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植物盐分吸收和积累对其抗旱性能的影响

谭永芹  
【摘要】:本实验以三角叶滨藜(Atriplex triangularis)为材料,通过水培和盆栽试验,测定分析了渗透/干旱胁迫下NaCl对三角叶滨藜生长状况、光合作用、光合系统活性以及叶片抗氧化酶活性、丙二醛含量、水分状况和Na~+、K~+含量的影响,以探讨环境中NaCl的存在对植物适应干旱能力的调节。结果如下: (1)渗透/干旱胁迫下NaCl对三角叶滨藜植株生长的影响 10%PEG诱导的渗透胁迫和土壤干旱均明显抑制三角叶滨藜植株生长;而在10%PEG渗透胁迫的处理液中添加10~40mmol/L NaCl或用100~400mmol/L NaCl浇灌土壤均可明显的缓解渗透/干旱胁迫对植株生长的抑制作用。其中10%PEG+10~40mmol/LNaCl比10%PEG可使株高增长量增加58.7~98.4%(图1);土壤用100~400mmol/L NaCl浇灌后进行干旱处理比直接浇水后干旱处理的株高增长量增加29.5~61.0%(图15)。 (2)渗透/干旱胁迫下NaCl对三角叶滨藜叶片光合作用的影响 ①净光合速率 10%PEG诱导的渗透胁迫使三角叶滨藜叶片的净光合速率下降,并且从处理后第4天开始大幅度下降,到第10天降至近0;而在10%PEG中添加10~40mmol/L的NaCl,叶片净光合速率虽有下降,但是下降的幅度要小于10%PEG(图2)。土壤干旱也使三角叶滨藜叶片的净光合速率下降,并且从处理后第4天开始大幅度下降,到第14天基本降至0;而在土壤中浇灌100~400mol/L NaCl后进行干旱处理,叶片净光合速率虽有下降但是下降的幅度要小于干旱胁迫对净光合速率的影响(图16)。 ②叶绿素含量及叶绿素a/b比值 10%PEG渗透胁迫使三角叶滨藜叶片叶绿素含量呈现先升后降的趋势,从处理后第4天开始叶绿素含量大幅度上升,但是从第8天开始又大幅度下降(图4);叶绿素a/b比值也有类似趋势(图5);而在10%PEG中添加10~40mmol/L NaCl,可明显缓解叶绿素含量和叶绿素a/b比值的大幅度变化。 ③叶绿素荧光参数 10%PEG渗透胁迫使三角叶滨藜叶片F_0上升、F_v/F_m和PI下降,而在10%PEG中添加10~40mmol/L NaCl,F_0、F_v/F_m和PI变化趋势明显变缓,其中以添加40mmol/L NaCl效果最好(图6、7、8)。土壤干旱也使三角叶滨藜叶片F_0上升、F_v/F_m和PI下降,而在浇灌100~400mmol/L NaCl后干旱,F_0、F_v/F_m和PI变化趋势明显趋缓(图18、19、20)。表明渗透胁迫和土壤干旱可使三角叶滨藜光合机构受损、光合电子转化和传递效率下降,而根际环境NaCl的存在可以明显缓解渗透/干旱胁迫对三角叶滨藜光合系统的损伤,有利于其光合作用的顺利进行。 (3)渗透/干旱胁迫下NaCl对三角叶滨藜叶片抗氧化酶系统的影响 10%PEG渗透胁迫使三角叶滨藜叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均呈现先上升后下降的趋势,在处理后第8天,三者活性达到最大值,随后降低;而在10%PEG中加入10~40mmol/L NaCl,SOD、POD、CAT活性在测定期限内总体呈上升趋势,且上升的幅度明显小于10%PEG胁迫处理的(图9、10、11)。盆栽实验中,干旱胁迫引起的SOD、POD、CAT活性变化与溶液培养实验的基本相同,也显示出用100~400mmol/L NaCl溶液浇灌的植株叶片SOD、POD和CAT活性在干旱胁迫下的变化幅度明显小于没有用NaCl溶液浇灌的(图21、22、23)。同时,在10%PEG渗透胁迫或盆栽土壤干旱胁迫下,叶片MDA含量在处理后期高于10%PEG中添加或在盆土中浇灌NaCl处理的2倍以上(图12、24)。由此可见,渗透或土壤干旱胁迫下根际环境适量NaCl的存在可以减少三角叶滨藜植株体内活性氧自由基对细胞膜系统的损伤,降低了渗透或干旱胁迫对植株造成的氧化胁迫伤害,从而提高了其耐旱能力。 (4)渗透/干旱胁迫下NaCl对三角叶滨藜植株水分状况和Na~+、K~+含量的影响 10%PEG渗透胁迫和土壤干旱均使三角叶滨藜水势和渗透势、叶片相对含水量下降,而在10%PEG中添加10~40mmol/L或在盆土中浇灌100~400mmol/L NaCl虽然使植株水势和渗透势进一步下降,但却使叶片能够维持较高的相对含水量(图12、26)和细胞膨压(表1、2)。同时,在10%PEG中添加10~40mmol/L NaCl或在盆土中浇灌100~400mmol/L NaCl可明显促进三角叶滨藜对Na~+的吸收(图14、27),Na~+作为无机渗透调节物质在细胞中的积累能够通过渗透调节增大吸水动力,以此增强植物对渗透胁迫的适应能力。 综上所述,在渗透或干旱胁迫下,环境NaCl的存在可以促进三角叶滨藜对Na~+的吸收,增强植株的渗透调节能力和对水分的吸收能力,从而保证了渗透或干旱胁迫下能够维持较高的细胞膨压,有效缓解了渗透或干旱胁迫对植株生长及光合系统的损伤,避免了体内过量活性氧自由基产生对细胞膜系统的损害,有效增强了三角叶滨藜对渗透或干旱胁迫的适应能力。


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