碱地肤抗盐碱生理生态机制研究

【摘要】：本论文以具有较高抗盐碱能力的牧草碱地肤(Kochia sieversiana )为实验材料,研究了不同单盐(NaCl、Na_2SO_4、NaHCO_3、Na_2CO_3)、不同比例混合盐处理对碱地肤发芽阶段、幼苗阶段生理特性的影响,总体趋势是:碱性盐的胁迫危害大于中性盐,混合盐中随着碱性盐比例的增加,对碱地肤种子、幼苗的影响也加大;同时以碱地肤为重点,结合生境相近、抗性相似的一些盐生植物(碱蓬、虎尾草、羊草),分析、比较其在野外环境下季节生长的规律。 在碱地肤种子的发芽阶段,低浓度的单盐处理(20-80mM NaCl,20-40mM Na_2SO_4,10mM NaHCO_3,5mM Na_2CO_3)促进了碱地肤种子的发芽,刺激了胚根、胚轴的伸长,提高了碱地肤的发芽指数(Gi)和活力指数(VI)。随着不同单盐浓度的增加、混合盐中碱性盐比例的增大,碱地肤种子发芽率、发芽指数(Gi)和活力指数(VI)逐步降低,胚根、胚轴的生长受到不同程度的抑制,其中以胚根生长受到的抑制作用最明显。随着单盐浓度的增加,幼苗中Na~+含量增加,K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)含量降低,Na:K增加;但是对于碱地肤来讲,不同部位Na:K有差异,地下部分高于地上部分。这说明尽管Na~+是盐生植物的必需元素,但其含量范围不能过高,否则将干扰其他离子的正常生理功能。碱地肤之所以适应在高盐环境生长的原因就是由于可以有效地吸收、控制Na~+向地上部分转移。实验中,中性盐、碱性盐不同程度的刺激了碱地肤幼苗中有机酸的积累,在低浓度的处理中,碱地肤幼苗以草酸积累为主;随着盐分含量的增加,苹果酸比例增大,其他有机酸含量由高到低依次是琥珀酸、酒石酸,柠檬酸的含量最低。分析有机酸在植株中的分布规律可以看出有机酸的积累与阳离子的分布相似,即地下部位有机酸的含量高于地上部分,这说明有机酸的合成和积累与中和阳离子有关。碱处理(NaHCO_3、Na_2CO_3)的幼苗中有机酸的含量高于中性盐(NaCl、Na_2SO_4)处理,这说明有机酸对于维持内环境pH的稳定有更重要的意义。 在不同盐碱环境下,碱地肤幼苗、植株中渗透调节物质(脯氨酸)的积累、抗氧化酶系的活性都呈规律性的变化。经盐碱处理后,四周龄的植株中抗氧化酶系活性、渗透调节物质(脯氨酸)的含量均高于幼苗阶段,这可能就是幼苗阶段植株抗逆性较低的原因之一。 在野外条件下,不同表型的碱地肤植株不同部位的物质积累、能量代谢呈规律的变化。在同一组织中,随着植株高度的增加,Na~+含量降低,Ca~(2+)、K~+、Mg~(2+)含量升高,渗透调节物质(脯氨酸)降低,其热值也逐步增加。在同一表型的植株中,叶片中脯氨酸的含量高于茎部;Na~+含量最高的部位是叶片,K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)含量最高的部位是种子;各部位的热值由高到低的顺序依次是:根系、茎部、种子、叶片。以上结果说明,在野外环境下,盐胁迫诱导植物体内进行无机离子的积累、渗透物质的合成,由此改变