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盐碱混合胁迫下抗碱盐生植物碱地肤的渗透调节及其离子平衡特点

麻莹  
【摘要】: 土地盐碱化已成为世界性的环境问题,是限制农业发展的重要因素。对于内陆盐碱地来说,特别是中国东北碱地草原地区,土壤盐化和碱化往往交织在一起相伴发生,所以,盐碱混合胁迫才是盐碱化存在的主要问题。因此,以盐生植物为材料进行抗盐碱生理研究,有利于揭示盐碱混合胁迫的作用特点以及植物对其适应机制等理论问题,也能为盐碱地的生态治理及天然抗碱基因资源的开发利用提供理论依据。 本实验将中性盐NaCl和Na2SO4、碱性盐NaHCO3和Na2CO3按不同比例混合,模拟出25种盐度、碱度各不相同的复杂盐碱条件,并对抗碱盐生植物碱地肤(Kochia sieversiana(Pall.)C. A. M.)苗进行盐碱混合胁迫处理。测定其茎叶中K+、Na+、Cl-、SO42-、NO3-、甜菜碱、脯氨酸和有机酸等各种溶质含量,以及日相对生长率(RGR)等9项胁变指标,并分析了有机酸组分。以探讨混合盐碱胁迫下,碱地肤的生长及其茎叶中渗透调节与离子平衡特点。 结果表明,适当的中性盐胁迫(80mmol·L-1)对其生长有促进作用,而后随着盐度或碱度的增强其相对生长率(RGR)逐渐下降。在实验条件下,碱地肤苗可耐受的最高胁迫强度为盐度400mmol·L-1、pH10.7。生长结果证明了,碱地肤是一种高度抗碱的盐生植物。在盐度和碱度各不相同的25种盐碱混合胁迫下,其茎叶的K+/Na+比基本保持不变(约为0.49±0.014 )。表明了碱地肤对K+、Na+吸收可能不存在相互拮抗作用。可以推测,碱地肤在不同程度的盐碱胁迫下仍能保持相对稳定的K+/ Na+对维持细胞内离子平衡有一定积极作用。脯氨酸只有在高盐(超过240mmol·L-1)或高碱(pH高于10)的强胁迫下其含量才能明显上升,而且其积累量平均仅为甜菜碱的1/74左右。它的积累可能不是响应渗透胁迫的结果,而可能是应对高强度盐碱胁迫干扰减少其伤害的一种保护性响应或是具有其它“非渗透调节”的功能。 在各种盐碱混合胁迫下,碱地肤茎叶中的渗透调节机制没有明显差异。均以液泡中大量积累无机离子和有机酸,细胞质中大量积累甜菜碱为基本特征。Na+和K+是细胞内正电荷的基本来源,二者对正电荷的贡献率约为2:1,而且基本保持不变。细胞内的负电荷主要由有机酸、Cl-、NO3-、SO42-提供,其中以有机酸为主,其负电荷贡献率高达60.63-71.09%。有机酸对负电荷的贡献率与盐度基本无关,但随碱度增强而升高。实验结果还表明,碱地肤体内有机酸的积累特点与只在碱胁迫下才积累有机酸的星星草和羊草明显不同,其有机酸积累不仅被碱胁迫所促进而且也被盐胁迫促进。所积累的以草酸为主的有机酸不仅在体内pH调节保持体内pH稳定方面起重要作用,而且更是维持体内离子平衡的主要阴离子来源。


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