盐胁迫下植物Na~+调节机制的研究进展

盐胁迫是限制农作物生产的主要非生物因素之一。土壤中过量的可溶性盐(主要指Na~+)可使植物受到渗透胁迫、离子胁迫和氧化胁迫等次生胁迫。在高盐环境下,植物通过Na~+外排或胞内区隔化等策略来降低胞内Na~+浓度,进而重建或维持植物体内的离子稳态平衡。主要综述了盐胁迫下植物细胞维持Na~+离子动态平衡的主要途径和调控机制的最新进展。对盐胁迫下离子动态平衡过程的深入了解将有助于创制更高耐逆性的作物品种,实现农业的可持续发展。     

盐分胁迫对啤酒大麦幼苗生长、离子平衡和根际pH变化的影响

盐分胁迫不仅影响植物的生长,而且会影响植物根际微域环境。根际pH的改变对土壤养分的有效性和微生物群落组成的变化有重要影响。为了探究啤酒大麦幼苗对不同类型盐分胁迫的生理生态响应机制和根际pH变化影响的生理机制,采用水培法,通过不同类型盐分(对照、混合Na盐、混合Cl盐和NaCl)胁迫处理啤酒大麦幼苗,对其生长、离子平衡和根际pH变化进行了研究。结果表明,1)在3种不同类型盐分胁迫下,啤酒大麦幼苗地上部干重、含水量均有所降低,而根冠比增加,尤其在NaCl胁迫下啤酒大麦幼苗地上部干重较对照显著降低了17.88%,而根干重和根冠比则分别增加了19.12%和43.86%。不同类型盐分胁迫抑制了啤酒大麦幼苗根长的生长,尤其在混合Na盐胁迫下根长降低明显(P0.05),但促进了根表面积和根体积的增加,尤其在混合Cl盐胁迫下,根表面积和根体积分别增加了41.76%和84.38%。2)不同类型盐分胁迫下啤酒大麦幼苗地上部离子平衡发生改变,在混合Na盐和NaCl胁迫下啤酒大麦幼苗主要吸收Na~+,地上部K~+/Na~+、Ca~(2+)/Na~+和Mg~(2+)/Na~+显著降低;混合Cl盐和NaCl胁迫下则过量吸收Cl~-,抑制了H_2PO_4~-、NO_3~-和SO_4~(2-)的吸收。3)在混合Na盐、混合Cl盐和NaCl盐分胁迫下,啤酒大麦幼苗对阴离子的吸收总量高于对阳离子的吸收总量,离子平衡计算结果表明根际呈碱化现象,与原位显色结果一致,且在混合Cl盐胁迫下根际碱化程度最大。     

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.     

钙对盐胁迫下冰叶日中花不同器官离子含量和根部K~+、Na~+吸收的影响

以冰叶日中花(Mesembryanthemum crystallinum L.)实生苗为材料,经NaCl、NaCl+ CaCl_2、NaCl+LaCl_3处理后,利用电感耦合等离子发射光谱仪检测叶、茎、根中Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)含量,计算K~+/Na~+、Ca~(2+)/Na~+和Mg~(2+)/Na~+比值,利用非损伤微测技术测定根尖Na~+流和K~+流,研究盐胁迫下钙在维持离子平衡中的作用。结果显示,NaCl处理后,冰叶日中花各器官中Na~+含量增加,K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)含量降低,离子比值降低;CaCl_2处理降低了Na~+含量,提高了K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)含量,离子比值升高,而LaCl_3处理后的结果相反。经NaCl处理24 h后,冰叶日中花根尖Na~+和K~+明显外流,加入CaCl_2后,Na~+外流速度显著增加,K~+外流速度受到抑制,而加入LaCl_3后则降低了Na~+的外流速度,促进了K~+的外流。研究结果表明冰叶日中花受到盐胁迫后,钙参与了促进根部Na~+外排、抑制K~+外流的过程,进而保持各器官中较低的Na~+含量,表明钙在维持和调控离子平衡中起到重要作用。     

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。     

盐胁迫对高丛越橘幼苗生长及离子平衡的影响

以高丛越橘"双迪"2年生扦插苗为材料,在盆栽条件下经0、100、200和300mmol·L~(-1)Na Cl溶液处理40天后,研究了幼苗干物质积累量、叶片受害情况以及矿质离子(Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)和Cl~-)含量变化及其在根、茎、叶中积累、运输与分布特征,以揭示其盐适应生理机制,为耐盐越橘品种选育及合理栽培提供依据。结果表明:在低盐(100mmol·L~(-1))处理下总干物质量没有明显降低,在中高盐(200～300 mmol·L~(-1))处理下总干物质量明显降低,盐害指数随盐胁迫的加重而明显增大;在低盐处理下,茎和叶对K~+、茎对Mg~(2+)以及根对Ca~(2+)的吸收保持稳定;在中高盐胁迫下,Na~+和Cl~-在叶中大量积聚,显著降低了根对K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)以及茎和叶对K~+的吸收能力,显著降低了植株从根到叶K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)的整体运输能力,从而破坏了叶的离子平衡,导致离子毒害和生长受阻。     

褪黑素对盐胁迫下香椿幼苗生长及离子吸收和光合作用的影响

以香椿幼苗为材料,采用水培法研究不同浓度褪黑素(0、50、100、200和400μmol/L)对盐(150 mmol/L NaCl)胁迫下香椿幼苗生长指标、矿质元素离子(Na~+、K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+))含量、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)和胞间CO_2浓度(C_i)等光合作用指标的影响,以探究外源物质褪黑素对盐胁迫下香椿幼苗生长和生理的调控作用。结果表明:(1)在盐胁迫条件下,香椿幼苗的生长受到显著抑制,叶绿素含量和P_n显著降低,叶片和根系中Na~+含量比对照(CK)显著增加,而K~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)含量以及离子含量的比值(K~+/Na~+、Mg~(2+)/Na~+和Ca~(2+)/Na~+)则明显下降,且丙二醛含量显著增加。(2)施加适宜浓度褪黑素能显著促进盐胁迫下香椿植株生长,降低其叶片和根系中Na~+含量,提高其K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)含量和离子含量比值以及叶片P_n、T_r、水分利用效率(WUE)和G_s和C_i,但却降低了气孔限制值(L_s)。(3)适宜浓度褪黑素使盐胁迫下香椿植株叶片的丙二醛积累明显下降,叶绿素含量显著上升。研究发现,外施适宜浓度的褪黑素能降低盐胁迫下香椿幼苗叶片和根系内Na~+浓度,增加K~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度,调控植物体内细胞的离子平衡状态,增强对营养元素的吸收,提高光合作用效率,从而提高香椿幼苗对盐胁迫的抗性,并以100μmol/L褪黑素处理的效果最佳。     

盐胁迫条件下杨树盐分与甜菜碱及糖类物质变化

以抗旱耐盐性强的胡杨（Populus euphratica）和非抗盐的群众杨（P. popularis‘35-44’）为实验材料,研究了盐胁迫条件下盐分与甜菜碱、还原糖、蔗糖以及水溶性糖等细胞相容溶质的动态变化。两种杨树在盐处理期间表现出明显差异：群众杨下部叶片首先表现出盐害症状,处理后两周苗木上部叶片也出现盐害并脱落。而胡杨在试验期间仅下部叶片发黄脱落,盐处理15天后落叶量仅为16%。群众杨盐害症状的出现主要是由叶片中盐离子的大量累积所致。与之比较,胡杨拒吸Na+的能力及控制Cl-转运的能力均优于群众杨。另外,胡杨的耐盐性强于群众杨也与其有机溶质的变化有关。受到盐胁迫后胡杨根叶中甜 菜碱浓度显著提高,在处理后15天达到最高值,特别是叶片中甜菜碱的浓度提高了243倍,达到1*!899.8 μmol/L,根中甜菜碱含量也增加了9倍。此外,盐处理后胡杨叶和根中的还原糖、水溶性糖和蔗糖含量均呈明显上升趋势,分别在第4天和第15天达到峰值。与胡杨相反,耐盐性弱的群众杨在盐胁迫期间,叶中甜菜碱和糖含量并无显著提高,根中糖分水平还明显降低。由此可以得出结论,胡杨渗透调节能力高于群众杨,是其耐盐性强的重要生理基础之一。     

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。     

植物盐胁迫应答蛋白质组学分析

土壤盐渍化是限制植物生长和分布的关键因素之一,揭示植物盐胁迫应答的分子机理是借助分子生物学手段提高植物耐盐性的基础.近年来,人们利用高通量蛋白质组学技术分析了拟南芥、水稻等19种植物的盐胁迫应答蛋白质表达图谱.从植物类群(盐生植物和甜土植物)、组织器官(根、地上部分/茎、胚根和胚轴、叶片、花序和配子体)、细胞(悬浮培养细胞、愈伤组织细胞和单细胞生物)和亚细胞结构(叶绿体、质膜和质外体)几方面整合分析了植物盐胁迫应答蛋白质组表达模式特征,主要特征包括:(1)盐生植物通过全面调节细胞骨架重塑、离子转运和区隔化、渗透平衡、活性氧(ROS)清除、信号转导、光合作用和能量代谢等信号与代谢网络体系,获得相对较高的抗/耐盐能力;(2)植物地上部分(叶片、茎、配子体)或光合组织细胞(悬浮培养细胞、愈伤组织细胞和单细胞盐藻)通过调节参与光合作用、碳和能量代谢、ROS清除过程蛋白质的表达模式应对盐胁迫环境;(3)植物地下部分(根、胚根)通过调控信号转导和离子转运相关蛋白质感知/传递盐胁迫信号并维持离子平衡;(4)花序中参与渗透调节、转录调控、蛋白质加工和ROS清除的蛋白质在盐胁迫条件下变化显著;(5)叶绿体通过调控参与光合作用、蛋白质加工和周转,以及氧化还原系统平衡等过程应对盐胁迫;(6)质外体中参与细胞壁代谢、胁迫防御和信号转导过程的蛋白质受盐胁迫影响明显;(7)细胞膜中参与维持膜结构稳定、物质/离子运输和信号转导过程的蛋白质对植物盐胁迫应答具有重要作用.这些分析为深入研究植物耐盐的分子机制提供了重要信息.     

盐胁迫下植物细胞离子稳态重建机制

土壤盐渍化是困扰世界粮食产量的一大难题。在盐胁迫环境中,植物获得耐盐能力的一个重要策略是建立新的离子稳态(ionic homeostasis)。盐胁迫下植物细胞离子稳态依赖于膜转运蛋白(泵、载体和离子通道)。利用蛋白质的生化功能分析和突变体功能互补等方法,目前已克隆和鉴定了许多参与离子稳态重建的膜转运蛋白。综述了盐胁迫下植物细胞离子稳态重建的最新研究进展。     

盐胁迫下胡杨和合作杨悬浮细胞端粒酶与抵御氧化损伤的关系

胡杨是我国西北干旱盐碱荒漠和戈壁地带唯一能形成森林的高大乔木树种,具有较高抗盐性。旨在探究盐胁迫下细胞端粒酶活性变化与氧化损伤的关系,以抗盐的胡杨和盐敏感的合作杨悬浮细胞为材料,检测了Na Cl盐胁迫条件下胡杨和合作杨细胞生长、超氧阴离子自由基与丙二醛含量以及端粒酶活性的变化。结果表明,在正常生长条件下,胡杨和合作杨细胞符合S型生长曲线,且合作杨细胞的生长量高于胡杨细胞;在盐胁迫100 mmol/L时胡杨在培养7 d内细胞活力高于对照(0 mmol/L),即使盐浓度达到300 mmol/L时15 d胡杨细胞依然保持一定的细胞活力,而较低盐处理对合作杨细胞活力影响即较大,当盐浓度达到300 mmol/L时合作杨在第5 d细胞活力已接近零;与合作杨相比,低浓度盐胁迫(100 mmol/L)使胡杨细胞内超氧阴离子自由基含量增加,端粒酶活性较高,而合作杨丙二醛含量显著增加;低浓度(20 mmol/L)H2O2诱导了胡杨细胞端粒酶活性,合作杨的变化则不显著,但高浓度(200 mmol/L)Na Cl和高浓度(50 mmol/L)H_2O_2可能造成了胡杨和合作杨氧化损伤,端粒酶活性降低。抗盐性强的胡杨细胞端粒酶对抵御细胞内氧化损伤具有一定作用。     

拟南芥NHX5和NHX6:离子平衡与蛋白质运输

拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtNHX5和AtNHX6离子转运特性和生物功能的研究取得了重要进展.AtNHX5和AtNHX6属于内膜Na~+,K~+/H~+反向交换体(NHX),定位于高尔基(Golgi),反面高尔基网(TGN)和多胞体/液胞前体(MVB/PVC).研究表明,AtNHX5和AtNHX6在调控细胞Na~+,K~+和pH平衡以及耐盐胁迫和钾营养等方面起着重要的作用.AtNHX5和AtNHX6跨膜结构域存在保守的酸性氨基酸残基;这些保守的酸性氨基酸残基调控着AtNHX5和AtNHX6的离子转运活性,从而调节植物的生长发育.最近研究发现,AtNHX5和AtNHX6调控着蛋白质向液胞的运输过程.并且发现,AtNHX5和AtNHX6在许多环节上调控着蛋白质的运输过程:AtNHX5和AtNHX6可能调控着液胞分选受体(VSR)与运输物的结合、VSR的循环运输过程以及SNARE复合物的亚细胞定位3个不同的细胞过程.本文将结合本研究组近年的研究工作,综述目前关于AtNHX5和AtNHX6的离子转运特性和生物功能方面的研究进展.     

盐胁迫对3种平欧杂种榛幼苗叶片解剖结构及离子吸收、运输与分配的影响

研究盐胁迫下3个品种平欧杂种榛幼苗叶片解剖结构和离子代谢特征,以揭示盐胁迫响应与适应机制及不同品种的耐盐性差异。以‘达维’、‘辽榛7号’、‘玉坠’2年生压条苗为材料,在盆栽条件下经轻度、中度、重度(分别为50、100、200 mmol/L NaCl)盐胁迫处理,设对照为0,研究幼苗叶片显微解剖结构参数和Na~+、K~+、Cl~-、Ca²⁺含量的变化及其在根、茎、叶中的吸收、运输和分配特征。不同品种平欧杂种榛叶片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织和海绵组织厚度随着盐胁迫程度的增强呈现出先增加后降低的特点,轻度和中度胁迫下各参数显著高于对照。中度盐胁迫显著提高了各品种叶片结构紧密度。盐胁迫导致平欧杂种榛根、茎、叶Na~+和Cl~-含量明显高于对照。盐胁迫下,Na~+和Cl~-在叶中的绝对含量明显高于茎和根,但二者的增幅以根中最大,叶中最小,表明平欧杂种榛根系首先会吸收并截留一定数量的Na~+和Cl~-,然后将其运输至茎和叶中。与对照相比,轻度和中度盐胁迫下根、茎对K~+和Ca²⁺的吸收保持稳定或减少,叶对K~+和Ca²⁺...     

不同生境下胡杨树体离子平衡及其与土壤因子关系

为探讨胡杨适应盐渍环境的离子分布规律,揭示胡杨的耐盐生理机制,以高盐和低盐两种不同生境中的胡杨(Populus euphratica)为对象,测定其根、树干、老枝、幼枝、叶片等不同器官中Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cl^-的含量,并分析各离子吸收、运输和分配特征的差异及其与土壤因子的关系。结果表明：(1)胡杨叶片中Na⁺、Cl^-含量在高盐生境下显著低于低盐生境,K⁺含量在高盐生境下显著高于低盐生境,其他器官的各离子含量变化均不显著;胡杨老枝、幼枝、叶片的K⁺/Na⁺在高盐生境下均显著高于低盐环境、Ca²⁺/Na⁺增幅不明显;在高盐生境下,根系选择吸收K⁺能力显著低于低盐环境,但吸收Ca²⁺能力较强,且各器官对Ca²⁺、K⁺选择向上运输的能力更强。(2)在低盐环境中Na...     

盐、碱胁迫下小冰麦体内的pH及离子平衡

通过混合两种中性盐（NaCl和Na₂SO₄）和两种碱性盐（NaHCO₃和Na₂CO₃）分别模拟出不同强度的盐、碱胁迫条件,对小冰麦苗进行12 d胁迫处理,测定茎叶组织液的pH值及Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-、H₂PO₄-和有机酸等溶质的浓度,以探讨盐、碱两种胁迫下小冰麦体内的pH及离子平衡特点.结果表明：盐、碱胁迫下小冰麦茎叶内的pH值均稳定不变;随胁迫强度的增加,盐胁迫下小冰麦茎叶内有机酸浓度没有明显变化,Cl^-浓度大幅度增加,而碱胁迫下有机酸浓度大幅度增加,Cl^-浓度没有明显变化.盐、碱胁迫下小冰麦茎叶中的阳离子均以Na⁺和K⁺为主,但阴离子的来源明显不同.盐胁迫下无机阴离子对负电荷的贡献起主导作用,其贡献率达61.3%～66.7%;而碱胁迫下,随胁迫强度的增大,有机酸对负离子的贡献率从38.35%上升到61.60%,逐渐成为主导成分.实验结果表明,有机酸积累是小冰麦在碱胁迫下保持体内离子平衡和pH稳定的关键生理响应.     

盐胁迫条件下杨树盐分与甜菜碱及糖类物质变化

以抗旱耐盐性强的胡杨（Populus euphratica) 和非抗盐的群众杨（P.popularis 35-44'）为实验材料,研究了盐胁迫条件下盐分与甜菜碱,还原糖,蔗糖以及水溶性糖等细胞相容溶质的动态变化,两种杨树在盐处理期间表现出明显差异;群众杨下部叶片首先表现出盐害症状,处理后两周苗木上部叶片也出现盐害并脱落,而胡杨在试验期间仅下部叶片发黄脱落,盐处理15天后落叶量仅为16％,群众杨盐害症状的出现主要是由叶片中盐离子的大量累积所致。与之比较,胡杨拒吸Na^ 的能力及控制Cl^-转运的能力均优于群众杨。另外,胡杨的耐盐性强于群众杨也与其有机溶质的变化有关,受到盐胁迫后胡杨根叶中甜菜碱浓度显著提高,在处理后15天达到最高值,特别是叶片中甜菜碱的浓度提高了243倍,达到1899．8umol/L,根中甜菜碱含量也增加了9倍,此外,盐处理后胡杨叶和根中的还原糖,水溶性糖和蔗糖含量均呈明显上升趋势,分别在第4天和第15天达到峰值,与胡杨相反,耐盐性弱的群众杨在盐胁迫期间,叶中甜菜碱和糖含量并无显著提高,根中糖分水平还明显降低,由此可以得出结论,胡杨渗透调节能力高于群众杨,是其耐盐性强的重要生理基础之一。     

高盐生境中乌拉尔甘草盐离子分泌与积存格局的研究

采用植物水培方法,以乌拉尔甘草为研究材料,用不同浓度(0、80、160、320mmol·L~(-1))NaCl溶液胁迫处理乌拉尔甘草幼苗3周后,分析其叶片表面盐离子(K~+、Ca~(2+)、Na+)分泌速率的差异,并采集盐化低地草甸重盐土生境中2年生乌拉尔甘草植株,应用ICP-AES测定其不同部位(根、根状茎、茎、老叶和幼叶)中的盐离子(K~+、Na~+、Ga~(2+)、Mg~(2+))含量,探究盐离子在乌拉尔甘草叶片上的分泌格局以及盐离子在植株体内的积存格局,为完善甘草耐盐机理的研究提供依据。结果显示:(1)随着盐胁迫浓度的升高,乌拉尔甘草叶片上K~+、Ca~(2+)、Na+的分泌速率均呈增加趋势,且Na~+的分泌速率远远大于Ca~(2+)和K+的分泌速率。(2)在乌拉尔甘草各部位中,K+的积存量从大到小依次为:幼叶根根状茎茎老叶;Na~+在各个部位的积存量都十分有限,且无论地下部分还是地上部分,差异均不大;Ca~(2+)积存量由大到小依次为:老叶幼叶茎根状茎根,且老叶中Ca~(2+)的积存量显著高于其它部位。研究认为,在重盐碱地生境中,K+主要积存在幼叶中,Ga~(2+)主要积存在老叶中,植株体内各个部位Na~+的积存量很低,乌拉尔甘草表现出明显的拒Na现象;叶片分泌的主要盐离子为Na~+;乌拉尔甘草通过泌盐的方式将Na+排出体外,从而有效降低Na~+在体内的积存,这是其能够在重盐碱地生存生长的重要原因。     

不同强度盐胁迫下AM真菌对羊草生长的影响

不同浓度NaCl盐处理下,AM真菌对羊草(Leymus chinensis)的侵染能力和对植物生长的影响,从植物形态和离子含量角度探讨了AM真菌提高羊草耐盐性的作用机理。结果表明,在高盐胁迫下,AM真菌显著降低了盐胁迫效应,提高了羊草生物量,菌根效应明显。菌根化羊草的根茎比显著增加,并且N、P浓度较高,Na~+和Cl~-离子浓度较低,表明AM真菌即促进羊草对营养元素的吸收,又减少了离子毒害。菌根化羊草的Ca~(2+)和K~+离子浓度,以及P/Na~+和K~+/Na~+比高于非菌根化羊草,表明AM真菌可通过调节渗透势以避免或减缓盐胁迫造成的生理缺水。随着盐胁迫的增加,菌根化羊草对磷的依赖性逐渐转换为对钾的依赖性。研究结果有助于揭示AM真菌提高植物耐盐能力的作用机理,并对应用菌根技术修复盐化草地具有理论指导意义。     

沙枣幼苗根尖离子流对NaCl胁迫的响应

为了进一步从离子动态运输方面了解沙枣(Elaeagnus angustifolia)耐盐机制和揭示沙枣种源间的K~+/Na~+平衡调控差异,该研究利用非损伤微测技术(non-invasive micro-test technology,NMT)测定银川种源(盐敏感型)和阿拉尔种源(耐盐型)沙枣幼苗根系在3种不同NaCl处理方式下的离子流:1)在150 mmol·L–1 NaCl胁迫24 h后的Na~+和K~+离子流;2)NaCl瞬时处理后的K~+和H~+的动态离子流;3)先NaCl胁迫24 h,再用Na~+/H~+逆向转运体抑制剂阿米洛利(Amiloride)和K~+通道抑制剂氯化四乙胺(TEA)处理后的Na~+和K~+离子流。结果表明:NaCl胁迫24 h后,沙枣根系Na~+和K~+外排净流量显著增加,并且银川种源沙枣幼苗根系Na~+净流量显著低于阿拉尔种源,净流量分别为720和912 pmol·cm~(–2)·s~(–1),而K~+外流净流量显著高于阿拉尔种源。瞬时NaCl处理后,沙枣根系K~+的外流迅速增加,并且银川种源的K~+外排净流量始终高于阿拉尔种源,而H~+由内流转为外排,阿拉尔种源的H~+净外流量大于银川种源。NaCl和NaCl+Amiloride处理下,阿拉尔种源沙枣幼苗Na~+外流的净流量均大于银川种源,但K~+外流的净流量均小于银川种源,而在对照和NaCl+TEA处理下,Na~+和K~+的净流量在两个种源间无明显差异。研究证明NaCl胁迫造成根系Na~+积累和K~+外流,沙枣幼苗为减少Na~+积累,通过根系Na~+/H~+逆向转运体将Na~+从体内排出,并且耐盐型种源沙枣幼苗根系在NaCl胁迫时能更好地维持体内的K~+/Na~+平衡,其原因主要在于具有较强的Na~+外排能力和较弱的K~+流失。该研究可以为进一步发掘优良耐盐沙枣种质资源提供理论参考依据。