咸水浇灌后持续干旱条件下棉花生长及光合作用的变化

用咸水(不同浓度的NaCl溶液)浇灌盆栽棉花植株,随后进行持续干旱处理.测定干旱处理期间棉花的生长情况、光合速率、叶绿素荧光等参数的变化,并对植株的相对含水量、水势、渗透势等水分状况和Na⁺、K⁺含量进行分析,探索环境Na⁺在棉花适应干旱胁迫中的作用.结果表明: 干旱可以明显抑制植株的生长,降低叶片的净光合速率;用25～100 mmol·L^-1NaCl溶液浇灌后进行持续干旱处理的棉花植株,其株高、生物量、净光合速率和F_v/F_m值均明显高于用水浇灌后进行持续干旱处理的植株.同时,前者的土壤和叶片相对含水量、细胞膨压、Na⁺含量也明显高于后者,但植株水势和组织渗透势则显著低于后者,且组织渗透势的降低与Na⁺含量具有显著相关性.上述结果说明,土壤适量Na⁺的存在能够提高土壤和植株的保水力、增加棉花对Na⁺的吸收和积累、降低组织渗透势,从而增强植株吸水力、保持较高的细胞膨压,维持相对较高的光合速率和生长速度.土壤中存在一定浓度的NaCl可以有效缓解干旱对棉花的不利影响.     

土壤盐分对三角叶滨藜抗旱性能的影响

本实验用不同浓度NaCl溶液浇灌后进行干旱处理,测定了不同处理条件下三角叶滨藜幼苗在干旱持续过程中植株生长状况、叶片光合作用、抗氧化酶活性以及植株水分状况等的变化,以分析土壤盐分对三角叶滨藜耐旱性的影响。结果显示,用0.1—0.4 mol/L NaCl溶液浇灌后进行干旱处理（“干旱 NaCl”）的三角叶滨藜幼苗在干旱持续期间植株生长量、叶片净光合速率均明显高于用水浇灌后进行干旱处理（“干旱”）的三角叶滨藜幼苗,且后者在干旱处理的后期导致了叶片光合机构的明显损伤,前者则无。同时,“干旱 NaCl”处理的植株叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性的变化幅度明显小于“干旱”处理的,且前者的丙二醛含量显著低于后者。进一步分析各处理土壤和植株水分状况发现,与“干旱”处理相比,“干旱 NaCl”处理显著提高了土壤的保水能力,增加了植株对Na 的吸收和积累,降低了叶片渗透势。由此可见,土壤中适量盐分存在能够增加三角叶滨藜对Na 的吸收和积累、降低组织渗透势、维持较强的吸水和保水力,从而减弱因干旱脱水导致的过量活性氧自由基产生对细胞膜系统的损伤和对光合机构的破坏,有利于维持相对较高的物质生产能力和细胞的持续生长,最终表现为耐旱性能的增强。     

硅提高黄瓜幼苗抗盐能力的生理机制研究

为了明确硅提高黄瓜幼苗抗盐能力的机制,该试验采用水培方法,以黄瓜品种‘津优一号’为材料,对幼苗进行中度盐胁迫,研究在盐胁迫下硅对黄瓜幼苗生长、光合特性、渗透调节物质和离子吸收的影响。结果显示:(1)正常条件下,硅对黄瓜幼苗生长及相关生理指标无明显影响;单独盐处理降低了幼苗叶片叶绿素含量、光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶片含水量,导致幼苗生长受抑。(2)盐胁迫下加硅显著提高了幼苗光合速率和叶片含水量,增加了生物量的积累;在盐胁迫初期,硅加盐处理黄瓜叶片渗透势略低于单独盐处理,此后均高于单独盐处理;硅加盐处理显著提高了叶片可溶性糖含量,尤其是蔗糖含量,而降低了其脯氨酸含量,但对可溶性蛋白含量无显著影响。(3)盐胁迫下黄瓜植株Na+含量大幅上升,K+含量下降,K+/Na+比大幅降低;硅加盐处理降低了黄瓜叶片中Na+含量,提高了K+含量和K+/Na+比。研究表明,盐胁迫条件下,硅能通过减轻叶片离子毒害和增加水分吸收,改善叶片水分状况,从而维持较高的光合能力,提高其抗盐能力;而渗透调节只在盐胁迫初期有轻微缓解作用,不是硅提高黄瓜幼苗抗盐性的主要途径。     

根环境供氧状况对盐胁迫下棉花幼苗光合及离子吸收的影响

以溶液培养的棉花(Gossypium hirsutum L.)幼苗为材料,测定了不同盐胁迫程度和不同根环境供氧状况条件下棉花幼苗的叶片气体交换参数、叶绿素荧光参数和植株的Na~+、K~+离子含量等的变化,以探索根环境供氧状况对盐胁迫下棉花光合作用和离子吸收的影响。结果表明,盐胁迫和根环境供氧不足均导致净光合速率下降。在处理后的前期,盐胁迫对棉花叶片光合作用的不利影响大于供氧不足(不通气)的影响,而后期根环境供氧不足的不利影响快速增大,并逐渐超过盐胁迫的影响。在低浓度盐胁迫和根环境不通气处理的初期,棉花叶片光合速率下降的主要原因是气孔因素(气孔关闭或部分关闭引起的CO_2供应不足);随着盐胁迫程度的增大和胁迫持续时间的延长,光合速率下降的原因逐渐转变为非气孔因素(光合系统损伤引起的光合能力下降)。相同程度盐胁迫下,根环境通气处理的棉花叶片的净光合速率和PSⅡ最大光化学效率等均显著高于根环境不通气处理的,说明根环境供氧不足加重了盐胁迫对光合作用的不利影响。对棉花植株各器官离子积累量的测定、分析发现,盐胁迫导致了棉花根系拒Na~+、吸K~+的能力和选择性运输K~+的能力降低,使棉花根系和叶片的Na~+含量增多、K~+含量减少、[Na~+]/[K~+]比值升高;而根环境通气则可显著提高盐胁迫下根系的拒Na~+、吸K~+能力和根系向叶片选择性运输K~+的能力,降低根系和叶片的[Na~+]/[K~+]比值。试验还发现,根系K~+、Na~+含量受盐胁迫的影响较大,而叶片K~+、Na~+含量受根环境通气状况的影响更大一些。综合分析可见,盐胁迫和根环境供氧不足均可导致棉花叶片光合速率下降、光合机构损伤以及离子平衡失调,而根环境通气可以缓解盐胁迫对棉花叶片光合作用的不利影响、增加根系和叶片对K~+的选择吸收和积累、降低[Na~+]/[K~+]比值,从而增强棉花植株对盐胁迫的适应性和抵抗力。     

莳萝蒿适应盐渍环境的Na~+区域化方式和生理特征

莳萝蒿是广泛分布在我国北方的一种特殊类型的菊科盐生植物,阐明莳萝蒿特殊的耐盐机制和生理特征有助于丰富植物抗盐性研究的内容。用0、100、200、300、400 mmol/L Na Cl处理莳萝蒿7 d后,比较莳萝蒿盐处理植株与对照植株在生长和生理方面的差异,并详细分析了Na+在莳萝蒿体内的积累水平和区域化方式。结果显示:莳萝蒿虽然能够耐受400 mmol/L Na Cl,但盐处理显著抑制了莳萝蒿的生长,整株鲜重随着盐处理浓度的升高逐渐减小。在水分生理方面,随着盐处理浓度的升高,莳萝蒿叶片细胞的渗透调节能力逐渐增强,其叶片肉质化程度却呈逐渐降低的趋势。分析盐处理对光合作用的影响发现,盐处理后莳萝蒿叶片光合速率与气孔导度显著下降,而其PSⅡ光化学活性并未受到抑制,叶绿素含量甚至逐渐增大,说明盐处理后莳萝蒿叶片光合速率的降低主要是由于气孔因素造成的,而不是由于光合结构被破坏。莳萝蒿体内的Na+含量随着盐处理浓度的升高显著增加,400 mmol/L Na Cl条件下叶、茎、根中的Na+含量分别高达321.4、242.1和182.3μmol/g鲜重;莳萝蒿体内的Na+70%以上积累在叶片内,而叶片内98%左右的Na+积累在叶片原生质体中,叶片原生质体中的Na+平均浓度是质外体1.2—1.8倍,推测其叶片细胞内存在着有效的Na+区域化机制。盐处理后莳萝蒿叶片液泡膜V-H+-ATPase的质子泵活性比对照增加了30%—50%,液泡膜Na+/H+逆向转运活性则增加至对照的4—7倍,进一步证实莳萝蒿叶片具有较强的液泡Na+区域化能力。随着盐处理浓度的升高,Na+在叶片中的分布比例相对减少,V-H+-ATPase的质子泵活性和Na+/H+逆向转运活性增幅也减缓。这种Na+区域化能力使莳萝蒿获得了较强的耐盐性,有效保护了其光系统,降低了细胞汁液渗透势。但是盐处理后这种耐盐方式并不能阻止莳萝蒿叶片肉质化程度和光合活性下降,莳萝蒿生长仍然受盐抑制,说明Na+区域化是莳萝蒿适应盐渍环境的必要条件而非充分条件。     

等渗的盐分和水分胁迫对芦荟幼苗生长和离子分布的效应

 研究了等渗透势（-0.44、-0.88 MPa）NaCl和PEG 6000处理对六叶龄芦荟(Aloe vera)幼苗叶片生长速率、干物质积累、电解质渗漏和离子吸收、分配的效应。结果表明: -0.44、-0.88 MPa NaCl和PEG处理10 d均明显抑制芦荟幼苗叶片伸长生长,植株干物质积累速率显著降低, 叶片含水量降低,叶片细胞电解质渗漏率上升。NaCl对芦荟幼苗生长的抑制作用显著大于PEG处理的。不同器官离子含量、根系和叶片横切面X-射线微区分析结果表明, NaCl胁迫导致芦荟体内Na+、Cl－含量显著上升,根中增幅明显高于叶片,其中Cl－尤为显著。NaCl胁迫严重抑制芦荟对K+ 和Ca2+ 的吸收及其向叶片的运输,根、叶K+/Na+、Ca2+/Na+ 比率显著下降,而PEG胁迫对离子平衡的干扰较轻,是芦荟对水分胁迫的适应能力高于盐胁迫的主要原因之一。但芦荟对 -0.44～-0.88 MPa NaCl胁迫仍有一定的适应能力,主要原因是：1) 根系对离子的选择性吸收和运输较强,并随着盐胁迫强度增加其选择性增强; 2) 芦荟叶片中的盐分在贮水组织中显著积累,明显高于其它组织细胞。同时,芦荟是CAM（景天酸代谢）途径植物,蒸腾极小,盐分随蒸腾流进入地上部的机会小。     

NaCl对渗透胁迫下三角叶滨藜光合作用和水分状况的调节

以溶液培养的三角叶滨藜(Atriplex triangularis)为材料, 测定分析了在PEG诱导的渗透胁迫条件下, 适量的NaCl对其光合作用和水分吸收的影响, 以探讨环境溶液中NaCl对植物适应干旱的影响。结果表明, PEG诱导的渗透胁迫导致三角叶滨藜植株吸水困难、叶绿素含量降低、光合系统受损、生长受抑制、生物量减少; 而在PEG渗透胁迫的处理液中添加10–40 mmol·L^–1NaCl可以明显降低植株水势和叶片渗透势, 维持较高的细胞膨压, 减缓PEG渗透胁迫对光合系统的破坏作用, 保证相对较高的光合速率和生长速度, 从而有效增强了三角叶滨藜对渗透胁迫的适应能力。     

盐胁迫下苗期与拔节期碱茅植株生长及与离子关系的比较研究

 用不同浓度NaCl溶液处理碱茅植株,测定和比较苗期与拔节期植株的生物量,K、Na与Cl含量和吸收与运输速率。苗期与拔节期植株的地上生物量分别在66及134mmol／L浓度下达最大值,根系生物量在66mmol／L下达最大值,根／冠比在苗期随盐浓度增加线性降低,而拔节期显著低于苗期且不受盐浓度影响。拔节期植株Na、Cl含量及由此产生的渗透调节能力、以及K,Na与C1的吸收与运输速率均高于苗期,而K／Na比及对K离子的选择性则低于苗期,两生长期植株K含量无显著差异。苗期与拔节期植株对K都存在着选择性吸收与运输,且吸收与运输速率与相对生长率呈显著正相关;苗期植株的Na与Cl吸收与运输速率与相对生长率无关,而拔节期呈显著正相关。从盐胁迫下,K、Na与Cl离子含量变化及由此产生的渗透反应分析,Cl主要用于维持植株的“基础”渗透势,在高胁迫下也参与渗透调节;Na主要用于维持植株的渗透调节;而K从数值上不参与渗透调节,在维持植株的“基础”渗透势中的作用也较小。     

盐胁迫对黄花蒿生长及其挥发性成分的影响

对黄花蒿植株进行Na Cl盐胁迫(2~8 g/L)处理一个月,分析植株生长、光合作用和抗氧化生理指标,考察盐胁迫对青蒿素合成及挥发性成分累积的影响。Na Cl盐胁迫可抑制黄花蒿植株的生长,引起叶片氧化损伤,同时降低叶片净光合速率和蒸腾速率。但盐胁迫诱导青蒿素含量提高44.3%,且主要挥发性代谢物成分如邻苯二甲酸二异丁酯、白菖油萜、脱氧青蒿素、α-萜品醇的相对含量增加。盐胁迫是提高黄花蒿植株药用价值的栽培调节方法。     

钠盐和氯盐胁迫下胡杨木质部汁液ABA、离子浓度和叶片气体交换的变化

研究了渗透胁迫和盐胁迫下一年生胡杨(Populus euphratica Oliv.)幼苗的木质部汁液脱落酸(ABA)、离子浓度及叶片气体交换的变化.PEG 6000 (溶液渗透势 -0.24 MPa)、50 mmol/L含钠离子的盐溶液 (NaNO3∶NaHCO3∶NaH2PO4=5∶4∶1, pH 6.8, 渗透势 -0.24 MPa)和50 mmol/L含氯离子的盐溶液 (KCl∶NH4Cl=1∶1, 渗透势 -0.24 MPa) 3种处理都显著降低了苗木的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(TRN),但盐处理植株的TRN高于PEG处理的苗木.木质部汁液ABA的浓度在PEG处理后1 h达到峰值,之后开始下降,降到对照水平后又逐渐回升.盐处理苗木的ABA也是在处理开始后就迅速升高,但之后ABA水平明显高于PEG处理的植株.结果显示,渗透胁迫和离子胁迫都能提高胡杨木质部汁液ABA的浓度: 盐处理开始后ABA的迅速升高主要是渗透胁迫的作用,而此后离子胁迫(Na+和Cl-)对ABA水平的提高具有重要作用.钠盐处理对胡杨净光合速率和蒸腾速率的抑制作用高于氯盐处理,其木质部汁液中较高水平的ABA和盐离子(Na+和Cl-)是可能的原因.钠盐处理苗木的盐离子(Na+和Cl-)水平高于氯盐处理,主要是由以下两方面的原因所致: (1)细胞膜上的Ca2+被Na+所取代, 增加了膜的透性; (2)胡杨根细胞液泡对Na+的区隔化能力较弱(与区隔Cl-相比).另外,盐胁迫下胡杨能保持对营养元素K+、Ca2+和Mg2+的吸收,这也是其抗盐性强的重要原因.