红树植物耐盐机理研究进展

从形态、生理生化和分子水平综述了红树植物的耐盐机理。红树植物具有盐腺、叶片肉质化等形态特征,通过离子选择性积累、盐分区域化、泌盐和拒盐等机制降低体内的盐分浓度,积累或合成渗透调节物质（主要是松醇和甘露醇）来维持渗透平衡,增强抗氧化系统以清除活性氧。在分子水平上,红树植物的耐盐能力与参与合成渗透调节物质关键酶和抗氧化酶等基因的表达相关。     

罗布麻对不同浓度盐胁迫的生理响应

利用网室盆栽实验, 研究不同浓度的NaCl(100–400 mmol·L^–1)胁迫对罗布麻(Apocynum venetum)生长及生理特性 的影响。结果表明, 100 mmol·L^–1NaCl处理显著降低了罗布麻植株的鲜重, 但对其干重影响不大; 随着盐浓度继续增加, 罗布麻鲜重和干重显著下降。在盐胁迫下, 罗布麻叶片内的丙二醛含量、电解质渗漏率、根部和地上部Na⁺的含量明显增加, K⁺的含量随着盐离子浓度的增加而降低。盐胁迫显著降低了地上部Ca²⁺的含量, 而对根部Ca²⁺的含量没有影响。植株K⁺/Na⁺和Ca²⁺/Na⁺比值随着盐胁迫强度的增加而降低。盐胁迫显著促进了罗布麻根部对K⁺和Ca²⁺的选择性吸收及对K⁺的选择性运输。当NaCl浓度小于或等于200 mmol·L^–1时, 随着盐离子浓度的增加, 罗布麻叶片内的脯氨酸和可溶性糖积累显著增加,而当NaCl浓度大于200 mmol·L^–1时, 这2种有机溶质含量显著下降。总体上, 罗布麻通过积累无机离子、合成有机溶质及维持较高的K⁺、Ca²⁺选择性吸收和运输来适应一定浓度(≤200 mmol·L^–1NaCl)的盐胁迫。     

植物HKT蛋白耐盐机制研究进展

盐害是限制植物生长发育的重要环境因素, 对植物造成渗透胁迫和离子毒害。维持细胞及整株水平的Na⁺/K⁺平衡是植物重要的耐盐机制。目前, 已报道的高亲和性钾离子转运蛋白(HKT)具有钠、钾离子转运特性, 在植物体钠、钾离子长距离运输及分配过程中发挥重要作用。该文重点总结了淡土植物和盐土植物HKT蛋白的结构、功能及耐盐机理, 并对其在植物耐盐改良育种中的前景做出了展望。     

一年生盐生植物耐盐机制研究进展

盐生植物是一类能够在盐土上完成生活史的天然植物, 在与盐土协同演化过程中形成了一系列适应盐生环境的特殊生存策略。其中一年生盐生植物因其生活史短、方便培养和观察、易于基因转化和后代繁殖, 已成为耐盐机制研究的主要对象。一年生盐生植物面临多变的生境胁迫, 具有更大的生存风险, 所以具有不同于多年生盐生植物的更稳妥的适应机制, 主要体现在种子的高盐休眠、复水速萌、形态和萌发的多态性、存在持久种子库及调节资源分配等方面。种子萌发后的生长、发育和繁殖等生活史的各阶段都要经受严峻的盐生胁迫环境。通常所说的耐盐机理是指成株对盐分的调控, 按照植物种类不同而分为稀盐、泌盐和拒盐3种耐盐形式。该文在对国内外相关文献进行分析归纳的基础上, 首先介绍了一年生盐生植物的常见类型, 然后分别从种子特征、形态结构、生理生化和生态习性等方面综述了一年生盐生植物的耐盐机制。     

盐芥响应盐胁迫的分子机制研究进展

盐生植物盐芥是拟南芥的近缘物种,具有极强的耐盐能力,是很有研究前景的新兴耐盐模式植物.该文主要从离子平衡(Na+的吸收、外排、区隔化)、渗透平衡和过氧化物清除3个方面对近年来国内外有关盐芥耐盐分子机制的研究进展进行综述,以阐述盐芥植物对于盐胁迫反应的生理及分子机制.     

能源植物杂交狼尾草对NaCl胁迫的响应及其耐盐阈值

以能源植物杂交狼尾草(Pennisetum americanum × P. purpureum)为实验材料, 用沙培盆栽的方法, 分别用0、0.3%、0.5%、0.9%和1.2%的NaCl处理4周后, 测定植株鲜重、干重、含水量、株高、分蘖数和不同部位的离子含量, 以确定其耐盐阈值和耐盐方式。结果表明, 随着NaCl浓度的增加, 杂交狼尾草的鲜重、干重、株高和分蘖数都显著降低, 地上部分鲜重和干重分别在NaCl浓度为0.568%和0.570%时下降了50%, 1.2% NaCl处理的杂交狼尾草几乎全部死掉。表明杂交狼尾草的耐盐阈值为0.57%; 但植株含水量和功能叶的Na⁺含量变化不明显, 老叶Na⁺含量在NaCl浓度为0.9%时明显升高, 是对照的2倍; 随NaCl浓度的升高, 根中的Na⁺含量显著升高, 在NaCl浓度为0.9%时, 根中的Na⁺含量达到对照的3倍以上。Na⁺含量在功能叶, 老叶和根中含量依次升高; 随NaCl浓度的升高, 地上部分和根中的K⁺含量都无明显变化; 随NaCl浓度的升高, 根中的Na⁺/K⁺明显增加, 而地上部分Na⁺/K⁺只有当NaCl浓度为0.9%时明显增加。以上结果表明杂交狼尾草具有一定的耐盐性, 其耐盐方式为拒盐, 耐盐阈值为0.57% (约100 mmol·L^-1)。     

盐胁迫下蒙古冰草幼苗生长和离子含量的变化

用不同浓度的NaCl溶液处理蒙古冰草幼苗后,测定了不同时间胁迫下植株地上部分鲜重和离子含量。结果表明:轻度盐胁迫对蒙古冰草幼苗的生长有一定的促进作用,而中度和重度盐胁迫对幼苗生长有明显的抑制作用。经分析认为,轻度盐胁迫下蒙古冰草可以将Na⁺等有害离子截流在根部,抑制其向地上部分的运输,而中度和重度盐胁迫下过多的Na⁺等有害离子运输到地上代谢活跃部分,限制了对K⁺、Ca²⁺等的吸收,造成植株的营养亏缺,从而引起植株的伤害。     

新疆典型盐生植物营养器官盐分积累与生态化学计量特征

对盐生植物体内器官盐分积累和碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的研究, 有助于了解盐生植物养分、盐分的分配机制和其对盐渍环境的适应策略。该文选择新疆4种典型的真盐生植物(3种灌木植物: 盐节木(Halocnemum strobilaceum)、小叶碱蓬(Suaeda microphylla)、盐爪爪(Kalidium foliatum), 1种草本植物: 盐角草(Salicornia europaea)为研究对象, 对比研究了它们的根、茎、叶中的盐分积累和C、N、P化学计量特征以及二者间的相关性。结果显示: 1)在生长旺盛期, 4种盐生植物体内盐分积累可形成“盐岛”效应(Na⁺、Cl^-和电导率随盐离子从植物根部向顶端运输过程呈显著增加的趋势)。2) 4种盐生植物中灌木群落的生长主要受到P的限制; 草本群落的生长受N和P (偏P)共同限制。3)器官、物种和二者的交互作用均能影响盐生植物的盐分(除Mg²⁺外)特征和C、N、P生态化学计量特征。4) 4种盐生植物C与N、P之间显著负相关, N与P之间显著正相关。5)盐生植物体内总盐分、Na⁺和K⁺与N、N:P之间呈显著正相关关系, 与C、C:N、C:P之间呈显著负相关关系, 而K⁺和CO₃^2-与P之间却显著正相关。盐生植物体内盐分和养分在应对盐渍环境上存在一定的相互促进关系, 增施N肥有助于盐生植物对氯化物盐渍土的脱盐。这些发现为了解盐渍生境中盐生植物的生理生态适应及盐渍土的改良提供一定的理论依据。     

亚麻响应盐、碱胁迫的生理特征

利用中性盐NaCl、Na₂SO₄和碱性盐NaHCO₃、Na₂CO₃混合模拟不同强度的盐、碱胁迫条件, 对亚麻(Linum usitatissimum)进行14天胁迫处理, 测定其地上部分和根生长速率、光合特征、离子平衡及有机渗透调节物质积累, 以探讨亚麻对盐、碱两种胁迫的生理响应特点。研究表明: 亚麻生长对盐、碱胁迫的响应存在差异, 在相同盐浓度下, 碱胁迫对亚麻的伤害大于盐胁迫。碱胁迫使地上部分中Na⁺浓度急剧增高, 造成叶绿体破坏、光合色素含量下降, 光合能力及碳同化能力也急剧下降。亚麻中Na⁺含量随着胁迫强度的增加而升高, 而K⁺含量呈下降趋势, 碱胁迫下的变化明显大于盐胁迫。因此, 碱胁迫导致Na⁺过度积累可能是碱胁迫对植物伤害大于盐胁迫的最主要原因。碱胁迫下Ca²⁺和Mg²⁺在根中下降明显, 可见高pH值阻碍根对Ca²⁺和Mg²⁺的吸收。Fe²⁺和Zn²⁺对渗透调节的影响不大, 因为它们的离子含量较低。盐胁迫促进阴离子(Cl^-、H₂PO₄^-和SO₄^2-)的积累来平衡大量涌入的Na⁺, 但是碱胁迫明显减少无机阴离子含量, 可能造成严重营养胁迫(如P和S不足)。亚麻在盐胁迫下积累大量可溶性糖来平衡大量的Na⁺, 但碱胁迫下积累大量有机酸来维持细胞内离子平衡和pH值稳定, 碱胁迫大量积累的有机酸也可能被分泌到根外调节根外的pH值, 这说明亚麻对两种不同胁迫的响应方式不同。研究证明高pH值会直接影响植物根系的生长发育, 影响植物矿质元素的吸收, 阻碍离子稳态重建, 有机酸代谢是亚麻碱胁迫下的关键适应机制。     

盐胁迫对药用蒲公英生长特性及有效成分积累与离子吸收分配效应的影响

以药用蒲公英(Taraxacum officinale)为试材,研究不同浓度盐胁迫对其生长特性、有效成分积累和离子吸收分配的影响。结果表明,低盐胁迫(0.1%NaCl)对药用蒲公英生长和菊苣酸含量无显著影响,叶中Na⁺含量与对照无显著差异,K⁺含量及K⁺/Na⁺显著升高;高盐胁迫(≥0.2%NaCl)下其生长受到显著抑制,菊苣酸含量显著降低,类囊体膜结构随着盐胁迫加剧趋于紊乱,光合能力减弱,叶片Na⁺含量显著上升,而K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺含量下降,K⁺/Na⁺、Ca²⁺/Na⁺和Mg²⁺/Na⁺显著降低。离子运输选择性系数(S_Ca,Na、S_Mg,Na、S_K,Na)随着盐胁迫加剧呈先升后降趋势。相关性分析表明,盐胁迫下...     

野皂荚对NaCl胁迫的生理响应及耐盐性

以盆栽野皂荚2年生实生苗为材料,设置土壤NaCl含量分别为0.053%（CK）、0.15%、0.3%、0.45%和0.6%的盐胁迫处理,研究不同浓度盐处理对苗木生长、细胞膜透性、细胞保护酶活性以及Na⁺和K⁺分布格局的影响,探讨了其耐盐阈值和机理.结果表明：随着NaCl浓度增加,苗木生长量逐渐降低,盐害指数逐渐升高;野皂荚可忍耐的土壤含盐量为0.42%.随着NaCl浓度增加,叶片相对电导率、氧自由基产生速率和丙二醛(MDA)含量均逐渐增大;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性呈先上升后下降的变化趋势,在土壤含盐量0.3%或0.45%时达到峰值;高盐胁迫下,SOD、POD和CAT活性的增强可及时清除盐胁迫产生的氧自由基,进而缓解或避免膜脂过氧化作用对组织细胞的伤害.盐胁迫下根、茎、叶的Na⁺含量均逐渐增大,且呈现根>叶>茎的分布格局;K⁺含量和K⁺/Na⁺呈下降趋势,呈现叶>根>茎的分布格局;K⁺-Na⁺选择性运输系数(S_K⁺·Na⁺)随着土壤含盐量的增加逐渐升高,且叶S_K⁺·Na⁺高于茎S_K⁺·Na⁺.野皂荚耐盐机制是根系拒盐和叶片耐盐;盐胁迫下,根系Na⁺累积能力增强可控制Na⁺向地上运输以避免盐害发生,叶片K⁺选择性吸收和累积能力的显著提高可忍耐和补偿Na⁺对组织的伤害.     

NaCl胁迫对4种豆科树种幼苗生长和K+、Na+含量的影响

以合欢、刺槐、国槐和皂荚4种豆科树种盆栽实生幼苗为试验材料,研究了NaCl胁迫下4个树种幼苗的生长、耐盐临界浓度和Na⁺、K⁺含量的变化,并对其耐盐性进行了比较.结果表明：NaCl胁迫抑制了4个树种幼苗的生长,苗木的干物质积累量减小、根冠比增大,尤其对合欢和皂荚的影响较大;以相对干质量降至对照组50%时的NaCl浓度作为生长临界NaCl浓度(C₅₀)指标,4个树种的耐盐强弱顺序为：刺槐(5.0‰)＞国槐(4.5‰)＞皂荚(3.9‰)＞合欢(3.0‰);随NaCl浓度的增加,各树种幼苗根、茎、叶中Na⁺含量逐渐增加,K⁺含量先增加后减小（合欢根除外）,而K⁺/Na⁺差异较大.相同浓度NaCl胁迫下,幼苗器官的Na⁺分布为根＞茎＞叶,K⁺因树种和NaCl浓度不同而各异,以叶片中较多,K⁺/Na⁺为叶＞茎＞根.NaCl胁迫下,刺槐的K⁺含量和K⁺/Na⁺较高,地上部分Na⁺含量较低,幼苗干物质量大,耐盐性较强;而合欢的K⁺/Na⁺较小,高浓度NaCl胁迫下地上部分的Na⁺含量较高,幼苗干物质量小,耐盐性较差.苗木地上部分对K⁺的积累和根部对Na⁺的滞留是影响豆科树种耐盐性能的主要因素.     

新疆胀果甘草幼苗耐盐性及对NaCl胁迫的离子响应

以盐碱荒漠草甸药用植物胀果甘草(Glycyrrhiza inflata)为材料, 采用水培法研究了盐处理(50、100、200、300 mmol·L^-1NaCl) 28天后幼苗株高、生物量、含水量、根粗、甘草酸含量和不同器官的离子含量及离子的选择吸收、运输能力, 并对丙二醛、脯氨酸含量进行测定, 以确定其耐盐范围及耐盐方式。结果表明, 低盐浓度对胀果甘草幼苗生长无显著影响, 只有较高盐浓度(≥200 mmol·L^-1 NaCl)使幼苗总生物量、株高、甘草酸含量显著降低; 根据耐盐系数与盐浓度的拟合方程, 确定适宜幼苗生长的盐浓度范围为0-278.17 mmol·L^-1。随盐浓度上升, 植株选择性吸收K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺, 而抑制Na⁺进入体内, 幼苗对进入植株体内的Na⁺在不同盐浓度下采取了不同的分配策略, 低盐浓度下(0-100 mmol·L^-1), 植株体内Na⁺主要积累在根中, 避免了叶中Na⁺的过多积累, 其盐适应机制以耐盐方式为主; 高盐浓度下(≥200 mmol·L^-1 NaCl), Na⁺主要积累在下部叶, 并通过叶片脱落的方式带走体内的盐分, 其盐适应机制以避盐方式为主。盐胁迫下, 幼苗能促进K⁺而抑制Na⁺向上部叶的运输, 使上部叶拒Na喜K, 维持了较高的K⁺/Na⁺比值, 有利于幼苗生长; 同时, 地下根系能通过积累Ca²⁺、Mg²⁺和合成脯氨酸、甘草酸, 以提高渗透调节能力, 缓解Na⁺毒害, 使根的生长不受影响, 有利于保证幼苗在盐环境中吸收维持生长的必要养分, 这是胀果甘草幼苗具有较强耐盐性的原因。以上结果说明, 胀果甘草幼苗通过对盐离子的吸收和运输调控、离子区域化和渗透调节, 以耐盐和避盐两种方式适应盐碱荒漠环境。     

丛枝菌根真菌调控根系构型与矿质元素平衡提高西瓜植株耐盐性的研究

丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza,AM）真菌可通过多种途径或机制来增强植物的耐盐性,进而促进植株的生长发育。本研究在盆栽条件下设西瓜Citrullus lanatus品种‘京欣四号’幼苗接种变形球囊霉Glomus versiforme和不接种以及施加和不施加100mmol/L NaCl共4个处理,测定植株根系菌根侵染状况、根系构型及其根茎叶中钾（K）、钙（Ca）、磷（P）、钠（Na）含量、K⁺/Na⁺、Ca²⁺/Na和植株生长状况等。AM真菌显著增加了盐胁迫下西瓜植株总根长度、根表面积、根体积和根尖数量,改善了根系构型;促进了西瓜根系对K、Ca和P的吸收,提高了茎Ca和P含量、根系K和P含量、K⁺/Na⁺和Ca²⁺/Na⁺,而降低了根Na⁺含量;茎P和Na⁺、叶K和Ca的含量显著高于其他器官相应含量。典范对应分析表明,根系K含量、K⁺/Na⁺和Ca²⁺/Na⁺与总根长度、主根长度、根表面积、根体积、根尖数量、根平均直径呈正相关;叶K⁺/Na⁺与主根长度呈正相关;根系Na⁺含量与根系总根长、根平均直径和根尖数量呈负相关。接种AM真菌改善了矿质元素平衡及其分配状况。盐胁迫后西瓜植株对菌根的依赖性增强。结果表明,K、Ca、P是AM真菌介导植物耐盐性的关键养分;K⁺/Na⁺和Ca²⁺/Na⁺是重要的矿质元素平衡指标,接种AM真菌能调控植物根系构型和矿质元素平衡状况,从而缓解盐胁迫对西瓜生长的抑制作用,提高植株的耐盐性。     

不同耐盐品种棉花根系主要指标对盐分胁迫的响应

以盐敏感品种‘中棉所45’(CCRI45)、弱耐盐品种‘新陆早17号’(XLZ17)、中等耐盐品种‘新陆早13号’(XLZ13)和耐盐品种‘中棉所35’(CCRI35)为试验材料,利用根系分析系统研究盐分胁迫下棉花根系形态特征及其与棉株耐盐性的关系.结果表明:盐分胁迫显著降低棉花根和叶的干质量以及K^+/Na^+,其中耐盐品种CCRI35和中等耐盐品种XLZ13的根干质量、叶干质量以及根中K^+/Na^+分别比盐敏感品种CCRI45提高了69.3%~104.4%、24.8%~45.3%和25.0%~45.8%;盐分胁迫显著抑制棉花根系生长发育,其中CCRI 35和XLZ13的总根长、根系总表面积、根系总体积以及0~10 cm土层中直径为0~1.2 mm内的根长、根表面积和根体积均显著高于CCRI45,分别增加了15.2%~85.8%、12.0%~68.5%、31.7%~217.8%、27.2%~73.9%、39.6%~74.3%和99.0%~309.7%.主成分分析表明,比根长、浅层根长比例和细根比例受基因型差异的影响较为明显,是区分不同耐盐品种棉花根系形态差异的主要指标.逐步回归分析显示,比根长、0~10 cm土层的粗根根长、细根根表面积、粗根根表面积、粗根体积、中根比例,以及10~20 cm粗根根长、粗根表面积、粗根体积等根系参数对盐分响应敏感.耐盐棉花品种可通过维持表层根长比例、细根比例和比根长的增加来适应盐分胁迫.     

Salt accumulation in vegetative organs and ecological stoichiometry characteristics in typical halophytes in Xinjiang,China

AimsStudying salt accumulation in vegetative organs and carbon (C), nitrogen (N), phosphorus (P) stoichiometry in halophytes contributes to understand the adaptive strategy to saline environment and the distribution mechanism of nutrients and salinity of the halophytes.MethodsFour typical dominant species, including three perennial shrubs (Halocnemum strobilaceum, Suaeda microphylla and Kalidium foliatum) and an annual herb (Salicornia europaea) were selected for analyzing the salt accumulation and C, N, P stoichiometry relationships.Important findings 1) The salt accumulation showed “salt island” effect at peak growing stage; Na⁺, Cl^- and electrical conductivity all showed significant positive trends, when salt ions were transported from the root to the shoot of 4 halophytes. 2) P was the limiting growth element of perennial shrubs, while both N and P were limiting factors for the annual herb. 3) Different organs, species and their interactions affected C, N, P stoichiometry and salt icons except Mg²⁺. 4) C was negatively correlated with N and P, but there was a significant positive correlation between N and P. 5) Electrical conductivity, Na⁺and K⁺ were positively correlated with N, N:P ratio, and negatively correlated with C, C:N and C:P ratios, and yet K⁺, CO₃^2- had significant positive correlation with P. These results implied that there were some kind of mutual promoting relationships between nutrients and salinity in halophytes in the saline environment, and fertilizing with N could promote sodium chloride desalination.     

盐胁迫下外源褪黑素和Ca2+对甜瓜幼苗的缓解效应

以甜瓜品种‘羊角酥瓜’为试材,利用人工气候室控制环境条件(昼/夜25/18 ℃),研究盐胁迫条件下外源褪黑素(MT)和Ca²⁺对甜瓜幼苗根系和叶片中Cl^-、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺离子含量,Na⁺/K⁺、 Na⁺/Ca²⁺、Na⁺/Mg²⁺值,以及H⁺-ATP酶活性、渗透调节物质积累和细胞膜质过氧化的影响.结果表明: 与对照相比,盐胁迫处理显著抑制甜瓜幼苗生长,增加根系和叶片中Cl^-、Na⁺含量,降低K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量.盐胁迫下,喷施外源MT或Ca²⁺处理均可以显著降低甜瓜根系和叶片中Cl^-、Na⁺含量,提高K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量,植株体内Na⁺/K⁺、Na⁺/Ca²⁺和 Na⁺/Mg²⁺值下降;同时也提高了根系和叶片H⁺-ATP酶活性及叶片渗透调节物质的含量,降低盐胁迫对细胞膜的伤害,表现在甜瓜叶片相对电导率和丙二醛含量降低.总之,在盐胁迫条件下,外源MT、Ca²⁺单独和复配处理均可通过提高H⁺-ATP酶活性来降低盐害离子的含量,改善甜瓜幼苗中的离子平衡,同时增加渗透调节物质的含量,降低膜质过氧化水平,从而增强其对盐胁迫的适应性,其中MT和Ca²⁺复配处理时的效果更好.复配外施 MT 和Ca²⁺在诱导甜瓜幼苗提高耐盐方面具有协同增效作用.