外源CaCl2对NaCl胁迫下酸枣幼苗氮代谢的影响

为了研究CaCl₂对NaCl胁迫下酸枣幼苗根、茎、叶的氮代谢影响,探索钙缓解幼苗NaCl胁迫的作用途径。该研究以酸枣幼苗为试验材料,检测不同浓度CaCl₂(0、5、10、20 mmol/L)对NaCl(150 mmol/L)胁迫下幼苗叶片H₂O₂、O^-·₂含量,根、茎、叶中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)活性及游离氨基酸、可溶性蛋白、硝态氮含量的影响,并采用主成分分析法筛选出评价CaCl₂缓解NaCl胁迫效应的生理指标。结果表明：与NaCl胁迫相比,盐胁迫幼苗叶片的H2O₂、O^-·₂积累量在5、10 mmol/L CaCl₂处理下显著减少;GOGAT活性在5、10 mmol/L CaCl₂处理下的植株根和茎内以及各浓度 CaCl₂处理的叶内均显著升高, GS、NR活性在10、20 mmol/L CaCl₂处理的根内和10 mmol/L CaCl₂处理的茎内以及5、10、20 mmol/L CaCl₂处理的叶内均显著升高;可溶性蛋白含量在5、10、20 mmol/L CaCl₂处理的根、茎、叶内均显著升高,游离氨基酸含量在10、20 mmol/L CaCl₂处理的根和茎内以及10 mmol/L CaCl₂处理的叶内均显著升高,硝态氮含量在10 mmol/L CaCl₂处理的根和茎内以及5、10、20 mmol/L CaCl₂处理的叶内均显著升高。研究发现,150 mmol/L NaCl胁迫对酸枣幼苗造成明显过氧化伤害,抑制了体内氮代谢;外源CaCl₂可通过促进幼苗根和茎内GS/GOGAT循环对NH₄⁺的同化作用,提高叶片NR活性,加快硝态氮的转化速率,从而增强幼苗对NaCl胁迫的适应性,并以10 mmol/L CaCl₂处理缓解效果最佳;游离氨基酸、GOGAT、NR可以作为CaCl₂缓解幼苗NaCl胁迫伤害的评价指标。     

不同浓度Fe2+与Zn2+对羊草幼苗生长和生理特性的影响

以羊草幼苗为研究对象,通过调整全营养培养基(CK,0.05 mmol/L Fe²⁺、0.015 mmol/L Zn²⁺)中铁或者锌含量设置0、10倍、20倍Fe²⁺(Zn²⁺)浓度处理Fe₀(Zn₀)、Fe₁₀(Zn₁₀)、Fe₂₀(Zn₂₀),以及在高铁培养基中单独添加0.15 mmol/L Zn²⁺或同时添加10 mmol/L Ca²⁺、5 mmol/L Mg²⁺、20 mmol/L K⁺处理,测定培养6 d后幼苗生长指标和矿质元素含量、以及高铁(Fe₂₀)处理下幼苗根中抗氧化指标和相关基因表达量,探究不同浓度Fe²⁺、Zn²⁺对羊草幼苗生长、矿质元素吸收积累及抗氧化指标、基因表达的影响。结果表明：(1)缺锌(Zn₀)显著抑制羊草幼苗鲜重的增加和Zn元素的积累,但促进Fe、Mg元素的积累;高浓度锌(Zn₁₀、Zn₂₀)显著促进幼苗叶片生长和Zn元素的积累;缺铁(Fe₀)显著抑制幼苗的根长、鲜重和Fe元素的积累,促进Mg、Zn元素的积累;高浓度铁(Fe₁₀、Fe₂₀)显著抑制羊草幼苗根叶生长、根毛发育和Ca、Zn、Mg、K元素的积累。(2)增加Zn²⁺和Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺浓度无法恢复高铁胁迫对幼苗生长的抑制作用。(3)高浓度铁(Fe₂₀)处理羊草幼苗48 h后,根部过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶活性和丙二醛、抗坏血酸、还原型谷胱甘肽含量显著升高;烟酰胺合成酶基因、过氧化物酶基因表达量显著下调,植物类萌发素蛋白基因表达量显著上调。研究发现,羊草幼苗生长发育和矿质元素积累对环境中Zn²⁺浓度变化不敏感,却受到环境中高浓度Fe²⁺的显著抑制,并造成严重的氧化胁迫伤害,这种伤害无法在添加Zn²⁺或同时添加Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺的条件下恢复。     

导入TaNHX2基因提高了转基因普那菊苣的耐盐性

我国部分地区土地盐碱化的日益严重,对作物的生长和生态环境产生了显著影响,因此通过植物基因工程手段培育耐盐碱的转基因作物品种对改善作物的生存能力和生态环境,提高作物产量具有重要的意义。采用农杆菌介导法将来自小麦(Triticum aestivum Linn)的Na⁺ /H⁺逆向转运蛋白的基因(vacuolar Na⁺/H⁺ exchanger or antiporter,简称NHX、NHE或NHA),对普那菊苣(Cichorium intybus L.cv.Puna)植株进行了遗传转化。经抗生素筛选以及针对TaNHX2基因的PCR检测和Southern杂交分析,证明获得了28株转TaNHX2基因的普那菊苣植株。用不同浓度NaCl溶液对普那菊苣野生型和T₀代种子、愈伤组织和幼苗生长情况胁迫的研究,结果表明:转TaNHX2基因普那菊苣植株表现出一定的抗性,比野生型明显提高。在300 mmol/L NaCl胁迫下转基因植株种子的出芽率、外植体出愈率和分化率是野生型植株的2-4倍,而500 mmol/L NaCl浓度为野生型和转基因外植体能否生长的临界点。在此临界值下野生型外植体或不能形成愈伤组织、或幼苗不能正常生根、或已生根幼苗不能正常成长,而转基因外植体可以继续形成愈伤组织并正常生根生长。同时对500 mmol/L NaCl胁迫下野生型和转基因普那菊苣幼苗其体内丙二醛含量(MDA)、过氧化氢酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性进行测定,结果表明 转基因植株比野生型植株的MDA含量降低了1-3倍,POD活性提高了1-3倍,SOD活性提高了2-3倍,分析发现普那菊苣的耐盐性与其体内的丙二醛含量(MDA)、过氧化氢酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性密切相关。     

油菜素内酯浸种对盐胁迫番茄种子萌发的影响及其生理机制

为揭示油菜素甾醇类化合物提高作物耐盐的效应和机理,研究了10^-11、10^-10、10^-9、10^-8、10^-7、10^-6、10^-5 mol/L 2,4-表油菜素内酯（EBL）浸种处理对0、50、100、150、175 mmol/L NaCl胁迫7 d的番茄种子萌发、生长、溶质积累、抗氧化代谢的影响。结果显示：NaCl浓度越高的盐胁迫下,10^-9 mol/L EBL浸种可体现出越显著的促进番茄种子萌发的效应;在所有处理下,EBL浸种浓度过高,即10^-6、10^-5 mol/L EBL,均表现出对种子萌发的抑制效应。盐胁迫下种子萌发后,一定浓度的EBL浸种可表现出明显的增加种子胚根和下胚轴长,提高萌发种子鲜重和种子活力指数,其中10^-9 mol/L EBL浸种处理促进效果最适;EBL浸种浓度过高,则表现出抑制效应。150 mmol/L NaCl胁迫或非盐胁迫下,10^-9 mol/L EBL浸种均可降低萌发种子体内的O₂^·-、H₂O₂、丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量;盐胁迫下,10^-9 mol/L EBL浸种可显著提高萌发种子可溶性糖（SS）和可溶性蛋白（SP）的含量。150 mmol/L NaCl胁迫或非盐胁迫下,10^-9 mol/L EBL处理可不同程度促进番茄种苗超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性的上升。综上所述,盐胁迫下,一定浓度范围内的EBL浸种可明显促进番茄种子萌发或成苗,其中以10^-9 mol/L EBL浸种的效果最好,主要是因为EBL施用可积极促进番茄种子萌发中物质转化,SS和SP等溶质积累增多,增强其渗透调节能力;同时SOD和POD酶活增强,缓解盐胁迫导致番茄种子萌发中的次生氧化胁迫。     

渗透胁迫和离子毒害对转Bt基因棉幼苗生长及离子分布的影响

研究了渗透和盐胁迫处理对转Bt基因抗虫棉(Gossypium hirsutum) 99B种子的萌发和幼苗生长的影响,以及幼苗不同器官离子吸收和分配的差异。结果表明:渗透和盐胁迫均对转Bt基因抗虫棉幼苗的生长有抑制作用,其中PEG的抑制作用最强,而3种盐的抑制程度以CaCl₂>NaCl>Na₂SO₄,且在Na⁺含量相同时,Cl^-的毒害大于SO₄^2-。渗透胁迫下使根、茎和叶中的Na⁺和Cl^-含量提高,K⁺、Ca²⁺、SO₄^2-含量和K⁺/Na⁺、Ca²⁺/Na⁺和SO₄^2-/Cl^-比值降低,且地上部的变化幅度大于地下部的,其中以PEG的影响最为显著,其次是CaCl₂,Na₂SO₄处理最弱。这些说明,转Bt基因抗虫棉99B的耐盐性较弱。     

短期NaCl胁迫对不同小麦品种幼苗K+吸收和Na+、K+积累的影响

为研究盐胁迫下小麦幼苗生长及Na⁺、K⁺的吸收和积累规律,以中国春、洲元9369和长武134等3种耐盐性不同小麦品种为材料,采用非损伤微测技术检测盐胁迫2 d后的根系K⁺离子流变化,并对植株体内的Na⁺、K⁺含量进行测定。结果表明:短期(2d)盐胁迫对小麦生长有抑制作用,且对根系的抑制大于地上部,耐盐品种下降幅度小于盐敏感品种。盐胁迫下,小麦根际的 K⁺大量外流,盐敏感品种中国春K⁺流速显著高于耐盐品种长武134,最高可达15倍。小麦幼苗地上部分和根系均表现为Na⁺积累增加,K⁺积累减少,Na⁺/K⁺比随盐浓度增加而上升。中国春限Na⁺能力显著低于长武134,Na⁺/K⁺则显著高于长武134。综上所述,盐胁迫下造成小麦组织器官中Na⁺/K⁺比上升的主要原因是根系K⁺大量外流和Na⁺的过量积累,耐盐性不同的小麦品种间差异显著,并认为根系对K⁺的保有能力可能是作物耐盐性评价的一个重要指标。     

盐氮处理下盐地碱蓬种子成熟过程中的离子积累和种子萌发特性

研究了盐氮处理条件下盐地碱蓬种子成熟过程中的离子积累以及种子萌发特性,以理解盐地碱蓬在种子发育及萌发过程中对高盐低氮生境的适应性。结果表明,种子成熟过程中,不同浓度盐氮处理下(0.5和5 mmol/L NO₃^--N;1和500 mmol/L NaCl),与果皮和果枝相比, 胚中Na⁺、K⁺、Cl^- 和NO₃^-离子含量几乎没有变化。所有盐氮处理下Na⁺ 和Cl^-都是果皮和果枝中高于胚中,尤其是在高盐处理下。高盐处理下,K⁺ 和NO₃^-含量呈现相反的趋势。高氮时无论高盐还是低盐,果皮中NO₃^-离子含量高于胚中,而果枝中NO₃^-离子含量低于胚中。而低氮时果皮及果枝中NO₃^-离子含量均显著低于胚中。与高氮环境下收获的种子相比,低氮环境下收获的种子萌发率,萌发指数,活力指数都要明显高。上述结果说明,盐地碱蓬种子成熟过程中存在完善的离子调控机制,保护胚免受Na⁺ 和Cl^-等有害离子的伤害并且促进K⁺ 和NO₃^-等营养离子的积累。低NO₃^--N下收获的种子对外界的NO₃^-含量比较敏感,施以较高浓度的NO₃^-能够促进种子萌发,提高萌发指数和活力指数,可能与盐地碱蓬长期适应高盐低氮生境有关。     

盐与碱胁迫对燕麦离子平衡和有机酸含量的影响

以燕麦品种‘白燕2号’为材料,试验分别设置0、50、100、150、200 mmol/L盐胁迫(NaCl∶Na₂SO₄=5∶1)和碱胁迫(NaHCO₃∶Na₂CO₃=5∶1)处理的温室内盆栽试验,观测燕麦植株生长速率、植株含水率、叶片离子含量及叶片各类有机酸含量,分析不同盐胁迫、碱胁迫对燕麦离子平衡的影响,并比较燕麦对两类胁迫的适应性差异。结果显示：(1)燕麦植株生长速率和植株含水率在低浓度(50和100 mmol/L)盐胁迫下均升高,而高浓度(150和200 mmol/L)盐胁迫下则降低;燕麦植株生长速率和植株含水率均随碱胁迫浓度增加而降低;在相同胁迫浓度下,碱胁迫对植株生长率、植株含水率的影响大于盐胁迫。(2)燕麦叶片K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、H₃PO^-₄、NO^-₃ 含量均随盐、碱浓度升高而降低,而Na⁺、Cl^-、SO^2-₄含量在盐、碱胁迫下均大幅上升;200 mmol/L盐、碱胁迫下,Na⁺ 含量分别较对照增加367.15%和518.41%,Cl^- 含量分别较对照增加785.07%和52.59%,SO^2-₄ 分别较对照增加142.01%和52.86%。(3)200 mmol/L盐、碱胁迫下,有机酸分别较对照增加74.52%和1 232.34%;碱胁迫及高浓度盐胁迫下燕麦叶片的柠檬酸、乌头酸、琥珀酸和苹果酸含量均高于对照,且乌头酸是燕麦响应盐胁迫、碱胁迫的主要有机酸成分,柠檬酸和琥珀酸略有变化,而甲酸、乙酸、乳酸、苹果酸、草酸含量均相对较低。研究表明,碱胁迫对燕麦植株生长速率、植株含水率、叶片离子含量及叶片各类有机酸含量的影响大于盐胁迫;盐胁迫与碱胁迫均引起燕麦叶片阳离子(Na⁺)大量积累,而K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、H₃PO^-₄及NO^-₃吸收受阻;燕麦叶片在盐胁迫下主要通过积累Cl^-调节叶片离子平衡,而碱胁迫下主要通过积累有机酸来调节离子平衡;有机酸是燕麦叶片响应碱胁迫的特异代谢物,其中乌头酸是其有机酸的主要成分。     

水稻CPR5基因参与氧化胁迫响应

为探讨水稻(Oryza sativa L.)中CPR5 基因的功能,以其cDNA 文库为基础进行序列比对,并将1 个同源性较高的序列命名为OsCPR5.生物信息学分析表明,OsCPR5 的开放阅读框长度为1551 bp,编码516 个氨基酸.软件预测该编码蛋白可能是1 个具有5 个跨膜区的膜蛋白和核定位蛋白.组织表达和亚细胞定位分析表明,OsCPR5 在根中的表达水平较高,且广泛分布在细胞膜、细胞质和细胞核上.逆境胁迫分析实验表明,植物激素脱落酸(Abscisic acid, ABA)、过氧化氢(Hydrogen peroxide,H₂O₂)、氯化钠(NaCl)、甲基紫精(Methyl viologen, MV)等环境胁迫可诱导OsCPR5 的上调表达,其中氧化胁迫相关的MV 和H₂O₂ 处理效果最为明显.拟南芥(Arabidopsis thaliana)转基因株系atcpr5/OsCPR5 在浓度为0.5 μmol L^-1、 1.0 μmol L^-1 的MV以及6 mmol L^-1、 8 mmol L^-1 的H₂O₂ 处理下,种子萌发率明显高于atcpr5 突变体.这揭示了OsCPR5 基因在植物抗氧化胁迫响应中具有一定的作用.     

NO和H2O2诱导大豆根尖和边缘细胞耐铝反应的作用

 NO和H₂O₂是参与植物抗非生物胁迫反应的重要信号分子, 为了确定NO和H₂O₂在大豆(Glycine max)根尖和根边缘细胞(root border cells, RBCs)耐铝反应中的作用及其相互关系, 以‘浙春3号’大豆为材料, 研究了铝毒胁迫下大豆根尖内源NO和H₂O₂的变化, 以及外源NO和H₂O₂诱导大豆根尖和RBCs的耐铝反应。结果表明, 50 μmol·L^–1 Al处理48 h显著抑制大豆根的伸长, 提高Al在根尖的积累, 同时显著增加根尖内源NO和H₂O₂含量。施加0.25 mmol·L^–1外源NO供体亚硝基铁氰化钠(Na₂[Fe(CN)₅NO]·2H₂O, sodium nitroprusside, SNP)和0.1 mmol·L^–1H₂O₂, 能有效地缓解Al对大豆根伸长的抑制、根尖Al积累和RBCs 的死亡, 该缓解作用可以被0.05 mmol·L^–1 NO清除剂2-(4- 羧基苯)-4,4,5,5- 四甲基咪唑-1- 氧-3- 氧化物, 钾盐(C₁₄H₁₆N₂O₄·K, carboxy-PTIO, cPTIO)和150 U·mL^–1 H₂O₂清除酶(catalase, CAT)逆转。并且外源NO能够显著促进根尖H₂O₂的积累, 而外源H₂O₂对根尖NO的含量无显著影响。这表明NO和H₂O₂是诱导大豆根尖及RBCs耐铝反应的两种信号分子, NO可能通过调控H₂O₂的形成, 进而诱导大豆根尖及RBCs的耐铝反应。     

NaCl和Na2CO3胁迫对栓皮栎种子萌发及幼苗生长的影响

为了阐明栓皮栎种子萌发期对盐碱胁迫的耐受性,研究了不同浓度(0、50、100、200和400 mmol/L)NaCl和Na2CO3胁迫对其种子萌发、生长、保护酶活性和有机渗透调节物质等的影响,结果表明:(1)盐碱胁迫对栓皮栎种子的萌发率和发芽指数均没有显著影响;随着Na+浓度的升高,NaCl和Na2CO3处理下的胚根长度、胚根生长速率、胚根鲜重均受到抑制,呈现下降趋势;活力指数和耐盐指数在NaCl胁迫下表现为较低浓度(50 mmol/L)促进,较高浓度(100,200,400 mmol/L)抑制,而在Na2CO3处理下则不断下降;相对盐害率在两种处理下均表现波动趋势。(2)通过建立活力指数、胚根长度等与Na+浓度的回归方程,发现在NaCl胁迫下栓皮栎种子活力指数、胚根鲜重、胚根长度和胚根生长速率的临界值分别为300.0、300.0、333.6、369.6 mmol/L。(3)在NaCl和Na2CO3胁迫下,随Na+浓度的增加,丙二醛含量增幅显著;NaCl处理下的SOD(superoxide dismutase)活性呈现先升高后降低的趋势,而Na2CO3处理下则均低于对照;POD(peroxidase)活性变化不显著;CAT(catalase)活性均表现为先降低后升高;脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量均随着Na+浓度的升高而呈现不同程度上升趋势。(4)等Na+浓度时,NaCl处理下的各项生长指标均高于Na2CO3处理,丙二醛、保护酶活性及渗透调节物质含量均低于Na2CO3处理,说明Na2CO3对栓皮栎种子的影响比NaCl更为显著。     

Influence of Salt Stress on Growth, Ion Accumulation and Seed Oil Content in Sweet Fennel

A greenhouse experiment was conducted to assess the effect of 25, 50, 75, and 100 mM NaCl on growth, ion accumulation, seed yield, and seed oil content in 67-d-old plants of Foeniculum vulgare Mill. Increasing NaCl concentration caused a significant reduction in fresh and dry masses of both shoots and roots as well as seed yield. Na⁺ and Cl^– in both shoots and roots increased, whereas K⁺ and Ca²⁺ decreased consistently with the increase in NaCl concentration. Plants maintained markedly higher Ca²⁺/Na⁺ ratios in the shoots than those in the roots, whereas that of K⁺ /Na⁺ ratios remained almost uniform in both shoots and roots. Proline content in the shoots increased markedly at the highest NaCl concentration. Oil content in the seed decreased progressively with increase in salinity.     

NaCl胁迫下沙枣幼苗生长和阳离子吸收、运输与分配特性

沙枣(Elaeagnus angustifolia L.)耐盐性强,是我国北方生态脆弱地区造林绿化的一个先锋树种。为探讨沙枣的盐适应机制,研究了不同浓度NaCl(0、100和200 mmol/L)胁迫30d对其水培幼苗生物量累积以及不同组织(根、茎、叶)K+、Na+、Ca2+和Mg2+吸收、运输与分配的影响。结果表明:盐胁迫不同程度地促进了沙枣苗根系生长;100 mmol/L NaCl胁迫对幼苗生物量累积无明显影响,而200 mmol/L则显著抑制了生物量累积;盐胁迫幼苗根、茎、叶中Na+含量以及K+-Na+选择性运输系数(S K,Na)和Ca2+-Na+选择性运输系数(S Ca,Na)显著或大幅度增加,而K+、Ca2+、Mg2+含量以及K+/Na+、Ca2+/Na+和Mg2+/Na+比值则显著或大幅度下降;200 mmol/L NaCl胁迫沙枣根Na+含量和根Na+净累积量分别为22.15 mg/g干重和1.87 mg/株(是对照的16.20倍和20.06倍),根成为Na+净累积量增加幅度最大的组织和Na+含量最高的组织;200 mmol/L NaCl胁迫沙枣茎、叶中的Na+含量以及冠组织Na+净累积量分别高达5.15、7.71 mg/g干重和3.29 mg/株(是对照的7.22倍、9.58倍和5.45倍),但幼苗仍能正常生长。综合分析认为,沙枣的盐适应机制是根系拒盐和冠组织耐盐,主要通过根系的补偿生长效应、根系对Na+的聚积与限制作用以及冠组织对Na+的忍耐来实现的,同时也与根、茎和叶对K+、Ca2+选择性运输能力显著增强有关。     

Hydrogen peroxide as a mediator of 5‐aminolevulinic acid‐induced Na+ retention in roots for improving salt tolerance of strawberries

To explore the mechanisms of 5‐aminolevulinic acid (ALA)‐improved plant salt tolerance, strawberries (Fragaria × ananassa Duch. cv. ‘Benihoppe’) were treated with 10 mg l^?1 ALA under 100 mmol l^?1 NaCl stress. We found that the amount of Na⁺ increased in the roots but decreased in the leaves. Laser scanning confocal microscopy (LSCM) observations showed that ALA‐induced roots had more Na⁺ accumulation than NaCl alone. Measurement of the xylem sap revealed that ALA repressed Na⁺ concentrations to a large extent. The electron microprobe X‐ray assay also confirmed ALA‐induced Na⁺ retention in roots. qRT‐PCR showed that ALA upregulated the gene expressions of SOS1 (encoding a plasma membrane Na⁺/H⁺ antiporter), NHX1 (encoding a vacuolar Na⁺/H⁺ antiporter) and HKT1 (encoding a protein of high‐affinity K⁺ uptake), which are associated with Na⁺ exclusion in the roots, Na⁺ sequestration in vacuoles and Na⁺ unloading from the xylem vessels to the parenchyma cells, respectively. Furthermore, we found that ALA treatment reduced the H₂O₂ content in the leaves but increased it in the roots. The exogenous H₂O₂ promoted plant growth, increased root Na⁺ retention and stimulated the gene expressions of NHX1, SOS1 and HKT1. Diphenyleneiodonium (DPI), an inhibitor of H₂O₂ generation, suppressed the effects of ALA or H₂O₂ on Na⁺ retention, gene expressions and salt tolerance. Therefore, we propose that ALA induces H₂O₂ accumulation in roots, which mediates Na⁺ transporter gene expression and more Na⁺ retention in roots, thereby improving plant salt tolerance.     

cGMP regulates hydrogen peroxide accumulation in calcium-dependent salt resistance pathway in <Emphasis Type="Italic">Arabidopsis thaliana</Emphasis> roots

3′,5′-cyclic guanosine monophosphate (cGMP) is an important second messenger in plants. In the present study, roles of cGMP in salt resistance in Arabidopsis roots were investigated. Arabidopsis roots were sensitive to 100 mM NaCl treatment, displaying a great increase in electrolyte leakage and Na⁺/K⁺ ratio and a decrease in gene expression of the plasma membrane (PM) H⁺-ATPase. However, application of exogenous 8Br-cGMP (an analog of cGMP), H₂O₂ or CaCl₂ alleviated the NaCl-induced injury by maintaining a lower Na⁺/K⁺ ratio and increasing the PM H⁺-ATPase gene expression. In addition, the inhibition of root elongation and seed germination under salt stress was removed by 8Br-cGMP. Further study indicated that 8Br-cGMP-induced higher NADPH levels for PM NADPH oxidase to generate H₂O₂ by regulating glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH) activity. The effect of 8Br-cGMP and H₂O₂ on ionic homeostasis was abolished when Ca²⁺ was eliminated by glycol-bis-(2-amino ethyl ether)-N,N,N′,N′-tetraacetic acid (EGTA, a Ca²⁺ chelator) in Arabidopsis roots under salt stress. Taken together, cGMP could regulate H₂O₂ accumulation in salt stress, and Ca²⁺ was necessary in the cGMP-mediated signaling pathway. H₂O₂, as the downstream component of cGMP signaling pathway, stimulated PM H⁺-ATPase gene expression. Thus, ion homeostasis was modulated for salt tolerance.     

Oxygen-Dependent Exclusion of Sodium Ions from Shoots by Roots of Zea mays (cv Pioneer 3906) in Relation to Salinity Damage

Using radio-tracers, we measured Na⁺ and K⁺ accumulation in roots and transport to shoots in Zea mays (cv Pioneer 3906) as a function of NaCl concentration and O₂ partial pressure in the nutrient solution. Under fully aerobic conditions, roots partially excluded Na⁺ from the shoots over a wide range of NaCl concentration (0.2-200 millimolar). With root anoxia, the exclusion mechanism broke down so that much greater amounts of Na⁺ reached the shoots, with simultaneous inhibition of K⁺ transport. The ratio Na⁺/K⁺ entering the shoot consequently increased 90 to 200 times. Increases in Na⁺ transport were first detected when the O₂ partial pressure was reduced from ambient (21% v/v) to 15%, whereas K⁺ transport was not inhibited until O₂ concentrations were <5%. Since soil O₂ deficiency can often accompany high salinity in irrigation agriculture, failure of the Na⁺ exclusion mechanism may be a contributory factor in salinity damage of salt-sensitive glycophytes.     

NaCl胁迫对圆柏幼苗生长和离子吸收及分配的影响

以当年生圆柏幼苗为实验材料,采用温室调控盆栽土培法研究了不同浓度NaCl(0、100、200、300mmol·L-1)胁迫21d对其生长情况及不同器官(根、茎、叶)中K~+、Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)的吸收和分配的影响,以探讨圆柏幼苗对盐环境的生长适应性及耐盐机制。结果表明:(1)随着NaCl胁迫浓度的增加,圆柏幼苗生长,包括株高、地径、相对生长量以及生物量的积累均呈下降趋势,而其根冠比却增加。(2)在各浓度NaCl胁迫处理下,圆柏幼苗根、茎、叶中Na~+含量较对照均显著增加,而且叶中Na~+含量显著高于茎和根,叶中Na~+含量是根中的5倍。(3)随着NaCl胁迫浓度的升高,圆柏幼苗各器官中K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)含量以及K~+/Na~+、Ca~(2+)/Na~+及Mg~(2+)/Na~+比值均呈下降趋势。(4)在NaCl胁迫条件下,圆柏幼苗根系离子吸收选择性系数SK,Na、SCa,Na、SMg,Na显著提高,茎、叶离子转运选择性系数SCa,Na、SMg,Na则逐渐降低,叶中离子转运选择性系数SK,Na则随着NaCl胁迫浓度的升高显著降低,大量Na~+进入地上部,减缓了盐胁迫对根系的伤害。研究认为,圆柏幼苗的盐适应机制主要是通过根系的补偿生长效应及茎、叶对Na~+的聚积作用来实现的,同时也与根对K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)的选择性运输能力增强和茎、叶稳定的K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)的选择性运输能力有关。     

Isolated Thellungiella shoots do not require roots to survive NaCl and Na2SO4 salt stresses

Shoots of Thellungiella derived by micropropagation were used to estimate the plants'' salt tolerance and ability to regulate Na⁺ uptake. Two species with differing salt tolerances were studied: Thellungiella salsuginea (halophilla), which is less tolerant, and Thellungiella botschantzevii, which is more tolerant. Although the shoots of neither ecotype survived at 700 mM NaCl or 200 mM Na₂SO₄, micropropagated shoots of T. botschantzevii were more tolerant to Na₂SO₄ (10–100 mM) and NaCl (100–300 mM). In the absence of roots, Na₂SO₄ salinity reduced shoot growth more dramatically than NaCl salinity. Plantlets of both species were able to adapt to salt stress even when they did not form roots. First, there was no significant correlation between Na⁺ accumulation in shoots and Na⁺ concentration in the growth media. Second, K⁺ concentrations in the shoots exposed to different salt concentrations were maintained at equivalent levels to control plants grown in medium without NaCl or Na₂SO₄. These results suggest that isolated shoots of Thellungiella possess their own mechanisms for enabling salt tolerance, which contribute to salt tolerance in intact plants.Key words: Thellungiella salsuginea, Thellungiella botschantzevii, salt tolerance, isolated shoots, growth, rhizogenesis, ion accumulation     

外源水杨酸对盐胁迫下大黄种子萌发及幼苗生长的影响

该研究以掌叶大黄、唐古特大黄和药用大黄种子为材料,采用双层滤纸培养法,设置系列浓度NaCl (0、100、150、200、250 mmol/L) 胁迫试验,以及系列浓度水杨酸(SA)溶液(0、50、100、150、200、250 mg/L)拌种和浸种后盐胁迫实验,测定3种大黄种子萌发及幼苗生长指标,揭示外源水杨酸对盐胁迫下大黄种子萌发及幼苗生长的影响。结果显示：(1)随NaCl浓度增大3种大黄种子的发芽率均呈直线下降趋势,且子叶、胚轴、根和苗等生长均受到强烈抑制。(2)在拌种条件下, 200 mmol/L NaCl胁迫下掌叶大黄苗长在200 mg/L SA处理下受到显著促进; 200 mmol/L NaCl浓度盐胁迫下唐古特大黄种子发芽率在250 mg/L SA处理下受到显著抑制;100 mmol/L NaCl胁迫下药用大黄种子发芽势在200 mg/L SA处理下受到显著抑制,其发芽率在150 mg/L SA处理下得到显著抑制,其苗长在250 mg/L SA处理下受到显著抑制。(3)在浸种条件下, 200 mmol/L NaCl胁迫下掌叶大黄种子发芽率在50 mg/L SA处理下显著提高,其幼苗根长和苗长的生长在250 mg/L SA处理受到显著促进;200 mmol/L NaCl胁迫下唐古特大黄种子的发芽势在200 mg/L SA处理下得到显著促进,其幼苗根和苗的生长在50 mg/L SA处理下得到显著促进;100 mmol/L NaCl 胁迫下药用大黄根和苗的生长在100 mg/L SA处理下均得到显著促进。研究表明,3种大黄种子和幼苗对盐胁迫的响应趋势一致,但对不同浓度SA拌种和浸种的响应有较大差异。