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盐碱胁迫对虉草幼苗生理特性的影响



全 文 :盐碱胁迫对 草幼苗生理特性的影响
聂微微,张永亮,任秀珍
(内蒙古民族大学 农学院,内蒙古 通辽 028042)
〔摘 要〕用盆栽试验方法对2种 草茎节扦插幼苗进行了4种盐和3个不同盐度的胁迫处理,研究 草幼苗
对盐碱胁迫的生理响应特性.结果表明,随盐浓度增加, 草叶片的电解质外渗率和脯氨酸含量呈上升趋势,
可溶性糖含量变化为先降后升.盐浓度在100mmol/L以下时对幼苗的伤害较轻,叶片电解质外渗率和脯氨酸
含量变化不明显.当盐浓度达到150mmol/L以上时,碱胁迫(A组)使电解质外渗率和脯氨酸含量明显增加,而
盐胁迫(B组)处理中川草3号 草的电解质外渗率和脯氨酸含量增长幅度明显高于新品系 草.
〔关健词〕 草;混合盐碱胁迫;幼苗;生理特性
〔中图分类号〕Q945 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1671-0185(2010)02-0175-03
Effect Saline-alkali Stress on Physiological Characteristics
of Phalaris Arundinacea
NIE Wei-wie, ZHANG Yong-liang, REN Xiu-zhen
(College of Agronomy, Inner Mongolia University for Nationalities, Tongliao 028042,China)
Abstract:The physiological response characteristics of two reed canarygrass eustipes cutting seedlings to
saline-alkali stress were studied in four salts treats and three different salt concentration by pot experiment. The
results showed that the electrolyte leakage and proline content of reed canarygrass leaves had the increasing tendency
with the increase of salt concentration,whereas the change of soluble sugar was fall first then rise. The electrolyte
leakage and proline content of reed canarygrass leaf had no significant change when the salt concentration was below
100mmol/L and the seedlings were lightly injuried. But when the salt concentration was higher than 150mmol/L,the
electrolyte leakage and proline content significantly increased in alkaline sress(A group),and the increasing range
of electrolyte leakage and proline content of Chuancao3hao was obviously higher than the new strain of reed
canarygrass in salt stress(B group).
Key words:Phalaris arundinacea; Salt and alkali mixed stress;Seedling stage; Physiological characteristics
全球土壤盐碱化日益严重〔1,2〕,使得人们对植物抗盐、碱生理生态学研究格外关注,研究工作不断深入.但从目前研究
现状来看,大多仍然侧重于单纯盐胁迫的研究,并以NaCl为主要研究对象〔3〕及Na+离子代谢〔4〕,植物抗盐相关基因的分子生
物学〔5,6〕、盐胁迫的信息传导等为主要研究方向,对天然存在的碱胁迫几乎无人涉及.事实上天然盐碱土成分极其复杂〔7〕,很
多情况下都是既含中性盐又含碱性盐.实验已证明,由NaHCO3和Na2CO3等碱性盐所造成的碱胁迫的生态破坏作用明显大
于由NaCl、Na2SO4等中性盐所造成的盐胁迫〔8〕.在退化草地,土壤盐化和碱化往往交织相伴而生,其植物一般都要同时受到
盐、碱双重胁迫,所以在确定其生态地位时不仅要考虑其抗盐性也要考虑其抗碱性.
草(Phalaris arundinacea L.),别名草芦,属于禾本科 草属植物.草芦是一种冷季型禾草,主要分布于北美、北欧和
亚洲等温带地区,我国科尔沁草原地区的盐碱湿地也有分布.草芦是根茎型禾本植物,耐干旱,耐湿涝,耐盐碱,生长快,营
养繁殖能力强,产草量高〔9,10〕.因 草具有较强的抗逆性、较高的产量和营养价值而受到人们的重视,被广泛用于人工饲草、
收稿日期:2009-10-22
基金项目:内蒙古自治区人才基金项目(2008)
作者简介:聂微微(198 -),女,内蒙古赤峰人,在读硕士研究生.张永亮为通迅作者.
第25卷 第2期 内蒙古民族大学学报(自然科学版) Vol.25 No.2
2010年3月 Journal of Inner Mongolia University for Nationalities Mar.2010
DOI:10.14045/j.cnki.15-1220.2010.02.010
人工湿地植物、生物能源材料、造纸原料等.因此, 草在北方的盐碱湿地具有广泛的应用前景,对畜牧业发展和生态建设
具有重要价值.
1 材料与方法
1.1 材料培养 供试材料为内蒙古民族大学农学院选育出的 草新品系(Phalaris arundinacea L)和来自四川省草业研究
院的“川草3号” 草.用直径14cm的花盆,每盆装干净细砂1.5kg,为了防止溶液渗漏,花盆内衬塑料袋.取大小一致、相同节
位的供试草芦茎段分别切成5cm长的小段(每段1个节,节上2cm,节下3cm),在清水中浸泡,然后挑选有芽苞茎段扦插于
盛装满重风干细砂的无孔塑料盆内,每盆扦插20枝,在温室内培养.出苗后,每2天浇一次Hoagland完全培养液,2叶期时定
苗,每盆保留10株.
1.2 盐碱处理组合 将NaCl、Na2SO4、NaHCO3 、Na2CO3按不同比例混合,分成2个处理组依次标为A、B.每组内又设3个
浓度处理,其混合盐总浓度依次为100、150、200mmol/L,分别以1、2、3标识,如A1即表示A组内浓度为100 mmol/L的处理.
各处理的盐分组成及比例(摩尔比)为:A组:NaCl:Na2SO4 :NaHCO3 :Na2CO3=1:1:9:1;B组:NaCl:Na2SO4 :NaHCO3 :Na2CO3=
9∶ 1∶ 1∶ 1
当幼苗长到5叶期时,用含有不同梯度盐碱(0、100、150、200mmol/L)的溶液胁迫处理.处理前称重,补水使每盆土壤初
始含水量相同,然后用等量处理液(150ml)一次性浇透(浇透不积水),每个处理3盆.处理后,每天根据土壤水分情况称重
补水以保持各处理土壤含水量相同,每隔2天浇等量的Hongland营养液1次,第7天进行胁变指标的测定.
1.3 胁变指标的测定 细胞膜透性测定采用电导法〔11〕,脯氨酸含量的测定采用酸性茚三酮法〔12〕,可溶性糖含量的测定采
用蒽酮比色法〔13〕.
2 结果与分析
2.1 不同盐碱胁迫对生物膜透性的影响 植物质膜透性是细胞生理功能的一个重要指标,测定植物细胞外渗物质的电导
率,可以代表植物细胞质膜透性的大小.混合盐碱胁迫下,通选7号 草幼苗叶片质膜电导率变化如图1所示,在A组处理
中,盐浓度在100mmol/L以下时,2种 草幼苗相对电导率变化不明显,当盐浓度超过100mmol/L时,随盐浓度增加,相对电
导率呈明显上升趋势,当盐浓度达到150mmol/L和200mmol/L时,新品系 草相对电导率分别比对照高43.2 %和73.8%;川
草3号 草分别高58.3%和155.3%.在B组处理中,新品系 草在不同盐浓度胁迫下相对电导率变化不明显(图1a),而川草
3号 草在盐浓度达到100mmol/L以上时相对电导率极速上升(图1b),当盐浓度达到200mmol/L时,其相对电导率比对照
高124.4%,而新品系 草相对电导率比对照高28.8%
2.2 不同盐碱胁迫对脯氨酸含量的影响 脯氨酸作为渗透调节的主要物质之一,在植物抵抗渗透胁迫的过程中起着极其
重要的作用.在盐碱胁迫下,2种 草体内脯氨酸含量均随盐浓度增加呈明显上升趋势(图2).在A组处理中,新品系 草体
内脯氨酸含量分别比对照高2.28、2.74和3.99倍(图2a);川草3号 草体内脯氨酸含量分别较对照增加2.06、7.87、12.67倍
(图2b).在B组处理中,新品系 草体内脯氨酸含量分别比对照高1.28、1.43、1.68倍; 川草3号 草脯氨酸含量分别较对照
增加2.15、2.94、7.39倍.结果表明,碱胁迫处理(A组) 草体内脯氨酸含量增长幅度明显高于盐胁迫处理(B组).
2.3 不同盐碱胁迫对可溶性糖含量的影响 可溶性糖是植物光合作用的主要产物之一,是植物生长发育的能量和物质基
础.可溶性糖的多少与植物抗逆性密切相关.从图3可知,随着盐碱胁迫强度的增加,2种 草体内可溶性糖含量呈先降后升
的变化趋势,但上升的幅度较小,即使在最大胁迫强度下(200mmol/L),可溶性糖含量仍低于对照.如在A组处理的低、中、
高三个胁迫浓度中,新品系 草体内可溶性糖含量分别较对照降低了42.5%、19.3%和6.6%;川草3号 草较对照降低了
图1 盐碱胁迫对相对电导率的影响
Figure 1 Effect of saline-alkali stress
on relative conductivity rate
图2 盐碱胁迫下脯氨酸含量的变化
Figure 2 Effect of saline-alkali stress
on Pro content
内 蒙 古 民 族 大 学 学 报 2010年176
43.9%,32.9%,18.1%.在B组处理中,新品系 草分别较对照降低了
37.6%,30.9%和17.9%;川草3号 草较对照降低了42.5%,33.1%和
24.8%.
3 讨论
植物质膜透性是细胞生理功能的一个重要指标,测定植物细胞外
渗物质的电导率,可以代表植物细胞质膜透性的大小.〔14〕在试验中,各
品种幼苗的细胞膜透性与盐浓度成正比,即随着盐浓度的增大电导率
增大.这与张德罡5个早熟禾草坪型品种耐盐性的研究一致〔15〕.
脯氨酸是一种重要的渗透调节剂,它首先是细胞质重要的渗压
剂和防脱水剂,其次是逆境下植物体内氮和能量的贮存库,再次脯
氨酸对植物体内酶和膜结构有保护作用〔16〕.因此在盐胁迫下,脯氨酸
积累是植物为了对抗盐胁迫的一种保护措施〔17〕.盐胁迫促使 草叶片中脯氨酸含量增加,且随盐浓度的增加而增加,毛培
春〔18〕在18种多年生禾草盐碱胁迫中发现禾草中的脯氨酸的含量随浓度的增加而增加,本研究与毛培春的研究结果一致.
可溶性糖是一种较为有效的渗透保护剂,逆境下整个植物细胞内可溶性糖的含量增加,也是植物适应逆境的一种产
物,对于维持液泡和原生质之间的渗透平衡以及在盐碱胁迫下维持细胞质中多种酶的活性是十分必要的〔19〕.在本试验中,2
种 草体内可溶性糖含量均呈先降后升的变化趋势.
参 考 文 献
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〔责任编辑 徐寿军〕
图3 盐碱胁迫对可溶性糖含量的影响
Figure 3 Effect of saline-alkali stress
on soluble sugar content
第2期 聂微微等:盐碱胁迫对 草幼苗生理特性的影响 177