NaC1胁迫下不同种源沙枣幼苗耐盐性差异生理机制研究
【摘要】沙枣（ElaeagnusangustifoliaL.）作为我国荒地和盐碱地的重要先锋树种，已经广泛应用于盐碱地的改良和治理。为了对沙枣进行选优，并且系统研究沙枣的耐盐生理机制，本文以6个沙枣种源（阿拉尔、昌吉、金昌、银川、盐池和磴口）的实生苗为材料，通过温室盆栽试验，系统研究和比较了6个种源沙枣的耐盐性差异，从中选择了耐盐能力差异较大的两个种源系统研究了其在不同NaCl浓度，不同胁迫时间下的生理变化和矿质离子代谢特征；同时，以水培苗为材料，利用非损伤微测技术（NMT）研究了两个种源的电生理学和药理学特性差异，从不同方面系统研究了不同种源沙枣耐盐性差异的生理机制。主要结果如下：1.除阿拉尔种源在150mmol·L-1NaCl胁迫条件下各生长指标与对照之间无明显差异外，随着盐浓度的增加，沙枣幼苗相对株高生长量、地径、单株叶面积、叶片数、总生物积累量和相对生物量均显著减少，而根冠比、比叶面积和叶面积比率与对照之间在低NaCl浓度下差异不明显，在高NaCl浓度下，沙枣幼苗的根冠比均显著增加，比叶面积和叶面积比率显著减少，其中对银川种源沙枣幼苗的抑制作用最大。利用隶属函数法结合权重综合评价6个种源沙枣幼苗的耐盐能力差异，其排序为：阿拉尔>金昌>磴口>盐池>昌吉>银川。2.NaCl胁迫下，随着盐浓度的增加和胁迫时间的延长，沙枣生物量积累的抑制效应越来越明显，而阿拉尔种源沙枣幼苗的抑制程度要低于银川种源。在150mmol·L-1NaCl浓度下，与对照相比，阿拉尔种源随着胁迫时间的延长，生物量积累下降较小，根冠比值无明显变化。盐胁迫显著降低了沙枣幼苗叶片中的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量以及叶绿素a/b值，并且随着胁迫时间的延长，下降幅度逐渐越大，而盐胁迫对银川种源叶绿素含量的影响要大于阿拉尔种源。随着NaCl浓度的增加和胁迫时间的延长，沙枣叶片中的MDA含量逐渐增加，而银川种源的增加幅度要大于阿拉尔种源。脯氨酸含量随着NaCl浓度的增加而显著增加，但随着胁迫时间的延长，脯氨酸含量增加幅度逐渐下降。随盐浓度增加，处理7天后，沙枣叶片中可溶性糖含量下降，并且阿拉尔种源的下降幅度大于银川种源，当胁迫时间持续到30天，可溶性糖含量先降后升，NaCl胁迫60d后，呈逐渐上升趋势，并且阿拉尔种源的增加幅度要大于银川种源。3.NaCl胁迫后，沙枣幼苗各组织中Na+含量均急剧增加，并且随着胁迫时间延长根和叶中的增幅比较明显，而阿拉尔种源在根中的增幅要大于银川种源，在叶片中则正好相反。随着NaCl浓度的增加和胁迫时间延长，K+含量和Ca2+含量呈现逐渐下降的趋势，并且阿拉尔种源沙枣幼苗根和叶中的下降幅低于银川种源，而Mg2+含量变化规律随胁迫时间延长而有所改变，胁迫7天后，根系中随着盐浓度的升高而逐渐增加，而叶片中则逐渐减少；盐胁迫30天时，与对照组间无显著性差异；60天后，各组织呈逐渐下降的趋势。沙枣幼苗各组织和全株K+/Na+比值均随着NaCl浓度的增加和胁迫时间延长而呈下降趋势，叶片的下降幅度最大，其次为根，茎最小，根和叶片中K+/Na+比值在阿拉尔种源中的下降幅度要小于银川种源。在盐胁迫30天内，沙枣的K+选择性吸收系数和运输系数，随着NaCl浓度增加而增加或保持稳定，而当胁迫达到60天时，则随着盐浓度的增加逐渐降低，阿拉尔种源的K+吸收系数要略高于银川种源4.NaCl处理后，沙枣幼苗根系的稳态Na+和K+外流均显著增加，而且阿拉尔种源的Na+净流量要明显大于银川种源，而K+外流要低于银川种源；在瞬时加入NaCl刺激下，K+的外流在沙枣幼苗中表现出显著增加，并且银川种源的外流净流量要大于阿拉尔种源，而H+由内流变为外流，阿拉尔种源H+外流量要显著性高于银川种源。药理学试验发现3种抑制剂（氯化四乙铵，阿米洛利，正钒酸钠）分别处理后，NaCl诱导的Na+和K+外流均能受到不同程度的限制，阿米洛利处理后，阿拉尔种源Na+外流仍然明显大于银川种源。正钒酸钠处理后，Na+和K+外流与相应抑制剂处理间差异不大或无差异，表明Na+和K+外流与质膜质子泵活性密切相关。沙枣在盐胁迫下，通过Na+/H+逆向转运体将Na+排出体内。同时，盐胁迫会使细胞去极化程度加强，增加K+外流。由于Na+外排需要质膜两侧产生H+电化学势梯度，这样降低了细胞去极化，从而使细胞内K+外流减少，这样造成了Na+和K+的竞争性外流。基于上述结果，表明6个种源沙枣幼苗的耐盐能力差异，其排序为：阿拉尔>金昌>磴口>盐池>昌吉>银川。NaCl胁迫不仅能够抑制沙枣有机物的积累，还能够影响有机物的分配，而且对耐盐能力较弱的种源影响较大。随着NaCl浓度增加和胁迫时间延长，耐盐性较强的沙枣种源的叶绿素含量下降幅度较小，并且能够更好的维持膜系统稳定性，以此保障植物体内各种新陈代谢的顺利进行。在渗透调节物质中，脯氨酸主要是在胁迫早期调节植物体内微环境，而可溶性糖在短期胁迫下，主要是作为能量来源，长期胁迫下，则主要是作为渗透调节物质，并且耐盐能较强的沙枣种源的调节能力较强。同时，耐盐能力强的沙枣种源能够更加有效的把Na+阻隔在根部，减少叶片中Na+含量，并且具有更强的保留K+能力。耐盐能力较强沙枣种源具有更强的Na+/H+逆向转运体活性，使更多的Na+外流，从而减少了K+的外流，因此，更好的维持细胞质中K+/Na+平衡。
【作者】杨升；
【导师】张华新；
【作者基本信息】中国林业科学研究院，林木遗传育种，2014，博士
【关键词】NaCl胁迫；种源；沙枣；生理机制；K+/Na+平衡；
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