海岸不同生态断带植物根叶抗逆生理变化与其Na+含量的关系

以烟台海岸生态断带滨麦(Leymus mollis)和肾叶打碗花(Calystegia soldanella)为材料,在远离高潮线不同位置上取土样和植物材料,通过测定土壤Na+和两植物根叶Na+含量、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性和渗透调节物含量,以揭示滨麦和肾叶打碗花根叶中Na+在其适应海岸盐环境中的生理调控机制。结果表明,在高潮线土壤Na+含量最高,滨麦根叶Na+含量较高,两植物根叶中MDA和水分含量、抗氧化酶活力均较低,但渗透调节物含量均较高。随远离高潮线土壤Na+含量下降,滨麦根叶Na+含量下降,而肾叶打碗花根中Na+含量上升,其根叶Na+含量较滨麦分别高637%和319%。同时两植物根叶MDA含量、叶片含水量增加;两植物根中POD和SOD活力增加;两植物根叶可溶性糖和脯氨酸含量下降。但不同生态断带滨麦叶片平均含水量相对较低,MDA含量、POD和CAT和SOD活力、脯氨酸和可溶性糖含量相对较高。在盐土环境中滨麦通过降低Na+的吸收和提高抗氧化酶活力和有机渗透调节物含量维持氧自由基代谢平衡和水分平衡。而肾叶打碗花是泌盐植物,在不同生态断带其叶片Na+含量、平均含水量相对较高,叶MDA含量、POD和CAT活力、脯氨酸和可溶性糖含量均相对较低。泌盐植物的肾叶打碗花依赖根叶中积累的Na+作为无机渗透调节剂维护其离子平衡和水分平衡及正常生长。因此,积累在根叶中的Na+离子既作为无机渗透调节剂维护细胞离子平衡和水分平衡,又引发细胞生理干旱促进有机渗透调节物合成;另外还作为氧自由基诱发剂促使活性氧自由基(ROS)积累,通过积累的ROS激活抗氧化保护酶系统抑制膜脂过氧化、维护氧自由基代谢平衡。海岸沙地土壤中高浓度Na+是海滨滨麦和肾叶打碗花能长期在盐土环境中生存的依靠元素,其对植物的生理调控作用可能是滨麦和肾叶打碗花适应盐土生存的重要生理适应机理。     

常夏石竹耐盐突变体渗透调节的研究

在离体培养条件下利用γ-射线作诱变剂获得耐0.5%、0.7%、1.0%NaCl的突变系,通过对稳定突变系植株叶片渗透剂含量及对渗透势贡献大小的测定表明耐盐突变体叶中K+、游离氨基酸、Na+、脯氨酸的含量高于对照,其中脯氨酸和Na+积累最明显。而叶片中可溶性糖的含量、K+/Na+低于对照。Na+对突变体植株叶片渗透势贡献最大,是最主要的渗透调节剂之一。耐盐突变体植株内存在渗透物质的再分配,叶内有吸钾排钠现象。     

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。     

彩叶草对模拟干旱胁迫的生理响应

采用盆栽试验,对彩叶草进行PEG-6000浓度为0(对照)、5%、10%、15%、20%(W/V)模拟干旱胁迫,研究在干旱胁迫下彩叶草的生长、渗透调节能力及抗氧化酶活性的变化。结果表明:与对照相比,随着PEG-6000浓度的增加,鲜质量、干质量、含水量、水势、根系脱氢酶活性、无机离子含量包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+等均呈下降趋势;NO-3含量呈先下降后上升趋势;硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性均呈先上升后下降趋势;脯氨酸含量、游离氨基酸含量、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性、超氧阴离子(O-2·)产生速率、质膜透性则呈上升趋势。因此,模拟干旱胁迫对彩叶草生长有抑制作用,且随着PEG-6000浓度增加,其生长受抑制和水分胁迫程度加重;模拟干旱胁迫下,彩叶草不积累K+、Na+、Ca2+、Mg2+和NO-3等无机离子进行渗透调节,而积累脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、游离氨基酸等有机小分子物质进行渗透调节,但这4种小分子物质增加幅度不尽相同;轻度模拟干旱胁迫虽增强彩叶草抗氧化酶活性,但仍表现轻度的氧化伤害;重度模拟干旱胁迫加重彩叶草氧化伤害。研究结果可为彩叶草耐旱生理机制的研究积累资料,也为其节水型栽植和养护提供依据。     

NaCl胁迫对滨梅扦插苗生物量和水分积累的影响

以1年生滨梅(Prunus maritima Marshall)扦插苗为实验材料,在盆栽条件下用质量浓度为0.15%、0.29%、0.58%、0.88%、1.17%、1.46%的NaCl溶液进行盐胁迫处理,测定胁迫后根、茎、叶Na+、K+含量以及全叶、一年生茎、二年生茎和根系生物量、含水率、根系活力变化,探讨滨梅的抗盐胁迫机制。结果显示:(1)盐胁迫80d后,随着盐胁迫强度提高,滨梅植株根、茎、叶Na+含量显著提高,而其根、茎K+含量显著降低,根、茎、叶K+/Na+值显著降低;根Na+含量在低于0.58%NaCl胁迫下显著高于茎、叶,而在高于0.58%NaCl胁迫下却表现为叶Na+含量显著高于根、茎。(2)滨梅根、茎、叶生物量均随盐胁迫强度的提高呈先增加后减少的趋势;随着盐胁迫时间的延长,茎、叶生物量在低于0.58%NaCl胁迫下均呈积累趋势,且茎生物量在0.58%NaCl胁迫下显著提高,而根、一年生茎、叶生物量在高于0.58%NaCl胁迫下均显著下降。(3)滨梅茎、叶含水率均随盐胁迫强度的增加呈先增加后减少的趋势,而随着胁迫时间的延长呈逐渐减少趋势;根系活力及根含水率均随盐胁迫强度的提高而增加,但根含水率随着胁迫时间的延长变化不明显。由此可见,滨梅能通过根系稀释并蓄积Na+,保护地上部分正常生长,当进入根系的Na+量超过吸收阈值时,Na+迅速在叶中积累储存,且叶中较高含量的K+对Na+形成了有效的缓冲。     

不同黄瓜品种幼苗对等渗Mg（NO3）2和NaCl胁迫的生理响应

以3个不同类型的黄瓜品种为试材,采用营养液培养方法,研究等渗Mg(NO3)2和Na Cl胁迫对黄瓜幼苗生长、叶片膜脂过氧化、抗氧化酶活性以及渗透调节物质的影响,采用隶属函数法对其耐盐性进行综合评价.结果表明:与对照相比,60、80 mmol·L-1Mg(NO3)2和等渗90、120 mmol·L-1Na Cl胁迫下,随盐浓度的增加,3种不同生态类型的黄瓜品种幼苗株高、茎粗、叶面积、地上部和地下部干鲜质量及抗氧化酶活性显著降低,盐浓度越高,受抑制程度越高,丙二醛含量显著升高、增幅变大,膜脂过氧化程度加重,其中‘SJ31-1’的生物量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性下降幅度及丙二醛含量上升幅度均小于其他品种.等渗浓度的Mg(NO3)2比Na Cl对黄瓜幼苗的抑制程度大,浓度越大差异越显著.脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量变化存在基因型和盐类型的差异.盐胁迫后,‘SJ31-1’的脯氨酸含量增幅最大,‘鲁白19号’的可溶性糖含量增幅最大,‘新泰密刺’介于两者之间.Na Cl胁迫下,不同黄瓜品种渗透调节物质以可溶性糖和可溶性蛋白为主,而Mg(NO3)2胁迫下以脯氨酸和可溶性蛋白为主.不同黄瓜品种耐盐性的综合评价次序为‘SJ31-1’>‘新泰密刺’>‘鲁白19号’.     

盐胁迫对小麦代换系渗透调节物质的影响及染色体效应

以中国春-Synthetic 6x小麦染色体代换系及其亲本为材料,设置对照(0 mmol/L Na Cl)和盐胁迫(150 mmol/L Na Cl)2个处理,通过测定不同盐处理条件下代换系幼苗渗透调节物质Na+、K+、可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸含量变化,探讨盐胁迫对小麦代换系幼苗渗透调节物质的影响,并对其调控相关特性的基因进行染色体定位。结果表明,在盐胁迫条件下,小麦代换系的无机渗透调节物质Na+、K+含量明显升高,有机渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸含量显著增加。对相关性状的染色体定位分析表明,Synthetic 6x的1A、2A、3B、7B、1D、4D和7D染色体上存在抑制Na+含量升高的基因,4A、7A染色体上可能存在使K+含量升高的基因;6A、7A和7D染色体上可能存在使可溶性糖含量升高的基因,1A、2A、4A和6A染色体上可能存在使可溶性蛋白含量升高的基因,7A、6D染色体上可能存在使脯氨酸含量升高的基因。即Synthetic 6x的第4、7染色体(4A、4D;7A、7D)上可能含有调控无机调节物质的基因,第6染色体上(6A、6D)可能含有调控有机渗透调节物质的基因。     

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。     

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。     

NaCl胁迫对白刺试管苗渗透调节物质及离子含量的影响

以西伯利亚白刺试管苗为材料,通过组织培养法研究了其在0、25、50、100和200 mmol·L-1 NaCl 胁迫40 d后的生长指标、有机渗透调节物质含量和Na+、K+、Ca2+、Mg2+离子含量的变化,以探讨其耐盐性.结果表明:(1)白刺试管苗地上部干重和根干重在50 mmol·L-1 NaCl胁迫下显著高于对照,而在100和200 mmol·L-1 NaCl胁迫下均显著低于对照.(2)随NaCl胁迫浓度增加,白刺试管苗叶片可溶性糖、脯氨酸含量和细胞质膜透性均呈持续上升趋势,叶片叶绿素含量和丙二醛含量分别呈先升后降、先降后升的趋势,并在50 mmol·L-1 NaCl处理时分别达到最高值和最低值.(3)随着NaCl处理浓度增加,白刺试管苗Na+含量和根系K+含量呈增加趋势且各处理均显著高于对照,幼苗Ca2+含量和地上部K+含量却呈减少趋势,而Mg2+含量较稳定;同时其Na+/K+ 、Na+/Ca2+和Na+/Mg2+随NaCl处理浓度增加而升高.研究发现,在低盐浓度(≤50 mmol·L-1NaCl)胁迫下,白刺试管苗能积累Na+离子和有机渗透调节物质,在根系中维持较高水平的K+和Ca2+含量以及较低水平的Na+/K+和Na+/Ca2+比,以降低白刺细胞渗透势来适应盐渍环境,从而保持其较高的生长水平.