披针叶黄华试管苗适应盐胁迫的渗透调节机制

以披针叶黄华(Thermopsis lanceolata)试管苗为材料,通过组培方法研究其在0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%NaCl和Na2SO4胁迫30d后的生长、有机渗透调节物质和无机渗透调节物质(Na+、K+和Ca2+)含量的变化,以探讨其耐盐性机制。结果显示:(1)随NaCl和Na2SO4胁迫浓度的增加,披针叶黄华试管苗叶片脯氨酸和可溶性糖含量均显著持续增加,且NaCl胁迫下脯氨酸上升的幅度均大于相同浓度Na2SO4胁迫下的增幅,而可溶性糖上升的幅度却小于相同浓度Na2SO4胁迫下的幅度;可溶性蛋白含量随NaCl浓度的增大呈先升高后降低的趋势,但随Na2SO4浓度的增加呈持续上升的趋势。(2)随NaCl和Na2SO4浓度的增加,披针叶黄华试管苗Na+含量呈增加趋势且各处理均显著高于对照,Ca2+含量和叶片K+含量却呈逐渐减少趋势且各处理均显著低于对照,而根系K+含量呈先降后升的趋势;Na2SO4胁迫下披针叶黄华试管苗叶片Na+含量上升幅度以及K+和Ca2+含量下降幅度均明显低于相同浓度NaCl胁迫组;而Na+/K+和Na+/Ca2+比值随NaCl和Na2SO4浓度增加而升高;NaCl胁迫下,叶片Na+/K+和Na+/Ca2+高于相同浓度Na2SO4胁迫下的比值,而根系Na+/K+和Na+/Ca2+却低于相同浓度Na2SO4胁迫下的比值。研究表明,盐胁迫下,披针叶黄华试管苗通过抑制叶片中Na+积累并增加可溶性糖和可溶性蛋白含量,在根系中维持较高K+和Ca2+含量以及较低水平Na+/K+和Na+/Ca2+比,以降低披针叶黄华细胞渗透势来适应盐渍环境;披针叶黄华对NaCl胁迫的调节能力弱于Na2SO4。     

NaCl胁迫对白刺幼苗体内游离态亚精胺和精胺含量的影响

以西伯利亚白刺试管苗为材料,研究其在0、50和200 mmol·L-1NaCl胁迫及外源环己胺调控下,生物量和体内多胺含量的改变,以探讨多胺对盐生植物白刺在盐胁迫下的生理调节功能.结果显示:50 mmol·L-1NaCl更有利于西伯利亚白刺的生长,处理后30 d白刺根系和地上部干重分别比对照增加75%和95%,处理15 d生根率比对照提高44.42%.而0(对照)和200 mmol·L-1NaCl都显著抑制白刺试管苗的生根与生长;200 mmol·L-1NaCl处理45 d时地上部干重比对照显著降低11.71%.白刺叶片中的多胺(精胺和亚精胺)含量随着盐浓度的增加呈降低趋势,茎和根中的多胺含量在200 mmol·L-1NaCl处理后才显著受到抑制;同时施环己胺和200 mmol·L-1NaCl处理使白刺叶片中的亚精胺含量显著低于200 mmol·L-1NaCl处理组,且叶绿素合成减少,细胞质膜透性增高.研究表明,西伯利亚白刺叶片内保持合适的多胺含量可能是其适应盐渍环境的重要机制之一.     

等渗Ca(NO3)2和NaCl胁迫对黄瓜幼苗生长及渗透调节物质含量的影响

采用营养液培养方法,以耐盐性较弱的‘津春2号’黄瓜品种为试材,研究了等渗Ca(NO3)2和NaCl胁迫对黄瓜幼苗生长、根系电解质渗透率、根系活力、Na+和K+含量及渗透调节物质含量的影响。结果显示:(1)在84mmol.L-1 NaCl和56mmol.L-1 Ca(NO3)2等渗胁迫下,黄瓜幼苗鲜重和干重均显著下降,且NaCl处理下降的幅度大于等渗Ca(NO3)2处理。(2)NaCl主要通过对黄瓜根系的伤害来抑制植株生长,表现为根系活力下降、根系质膜透性增大、Na+大量积累、K+含量显著下降、Na+/K+明显上升,最终导致根冠比下降;而Ca(NO3)2处理对根系质膜透性、K+含量、Na+/K+的影响均小于NaCl胁迫,且根系活力和根冠比上升,但Ca(NO3)2胁迫后叶片含水量和渗透调节能力均小于NaCl胁迫。(3)NaCl胁迫条件下,黄瓜幼苗内渗透调节物质以可溶性糖为主,而Ca(NO3)2胁迫以可溶性蛋白为主。研究表明,NaCl胁迫对黄瓜幼苗的伤害大于等渗Ca(NO3)2,NaCl主要通过破坏根系质膜结构影响植株生长,而Ca(NO3)2主要通过引起地上部生理干旱来影响植株生长。     

NaCl胁迫对2个杨树品系扦插苗生长及体内离子含量和运输的影响

以杨树(Populus spp.)品系“南杨1号”(Nanyang No.1)和“南杨2号”(Nanyang No.2)为实验材料,研究了不同浓度(0、75和150 mmol·L-1)NaCl胁迫条件下2个杨树品系扦插苗生长及不同器官中离子(N、P、K+、Na+、Ca2+、Mg2+和Cl-)含量与运输的差异.结果表明:随NaCl浓度的提高,2个杨树品系的单株干质量以及“南杨1号”的根冠比均逐渐降低,但“南杨2号”的根冠比呈现先增大后减小的趋势;除P和Mg2+含量外,2个品系根、新生枝条和叶片中营养元素的含量均逐渐降低,Na+和Cl-含量以及Na+/K+和Na+/Ca2+比值均逐渐增加,但Na+和Cl-含量以及Na+/K+和Na+/Ca2+比值的增幅在根中均最高、在叶片中均最小.在150 mmol·L-1NaCl胁迫条件下,2个品系的单株干质量和根冠比以及根、新生枝条和叶片中N、P、K+、Ca2+和Mg2+含量均最低,Na+和Cl-含量以及Na+/K+和Na+/Ca2+比值均最高,且与对照有显著差异.在NaCl胁迫条件下,2个品系从根到新生枝条、从新生枝条到叶片的离子运输相对选择性比率RSK+,Na+和RSCa2+,Na+基本上均小于对照,其中,从根到新生枝条的RSx+,Na+和RSCa2+,Na+均大于从新生枝条到叶片.总体上看,在NaCl胁迫条件下“南杨2号”的单株干质量和根冠比、各器官的N和P含量、不同器官间的RSK+Na+和RSCa2+,Na+均高于“南杨1号”,“南杨2号”各器官的Na+和Cl-含量以及Na+/K+和Na+/Ca2+比值的增幅均低于“南杨1号”.综合分析结果表明:NaCl胁迫对2个杨树品系扦插苗的生长及体内离子的分布及运输均有一定的影响,但总体上看,“南杨2号”对NaCl胁迫的耐性优于“南杨1号”.     

外源EBR对NaCl胁迫下燕麦幼苗无机离子吸收、运输和分配的影响

为了探讨外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,EBR)诱导燕麦(Avena sativa L.)幼苗抗盐性的效果及其生理调节机制,以"青引2号"和"加燕2号"燕麦为材料,研究NaCl胁迫下施用外源EBR对燕麦幼苗无机离子吸收、运输和分配的影响。结果表明:100mmol·L-1NaCl胁迫下,"青引2号"和"加燕2号"燕麦幼苗叶片和根系中的Na+、Cl-含量均显著升高,对阳离子的吸收产生了拮抗作用,导致燕麦幼苗叶片和根系中的K+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+、Cu2+含量显著降低,离子稳态平衡被打破;100 mmol·L-1NaCl胁迫下,施用0.01μmol·L-1外源EBR后,"青引2号"和"加燕2号"燕麦幼苗叶片和根系中的Na+和Cl-含量显著降低,促进了燕麦幼苗根系对K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+的吸收,叶片和根系中K+/Na+、Cl-/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+、Fe2+/Na+、Mn2+/Na+、Cu2+/Na+和Zn2+/Na+显著升高,并且有效调控燕麦幼苗体内无机离子的运输比和阳离子的运输选择性比率,离子稳态重新达到平衡状态;说明外源EBR能够缓解NaCl胁迫下Na+和Cl-对燕麦幼苗所造成的离子毒害作用,有效调控燕麦幼苗对无机离子的选择性吸收、运输和分配,对维持燕麦幼苗体内的离子稳态平衡具有正向调控作用。     

外源EBR对NaCl胁迫下燕麦幼苗无机离子吸收、运输和分配的影响

为了探讨外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,EBR)诱导燕麦(Avena sativa L.)幼苗抗盐性的效果及其生理调节机制,以"青引2号"和"加燕2号"燕麦为材料,研究NaCl胁迫下施用外源EBR对燕麦幼苗无机离子吸收、运输和分配的影响。结果表明:100mmol·L-1NaCl胁迫下,"青引2号"和"加燕2号"燕麦幼苗叶片和根系中的Na+、Cl-含量均显著升高,对阳离子的吸收产生了拮抗作用,导致燕麦幼苗叶片和根系中的K+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+、Cu2+含量显著降低,离子稳态平衡被打破; 100 mmol·L-1NaCl胁迫下,施用0.01μmol·L-1外源EBR后,"青引2号"和"加燕2号"燕麦幼苗叶片和根系中的Na+和Cl-含量显著降低,促进了燕麦幼苗根系对K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+的吸收,叶片和根系中K+/Na+、Cl-/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+、Fe2+/Na+、Mn2+/Na+、Cu2+/Na+和Zn2+/Na+显著升高,并且有效调控燕麦幼苗体内无机离子的运输比和阳离子的运输选择性比率,离子稳态重新达到平衡状态;说明外源EBR能够缓解NaCl胁迫下Na+和Cl-对燕麦幼苗所造成的离子毒害作用,有效调控燕麦幼苗对无机离子的选择性吸收、运输和分配,对维持燕麦幼苗体内的离子稳态平衡具有正向调控作用。     

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。     

燕麦幼苗活性氧代谢和渗透调节物质积累对NaCl胁迫的响应

采用营养液砂培方法,研究了不同浓度NaCl胁迫(0、50、100、150、200和250mmol·L-1)对“定莜6号”燕麦幼苗生长、活性氧代谢和渗透调节物质含量的影响.结果表明:NaCl胁迫显著抑制燕麦幼苗的生长,抑制程度随NaCl浓度提高而增强,燕麦可耐受的最高NaCl浓度约为150 mmol·L-1;随着NaCl浓度的增加,叶片O2-产生速率、H2O2和丙二醛含量明显增加,超氧化物歧化酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶活性先升后降,过氧化氢酶活性迅速下降后逐渐升高,NaCl胁迫明显降低了谷胱甘肽含量,而抗坏血酸含量变化不大;NaCl胁迫显著提高了叶片脯氨酸含量,Na+含量随着NaCl浓度增加不断提高,K+含量和K+/Na+逐渐下降,质膜H+-ATP酶活性、总可溶性蛋白、热稳定蛋白和热不稳定蛋白含量先升后降,游离氨基酸含量先降后升,可溶性糖含量呈降-升-降趋势变化;盐胁迫下活性氧代谢失调和Na+、K+平衡破坏及积累有机溶质进行渗透调节时更多能量的消耗可能是燕麦生长受抑的重要因素.     

燕麦幼苗对盐胁迫的响应及过氧化氢对响应的调节

为了探讨‘定莜6号’燕麦对盐胁迫的生理生化响应及H2O2的调节作用,采用水培方法,研究外源H2O2对盐胁迫下燕麦活性氧代谢、渗透溶质积累和Na+、K+平衡的影响。结果表明:小于100 mmol·L-1Na Cl未对‘定莜6号’幼苗的生长造成明显影响,150 mmol·L-1及以上浓度Na Cl使幼苗干重和叶片K+/Na+显著降低,O2-·产生速率、H2O2、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白质和脯氨酸含量及过氧化氢酶(CAT)、质膜H+-ATP酶活性明显提高,但抗坏血酸(ASA)和谷胱甘肽(GSH)含量变化不大;外施5μmol·L-1H2O2可显著缓解150 mmol·L-1Na Cl胁迫对燕麦幼苗生长的抑制作用,使燕麦叶片超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和CAT活性及H2O2、GSH含量明显提高,O2-·产生速率和MDA含量显著降低;5μmol·L-1H2O2还提高了150 mmol·L-1Na Cl胁迫下燕麦叶片可溶性蛋白质、可溶性糖、有机酸和脯氨酸含量及质膜H+-ATP酶活性和K+/Na+,降低了游离氨基酸含量;表明外源H2O2可调控燕麦幼苗活性氧代谢和渗透溶质积累,维持K+、Na+平衡,从而增强耐盐性。     

NaCl胁迫对菊芋幼苗生长和叶片光合作用参数以及体内离子分布的影响

对不同浓度[0(CK)、50和100 mmol·L-1]NaCl胁迫条件下菊芋(Helianthus tuberosus L. )幼苗的生长、叶片光合作用参数以及体内Cl-、Na+和K+含量分布状况进行了比较研究.结果表明,随NaCl浓度的提高,菊芋幼苗单株地上部分的鲜质量和干质量以及全株鲜质量和干质量均逐渐下降且均与对照差异显著(P<0.05);地下部分的鲜质量和干质量也呈逐渐下降的趋势,但仅100 mmol·L-1NaCl处理组与对照组间有显著差异(P<0.05).随NaCl浓度的提高,叶片的净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)逐渐减小、水分利用效率(WUE)和气孔限制值(Ls)逐渐增大,但总体上差异不显著(P>0.05);50和100 mmol·L-1NaCl处理组的Pn分别为对照组的85.6%和44.9%,Gs分别为对照组的67.9%和57.1%,WUE分别为对照组的1.25和1.54倍,Ls分别为对照组的1.57和1.64倍.随NaCl浓度的提高,菊芋幼苗地上部分和地下部分的Cl-和Na+含量逐渐增加、K+含量逐渐减小,且各处理组间Na+含量差异显著、K+含量差异不显著;地上部分和地下部分的Na+/K+比均随NaCl浓度的提高逐渐增大,0、50和100 mmol·L-1NaCl处理组幼苗地上部分的Na+/K+比分别为0.26、0.83和2.39,地下部分的Na+/K+比分别为0.51、1.16和2.83;各处理组幼苗地上部分的Cl-、Na+和K+含量均明显高于地下部分,表明地下部分吸收的Cl-、Na+和K+大部分被转移至地上部分.研究结果显示,NaCl胁迫对菊芋幼苗生长和叶片光合作用等均有一定的抑制作用,对其体内离子平衡也有一定的影响,干扰了菊芋幼苗的正常生长.