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不同小麦品种耐盐差异的生理生化机制研究

张敏  
【摘要】: 小麦是我国的重要粮食作物,也是盐碱地主要栽培作物。系统研究盐胁迫下小麦各种生理生化指标的变化,可以从多方面揭示小麦耐盐机制,丰富小麦抗盐生理内容,为抗盐品种选择和盐碱地小麦栽培提供理论依据。 本试验选用四个抗盐性不同的小麦品种德抗961(DK961)、山融三号(SR3)、济南17(JN17)和泰山9818(TS9818),利用室内试验和盆栽试验相结合的方式,系统研究了四个小麦品种对盐胁迫的生理生化响应特点。试验主要结果如下: 1种子萌发与幼苗长势 小麦的发芽势、发芽率、苗高、根长、苗鲜重、根鲜重、根系活力、根数和含水量均随着盐浓度的增加而降低。抗盐品种的发芽率和发芽势都大于普通品种,其它指标的降低幅度都低于普通品种。可见,抗盐品种具有较高的发芽率,而且耐盐胁迫的能力显著高于普通品种。小麦的苗、根对不同盐浓度胁迫的响应程度不同。低盐胁迫对苗高的影响较大,而高盐胁迫对根长的抑制作用较大。盐胁迫下根鲜重的降低幅度大于苗鲜重。 2渗透调节物质 盐胁迫下,不同抗盐性小麦幼苗的渗透调节能力存在差异。小麦幼苗的脯氨酸和可溶性蛋白质含量随盐浓度的增加而增加,而且抗盐品种增加的幅度大于普通品种,其中TS9818脯氨酸积累的峰值出现的时间比其它品种晚,说明普通品种对盐胁迫的反应速度慢。可见,抗盐品种积累了较多的脯氨酸、可溶性蛋白质和可溶性糖来抵抗渗透胁迫,保持小麦幼苗较高水分含量,维持细胞正常的生理代谢。 3小麦幼苗离子的积累与分布 随着盐浓度的增加,4个小麦品种苗和根中的Na~+、K~+、Cl~-含量增加,K~+/Na~+比值降低。随着盐胁迫时间的延长Na~+和Cl~-含量增加、K~+含量和K~+/Na~+比值降低。盐胁迫下,抗盐品种并没有表现出较高的K~+和较低Na~+、Cl~-含量,但其通过增加较少的Na~+、Cl~-含量和较多的K~+含量,即K~+/Na~+降低的幅度小于普通品种,来减少Na~+、Cl~-对小麦幼苗的离子胁迫效应。同一品种不同器官比较,根中具有较高的Na~+、Cl~-和较低的K~+含量及K~+/Na~+比值。 4抗氧化酶系统 盐胁迫下小麦幼苗中的MDA含量随着盐浓度的增加和胁迫时间的延长而增加。TS9818增加迅速,而且增加的幅度大于DK961,说明TS9818细胞膜受到的损伤程度较大。 盐胁迫下,小麦幼苗不同抗氧化酶的反应存在差异。4个供试品种SOD活性随着盐浓度的增加而增加;抗盐品种的POD活性随着盐胁迫浓度的增加而升高,TS9818则表现为降低的趋势,JN17介于两者之间;DK961、SR3与JN17的APX活性随着盐胁迫浓度的升高而增加,TS9818则表现为在低盐胁迫下有增强的趋势,而高盐胁迫下酶活性降低;4个品种的CAT活性在胁迫前期迅速上升,在7~9d达到最大,此后4品种的CAT活性随着盐浓度的增加而升高。在3~13d的盐胁迫过程中,胁迫前期小麦幼苗产生的活性氧主要靠SOD和APX清除,而后期主要靠POD清除。在整个胁迫过程中,抗盐品种的POD和CAT活性一直高于普通品种,可见,POD和CAT与抗盐性关系密切。 5激素 盐胁迫下,小麦植株ABA和苗中的ZR含量增加,而IAA与GA3水平降低,4品种根中的ZR含量变化较复杂。品种间比较可见,抗盐品种的ABA水平低于普通品种,而IAA和ZR水平高于普通品种,4品种GA3表达量对盐胁迫反应存在差异。可见,抗盐性强的小麦品种IAA和ZR合成量高于抗盐性弱的品种。4品种IAA/ABA、GA3/ABA比值随盐胁迫浓度增加和时间延长而下降,并且抗盐品种的IAA/ABA比值大于普通品种。ZR/ABA比值变化与品种、器官和盐胁迫浓度有关。由此可见,在高盐胁迫下,尽管4品种IAA、GA3含量下降,但抗盐性强的品种协调自身激素平衡的能力较强,能积累较多的IAA和较少的ABA,保持较高的IAA/ABA、GA3/ABA比值,这可能是抗盐性强的品种在盐胁迫下生长受抑制较小的重要原因。 6小麦植株离子的累积及分布 随土壤盐浓度的升高,供试品种植株中K~+、Na~+和Cl~-含量均有所增加,但K~+增加的幅度小于Na~+的增加幅度,因而K~+/Na~+呈明显下降趋势。拔节期、开花期和灌浆期的Na~+含量都以根中含量最多,把钠区隔在根部以减少向地上部的运输,即减少对地上部植株生长的影响。在不同土壤盐分胁迫下,小麦品种K~+、Na~+和Cl~-随生育进程在各器官的分配发生动态变化,拔节期的K~+/Na~+的动态为地上部根;开花期各器官K~+/Na~+依次为幼穗旗叶其它叶茎根;灌浆期K~+/Na~+依次籽粒旗叶其它叶茎根;说明生长旺盛的器官拒Na~+能力强于其它器官。不同品种的K~+、Na~+含量及K~+/Na~+不同,DK961每个时期的生长旺盛部位积累较少的Na~+、Cl?和较多的K~+,这可能就是抗盐品种耐盐的一个重要因素。 7小麦植株的农艺性状及产量 随着土壤盐浓度的升高,供试品种的株高、穗粒数等农艺性状均有所下降,但不同品种的下降程度不同。抗盐品种具有较高的单穗产量。盐胁迫下,不同品种的籽粒的淀粉和蛋白质含量对盐胁迫的反应存在差异。DK961在盐胁迫下直链淀粉和蛋白质含量增加,而支链淀粉降低,支/直降低,总淀粉含量降低;而JN17直链和支链淀粉都增加,但支/直和蛋白质含量降低。


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