液，胁迫4 d，取样测定各项指标。1.3测定指标及方法按照北京索莱宝科技有限公司提供的Solarbio生化试剂盒步骤要求，称取供试材料叶片鲜样，采用可见分光光度法测定过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用紫外分光光度法测过氧化氢酶（CAT）活性；采用可见分光光度法测定游离脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）及丙二醛（MDA）含量，具体方法参照试剂盒说明书进行操作。1.4数据统计与分析试验数据采用Excel 2010软件处理与图表绘制，DPS（V15.10）软件进行差异显著性分析。结果以“平均值±标准误”表示，P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1不同浓度盐胁迫对高丹草幼苗叶片MDA含量的影响（见表1）由表1可知，在盐胁迫下，4个高丹草品种幼苗叶片MDA含量均出现不同程度的积累。随着盐胁迫强度的增加，MDA含量均呈现逐渐增加的趋势，但不同材料在不同胁迫强度下，MDA含量增幅存在一定差异。与对照组相比，耐盐型品种ZJZ8号和ZJZ10号随着盐浓度的增加，MDA含量增幅相对较小（139.33%~455.06%）；盐敏型材料ZJZ21号和ZJZ4号，随着盐浓度的增加，MDA含量增幅相对较大（190.27%~550.0%）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.09.019.T001表1不同浓度盐胁迫对高丹草幼苗叶片MDA含量的影响组别ZJZ8号ZJZ10号ZJZ21号ZJZ4号对照组2.46±0.52c3.74±0.28c2.98±0.54d6.41±0.82c轻度盐胁迫组5.89±1.10b9.51±2.20b8.65±0.58c18.65±1.22b中度盐胁迫组6.48±1.53b10.49±1.47b13.66±1.96b28.38±1.23a重度盐胁迫组13.66±1.49a12.37±1.13a19.37±2.11a29.24±1.78a注：同列数据肩标不同字母表示差异显著（P0.05），相同字母或无字母表示差异不显著（P0.05）；下表同。mmol/g FW与对照组相比，在轻度盐胁迫下，4个高丹草品种叶片MDA含量均显著提高（P0.05）。与轻度盐胁迫相比，在中度盐胁迫下，耐盐型品种叶片MDA含量差异不显著（P0.05），盐敏型品种叶片MDA含量显著提高（P0.05）。在重度盐胁迫下，4个高丹草品种叶片MDA含量均达到最大值，与中度胁迫相比，除ZJZ4号MDA含量差异不显著外，其他3个品种叶片MDA含量均显著提高（P0.05）。2.2不同浓度盐胁迫对高丹草幼苗叶片抗氧化酶系统活性的影响2.2.1不同浓度盐胁迫对高丹草幼苗叶片POD活性的影响（见表2）由表2可知，在盐胁迫下，4个高丹草品种幼苗叶片POD活性均明显增强；随着盐胁迫强度的增加，均表现为先增加后降低的趋势，在中度盐胁迫下达到峰值。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.09.019.T002表2不同浓度盐胁迫对高丹草幼苗叶片POD活性的影响品种ZJZ8号ZJZ10号ZJZ21号ZJZ4号对照组8.58±0.77c19.26±2.72b13.79±1.52c8.92±0.96b轻度盐胁迫组10.65±1.06c21.87±2.41b28.06±1.65b45.65±4.95a中度盐胁迫组105.96±12.09a87.02±8.31a68.00±7.21a50.41±7.01a重度盐胁迫组82.03±7.84b75.13±5.74a29.95±3.68b14.26±1.13b注：每克组织在每毫升反应体系中每分钟A470变化0.01为一个酶活力单位。U/min·g FW各品种间相比，POD活性增幅程度存在差异。耐盐型品种ZJZ8号和ZJZ10号在轻度盐胁迫下，叶片POD活性虽有所增强，但与对照组相比差异不显著（P0.05）；盐敏型品种增幅较大，POD活性显著提高（P0.05）。在中度盐胁迫下，4个高丹草品种POD活性均达到最大值，耐盐型品种POD活性高于盐敏型品种。在重度盐胁迫下，4个高丹草品种POD活性均减弱，除ZJZ10号外，其他品种活性显著降低（P0.05）。其中耐盐型品种POD活性降幅较小，ZJZ8号降幅为22.5%、ZJZ10号降幅为13.7%；盐敏型品种降幅较大，ZJZ21号降幅为55.9%、ZJZ4号降幅为71.7%。2.2.2不同浓度盐胁迫对高丹草幼苗叶片CAT活性的影响（见表3）由表3可知，随着盐胁迫强度增加，4个高丹草品种幼苗叶片CAT活性表现先增高后降低的趋势，但不同品种之间在不同胁迫程度下，CAT活性变化存在差异。耐盐型品种CAT活性基本在中度胁迫下达到峰值，而盐敏型品种在轻度胁迫下即达到峰值。与对照组相比，在轻度盐胁迫下，4个高丹草品种叶片CAT活性显著提高（P0.05），但耐盐型与盐敏型品种间CAT活性变化无明显规律可循。ZJZ21号和ZJZ4号品种CAT活性均随胁迫程度加重而显著降低（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.09.019.T003表3不同浓度盐胁迫对高丹草幼苗叶片CAT活性的影响品种ZJZ8号ZJZ10号ZJZ21号ZJZ4号对照组38.36±4.32d27.78±2.37c31.51±3.63d24.41±2.57b轻度盐胁迫组48.59±5.37c56.95±6.32a64.07±5.27a31.41±2.75a中度盐胁迫组71.47±8.35a56.83±6.35a53.56±6.74b25.75±2.14b重度盐胁迫组52.95±6.36b34.80±2.85b48.38±4.74c21.49±1.98c注：每克组织在反应体系中每分钟催化1 nmol H2O2定义为一个酶活力单位。U/min·mg FW2.2.3不同浓度盐胁迫对高丹草幼苗叶片SOD活性的影响（见表4）由表4可知，在盐胁迫下，4个高丹草品种幼苗叶片SOD活性均表现为不同程度的增强。随着盐胁迫强度的增加，4个品种SOD活性均呈先增高后降低的趋势。耐盐型品种ZJZ8号、ZJZ10号在中度胁迫下SOD活性到达最大值，盐敏型品种ZJZ21号和ZJZ4号在轻度胁迫下SOD活性达到最大值。不同胁迫强度间对比，只有盐敏型品种ZJZ4号在中度与重度胁迫间差异不显著（P0.05），ZJZ8号、ZJZ10号均为中度胁迫下SOD活性最高且显著高于其他胁迫强度（P0.05），ZJZ21号为轻度胁迫下SOD活性最高且显著高于其他胁迫强度（P0.05）。研究表明，不论是否存在盐胁迫，耐盐型品种SOD活性基本高于盐敏型品种。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.09.019.T004表4不同浓度盐胁迫对高丹草幼苗叶片SOD活性的影响品种ZJZ8号ZJZ10号ZJZ21号ZJZ4号对照组19.81±1.53d21.17±2.14d7.19±0.68d7.73±0.84c轻度盐胁迫组25.01±0.26c40.52±3.46c39.02±2.96a20.01±1.96a中度盐胁迫组47.65±3.97a54.81±4.63a34.20±2.64b18.60±1.26a重度盐胁迫组34.60±4.26b48.19±3.89b15.35±2.35c15.91±1.85b注：黄嘌呤氧化酶耦联反应体系中抑制百分率为50%时，反应体系中的SOD酶活性定义为一个酶活力单位。U/min·g FW2.3不同浓度盐胁迫对高丹草幼苗叶片渗透调节物质含量的影响2.3.1不同浓度盐胁迫对高丹草幼苗叶片Pro含量的影响（见表5）由表5可知，在盐胁迫的影响下，4个高丹草品种幼苗叶片Pro含量均增大。随着盐胁迫强度的增加，不同品种Pro含量增幅存在一定的差异，耐盐型材料ZJZ8号在中度盐胁迫下Pro含量开始出现显著增加，增幅达208.76%，在重度盐胁迫下Pro含量增幅再次提高，达533.41%；耐盐型品种ZJZ10号在轻度盐胁迫下Pro含量显著高于对照组（P0.05），后期随着胁迫强度加大，Pro含量增幅也逐渐增大。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.09.019.T005表5不同浓度盐胁迫对高丹草幼苗叶片Pro含量的影响品种ZJZ8号ZJZ10号ZJZ21号ZJZ4号对照组47.16±0.31c51.56±4.26d26.76±3.42c40.80±4.21c轻度盐胁迫组49.06±5.32c154.63±10.74c36.42±3.64c43.14±3.76c中度盐胁迫组156.66±12.13b214.62±15.37b76.02±6.97b60.02±5.86b重度盐胁迫组280.53±20.21a326.62±20.52a203.60±18.32a135.69±11.36aμg/g FW盐敏型品种ZJZ21号和ZJZ4号叶片Pro含量均在中度盐胁迫下开始出现显著增强（P0.05），但增幅相对较小，ZJZ21号增幅为184.13%，ZJZ4号增幅为77.59%，在重度盐胁迫下Pro含量增幅明显增大，分别达到660.97%和301.47%。研究表明，耐盐型品种Pro含量高于盐敏型品种叶片Pro含量。2.3.2不同浓度盐胁迫对高丹草幼苗叶片SS含量的影响（见表6）由表6可知，随着盐胁迫强度的增加，4个高丹草品种幼苗叶片SS含量均表现为逐渐增高的变化趋势。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.09.019.T006表6不同浓度盐胁迫对高丹草幼苗叶片SS含量的影响品种ZJZ8号ZJZ10号ZJZ21号ZJZ4号对照组7.57±0.52d7.62±0.31d9.68±0.54d8.43±0.82d轻度盐胁迫组8.86±0.83c9.13±0.53c11.17±0.63c9.98±1.03c中度盐胁迫组10.26±1.21b11.22±1.27b12.60±0.78b11.42±1.32b重度盐胁迫组11.67±1.32a13.39±1.15a14.55±1.24a12.98±0.83amg/g FW与对照组相比，在不同程度的盐胁迫下，4个品种叶片SS含量均显著升高（P0.05）。耐盐型品种ZJZ8号、ZJZ10号与盐敏型品种ZJZ21号、ZJZ4号相比，对盐胁迫响应趋势一致，SS含量未出现大幅度变化。3讨论3.1盐胁迫对饲用作物高丹草膜脂过氧化程度的影响植物在非生物胁迫下，体内抗氧化系统与活性氧平衡被破坏，导致活性氧大量积累，积累的活性氧攻击膜系统导致膜质过氧化，使植物受到不同程度的损伤。MDA是膜脂过氧化的主要产物之一，常用于判断植物受伤害的程度[14]。孙璐等[15]对不同耐盐型高粱幼苗的研究发现，在200 mmol/L强度的盐胁迫下，高粱幼苗MDA含量均随着盐胁迫强度的增强而增大，盐敏品种MDA含量的增幅逐渐高于耐盐品种的增幅。高雪[16]对不同品系甜高粱进行盐胁迫研究发现，在200 mmol/L强度的盐胁迫下，各品种MDA含量均增加，且随着胁迫强度的增加，MDA含量逐渐增大。本研究对筛选出的不同耐盐型杂交种高丹草幼苗进行更大强度（300 mmol/L）的盐胁迫处理，结果显示，随着盐胁迫强度的增加，供试材料幼苗叶片MDA含量呈逐渐增加的趋势。耐盐型品种ZJZ8号和ZJZ10号随着盐浓度的增加MDA含量增幅相对较小；盐敏型品种ZJZ21号和ZJZ4号随着盐浓度的增加MDA含量增幅相对较大，与孙飞[17]在高粱杂交种上的研究结果一致。本研究将盐胁迫强度提高至300 mmol/L，但MDA含量对盐胁迫的响应趋势与前人研究结果一致，未发现因盐胁迫强度增大而发生新的变化趋势。3.2盐胁迫对饲用作物高丹草保护酶系统活性的影响盐胁迫可以导致植物细胞内活性氧积累而损伤植物，同时植物通过调节体内抗氧化酶活性，清除过剩的活性氧，减少其对细胞膜结构和功能的伤害[18]。SOD、POD及CAT是细胞内清除活性氧的主要保护酶，此类酶彼此协调的综合结果是整个保护酶系统防御能力的体现[19]。高彩婷等[20]对燕麦进行短期盐胁迫研究，结果表明，燕麦在盐胁迫下通过提高抗氧化物酶系统的酶活性，使燕麦抵御一定程度的盐胁迫。本研究分析了高丹草在盐胁迫下保护性酶系统的响应情况，结果显示，4个高丹草品种幼苗叶片SOD、POD和CAT对盐胁迫的响应趋势基本相同，随着盐胁迫强度的增加，均呈先增高后降低的变化趋势，与朱亚等[21]对不同甜高粱品种幼苗保护性酶系统在盐胁迫下的响应趋势一致，即多数甜高粱品种盐胁迫强度在150 mmol/L时酶活性到达最大值。本研究发现，盐敏型高丹草SOD、CAT活性较早达到最大值，但POD活性在200 mmol/L时才达到峰值；耐盐型高丹草酶活性不论是哪种酶，活性均在200 mmol/L时才可到达最大值。孙璐等[15]研究发现，随着盐胁迫强度的增加高粱幼苗叶片和根系保护性酶活性均逐渐增强，直至盐胁迫强度达到200 mmol/L时，酶活性才到达峰值。本研究显示，高丹草幼苗叶片SOD、POD及CAT活性对盐胁迫的响应变化趋势基本一致，只有CAT活性在盐敏型和耐盐型高丹草之间差异较小，差异度为22.49%，POD、SOD的活性均表现为耐盐型品种明显高于盐敏型品种，活性差异度分别为36.89%、45.85%，与高玉坤等[22]在不同高粱品种耐盐性的研究结果一致。在盐胁迫下，部分保护性酶活性产生不同趋势的响应。邹芳等[23]研究发现，在165 mmol/L的盐浓度胁迫下，甜高粱POD、SOD活性增强，CAT活性下降，可能与盐胁迫的时间长短或品种耐盐性有关。3.3盐胁迫对饲用作物高丹草渗透调节物质的影响植物在遇到盐胁迫或是干旱胁迫时，会通过在细胞质中合成积累有机溶质来进行渗透调节，以保证植物含有一定的水分，抵抗逆境[24]。Pro具有避免细胞质脱水，稳定细胞蛋白质结构，防止酶变性失活和保持氮含量等作用，是重要的有机渗透调节物质[25]。本研究显示，盐胁迫下高丹草幼苗叶片Pro含量明显增高，随着盐胁迫强度的增加，增幅有逐渐增大的趋势。耐盐型品种Pro含量总体高于盐敏型品种，与赵娜等[26]对不同来源高丹草品种耐盐性比较研究结果一致。Pro作为渗透调节的主要物质，在盐碱胁迫下不断积累是植物的一种防御行为[27]。但有研究报道，如菊芋[28]、流苏[29]、苏丹草[30]、扁蓿豆[31]等植物幼苗Pro含量在高浓度盐胁迫下出现降低的现象，可能与不同的植物对盐胁迫耐受机制或胁迫程度不同有关。SS是植物遭受逆境时一种主要的渗透调节物质，对细胞膜和原生质胶体有稳定作用，可以作为合成其他有机溶质的碳架和能量来源。细胞内有机离子浓度过高时起保护酶类的作用。逆境胁迫下，植物积累的SS越多，抗逆性越强[32]。王雪娟等[33]对盆栽滁菊盐胁迫的研究表明，盐浓度低于300 mmol/L时，胁迫越强，SS含量越高；当盐浓度高于300 mmol/L，SS含量开始降低。本研究显示，随着盐胁迫程度增强，高丹草幼苗叶片SS含量呈逐渐增强的趋势，表明高丹草可通过调节SS含量参与渗透调节，抵抗盐胁迫，与赵海新[34]在水稻的研究结果一致。不论是耐盐品种还是盐敏品种，当盐浓度为300 mmol/L时，高丹草幼苗叶片SS含量均达到最大值，且不同耐盐性品种间SS含量无明显差异，可见SS含量不易作为区分高丹草耐盐与否的渗透调节物质指标。4结论饲用作物高丹草耐盐型品种与盐敏型品种对盐胁迫的生理响应存在一定差异。在盐胁迫下，耐盐型品种ZJZ8号和ZJZ10号较盐敏型品种ZJZ21号和ZJZ4号叶片膜质过氧化程度低。耐盐型品种通过启动保护酶防御系统及时清除活性氧，积累渗透调节物质Pro和SS缓解细胞受损的能力强于盐敏型品种；保护性酶SOD、POD活性与渗透调节物质Pro含量可作为判断高丹草耐盐性的重要指标。