全 文 :收稿日期:2011-11-10
作者简介:孙宏丽(1987-),女,汉族,山西吕梁人,山东师范大学硕士研究生,主要从事植物生理及分子生物学方面的研究。
*工作单位:山东嘉祥县第一中学。
**通讯作者:E-mail:xhdu@sdnu.edu.cn。
文章编号:1002-2724(2011)06-0013-05
NaCl与KCl处理对海滨木槿生长特性的影响
孙宏丽1,商宏艳1*,姚 叶1,范志强2,张圣强1,杜希华1**
(1.山东师范大学生命科学学院,山东 济南250014;2.山东省林业局种苗站)
摘要:用不同浓度的NaCl、KCl分别处理海滨木槿实生苗,测定植株鲜、干重及相关生理指标。实验发现,NaCl、KCl均抑
制海滨木槿的生长,且随盐浓度增加抑制程度加剧,盐胁迫致使植株株高、鲜重及干重降低。研究结果还表明,在两种盐胁迫
下,植株根冠比上升,地上部分的肉质化程度增加而地下部分的肉质化程度降低。比较发现,NaCl对海滨木槿生长的影响大
于KCl。
关键词:海滨木槿;NaCl与KCl盐胁迫;生长;肉质化
中图分类号:S685.99 文献标识码:A
Effects of NaCl and KCl Treatment on Growth Characteristics of Hibiscus hamabo Sieb.et Zucc
Sun Hongli 1,Shang Hongyan1,Yao Ye1,Fan Zhiqiang2,Zhang Shengqiang1,Du Xihua1
(1.School of Life Science,Shandong Normal University,Jinan,Shandong 250014;2.Shandong forest seed&sapling station)
Abstract:Seedlings of Hibiscus hamabo were respectively treated with different concentrations of NaCl and KCl.The fresh
weight,dry weight and related physiological indexes were then measured.The results indicated that the growth of seedlings
was inhibited both by NaCl and KCl,and the inhibition were aggravated with the increase of salt concentrations;salt stress re-
duced the heights,fresh and dry weights of plants.The results also showed that,under the two salt stress,the root/shoot ra-
tio of plants increased,the succulent levels of shoot were promoted while the succulent levels of root were dropped asCompara-
tive analysis revealed that NaCl had more influence on the growth of Hibiscus hamabo than KCl.
Key Words:Hibiscus hamabo Sieb.et Zucc;NaCl and KCl stress;growth;succulence
海滨木槿(Hibiscus hamabo Sieb.et Zucc.)为
锦葵科木槿属的落叶小乔木,20世纪80年代初由
浙江农业大学范文涛教授鉴定[1-2]。其树冠浓密,
花色金黄,形大而艳丽,花期长,枝条富有韧性、耐修
剪、抗污染,是十分珍贵的园林绿化树种之一。海滨
木槿有惊人的耐逆境能力,能生长在高碱、高盐的土
壤中,对盐碱有很强的耐受性[3],因此在环境治理和
盐碱地改良方面具有十分重要的作用。目前,国内
外对海滨木槿的研究并不多,关于不同盐类对海滨
木槿生长特性的影响尚未见报道。本实验用不同浓
度的NaCl、KCl溶液处理海滨木槿实生苗,研究了
不同盐处理对海滨木槿生长特性、含水量及肉质化
的影响,以期为从生理角度探讨海滨木槿的耐盐机
制提供实验依据,也为更好地推广利用该树种提供
一定的实验基础。
1 材料与方法
1.1 材料的培养
选择籽粒饱满的海滨木槿种子,浓硫酸处理
14min,自来水充分冲洗后,播种于盛有细砂的塑料
托盘,置于温室中培养。早晚用水浇灌,待长出真叶
后改用1/2Hoagland营养液(pH6.0)浇灌,2d后
用 Hoagland营养液浇灌。温室的昼夜温度为(30
±3)℃/(20±3)℃,每天光照15h,光强约(800±
100)μmol·
-2·s-1,相对湿度为70%~80%。待
幼苗刚长出第3片真叶时,挑选生长一致的幼苗移
栽入直径22cm、高22cm的装有干净细砂的塑料盆
中,每盆3株,Hoagland营养液浇灌培养,早晚各一
次。
1.2 材料处理
·31·
山东林业科技 2011年第6期 总197期 SHANDONG FORESTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY 2011.No.6
待植株长至第7片真叶,挑选生长一致的植株
开始进行盐处理。对照材料用 Hoagland营养液浇
灌,盐处理的材料分别用含不同浓度 NaCl、KCl的
完全 Hoagland营养液培养,每处理3盆。实验采
用每12h递增50mmol·L-1盐溶液的方式处理,至
终浓度为100、200、300mmol·L-1。达到最终浓度
后,每天早晚各浇灌一次盐溶液,浇灌量为细砂持水
量的2倍,以保持盐溶液浓度恒定。
1.3 试验方法
盐处理30d后,取各处理浓度下生长状态良好、
有代表性的植株测量株高,然后将植株从培养盆内
完整取出,用双蒸水快速冲洗干净,吸干表面水分,
分成地上部分、地下部分,称取鲜重,105℃迅速杀青
15min,于80℃下烘干至恒重,记录干重,并计算:
根冠比=地下部分鲜重(干重)/地上部分鲜重
(干重);
含水量=(鲜重-干重)/鲜重×100%;
肉质化程度=鲜重/干重。
1.4 数据统计分析
用Excel 2003、SPSS 12.0软件对数据进行作
图及统计学分析。
2 结果与分析
2.1 NaCl、KCl处理对海滨木槿生长状态的影响
观察发现,NaCl、KCl处理均抑制海滨木槿的
生长,且随着盐浓度的升高,其生长受抑制程度逐渐
增大,具体表现为植株生长迟缓、矮小,出叶减慢、叶
面积减小。但不同的盐对海滨木槿生长的影响不
同,在相同的浓度下,KCl处理的海滨木槿生长状态
好于 NaCl处理的生长状态。
从图1可以看出,海滨木槿在无盐条件下生长
最快,随着盐处理浓度的升高,株高逐渐降低。在各
处理浓度下,平均株高均极显著低于对照(P<
0.01);在相同浓度下,KCl处理的株高均大于 NaCl
处理的株高,表明 NaCl较 KCl对海滨木槿生长的
抑制作用更大。
2.2 NaCl、KCl处理对海滨木槿鲜、干重的影响
生长量是反映植物生长状态是否良好的基础生
理指标。如图2、3所示,随着培养液Na+、K+盐浓
度的升高,海滨木槿地上部鲜、干重呈降低趋势,且
在3个盐浓度处理下,降低量均极显著低于对照(P
<0.01)。
对地下部分而言,鲜、干重随 Na+、K+盐浓度
的升高呈现出先降后升再降低的趋势,在各 NaCl
浓度下地下部分鲜、干重减少量显著(P<0.05)或
极显著低于对照(P<0.01);KCl浓度为100、200
mmol·L-1时,地下鲜、干重的变化与对照相比差异
不显著,300mmol·L-1时地下鲜重的减少量与对
照相比达到极显著水平(P<0.01)(图4、5)。
·41·
山东林业科技 2011年第6期
2.3 NaCl、KCl处理对海滨木槿根冠比的影响
根冠比是指植物地下部分与地上部分鲜重或干
重的比值,它能反映环境胁迫对植株地上部与地下
部生长的不同影响。NaCl、KCl处理下,海滨木槿
鲜、干重根冠比均呈现升高趋势(图6),当盐浓度达
到或超过200mmol·L-1时,根冠比显著或极显著
高于对照,说明与地下部分相比,盐胁迫对海滨木槿
地上部分的抑制作用更大。KCl处理下的鲜重根冠
比高于NaCl处理下的鲜重根冠比,但两者相异并
不显著;在200和300mmol·L-1 KCl处理下的干
重根冠比低于同浓度 NaCl处理下的干重根冠比,
表明在较高盐浓度下NaCl对海滨木槿地上部干物
质积累的抑制作用甚于KCl。
图6 不同盐处理对海滨木槿根冠比的影响
2.4 不同浓度 NaCl、KCl处理对海滨木槿含水量
及肉质化的影响
从表1可以看出,随着 NaCl、KCl处理浓度的
升高,海滨木槿根部含水量下降,在300mmol·L-1
盐浓度下,根部含水量极显著低于对照(P<0.01);
地上部分及全株的含水量在低盐浓度下升高,但与
对照无显著差异,盐浓度达到300mmol·L-1时,含
水量下降水平与对照相比差异极显著(P<0.01)。
说明不同浓度的NaCl、KCl胁迫影响了海滨木槿对
水分的吸收、运输和分配。
表1 不同盐处理对海滨木槿含水量的影响
盐溶液及浓度
(mmol·L-1)
含水量 (W鲜-W干)/W鲜*100%
根 地上部 全株
对照 CK 90.165±0.792 84.268±0.148 85.185±0.173
NaCl 100 88.820±0.447 84.425±0.518 85.353±0.491
200 87.683±1.184b 84.902±2.554 85.432±2.099
300 87.546±1.176b 81.291±0.529 82.627±0.206
KCl 100 89.536±0.284 84.690±0.083 85.540±0.123
200 89.329±0.337 85.227±1.720 85.634±1.422
300 88.081±0.347b 78.795±6.413b 80.951±4.645b
在盐渍环境下,叶片肉质化可以稀释细胞内过
高的盐浓度,减少盐离子的毒害作用,也可为细胞的
正常生理活动储备足够的水分。测定结果显示,低、
中浓度盐溶液促进了海滨木槿地上部分肉质化,且
NaCl对肉质化的促进作用更大,200mmol·L-1
NaCl处理时,植株肉质化程度显著高于与对照(P
<0.05),而同浓度的 KCl处理下植株肉质化程度
升高并不显著;高浓度的盐溶液则使植株地上部分
肉质化程度明显降低(图7)。植株地下部分肉质化
程度随盐浓度的升高呈现降低趋势,且 NaCl处理
降低更明显,在300mmol·L-1时降低量与对照差
异显著(P<0.05)(图8)。表明 NaCl较 KCl对植
株肉质化程度的影响更大。
图7 不同盐处理对海滨木槿地上部分肉质化的影响
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山东林业科技 孙宏丽等:NaCl与KCl处理对海滨木槿生长特性的影响 2011年第6期
图8 不同盐处理对海滨木槿地下部分肉质化的影响
3 讨论
不同的盐胁迫对植物产生的影响是不同的。
NaCl胁迫会影响植物组织对 Na+、K+、Ca2+等离
子的吸收[4-5],改变组织内各种矿质元素的平衡,影
响植物的生长、光合等代谢过程;K+是维持植物正
常生长必需的三大营养元素之一,在植物细胞生长
及代谢中发挥着重要作用[6],胞质中高于一定值的
K+浓度,有利于植物的生长及对盐渍环境的适应,
但大量积累 K+ 会抑制植物的生长[7-8]。高浓度
KCl对植物的抑制作用可能与其抑制植物的光合速
率、根系吸水能力及质膜质子泵活性[9-11]有关。本
实验结果显示,NaCl、KCl胁迫均抑制海滨木槿的
生长,与NaCl相比,KCl对海滨木槿的伤害程度要
小。
在盐渍环境中,植株根系能最早感受逆境胁迫
信号,并产生相应的生理反应,进而影响地上部分的
生长[12],植物根冠比的变化是衡量盐胁迫对植物影
响的重要指标[13]。随着两种盐浓度的升高,海滨木
槿鲜、干重根冠比呈上升趋势,表明盐分对植株地上
部分的抑制作用大于根系,这与文献报道的结果一
致[14-15]。KCl处理下植株鲜重根冠比大于NaCl处
理下的鲜重根冠比,干重根冠比却相反,说明与KCl
相比,NaCl对海滨木槿根系吸水能力影响更大,而高
浓度的KCl影响了海滨木槿根部有机物质的积累。
肉质化是盐生植物适应盐渍环境的一种重要方
式。盐分胁迫能抑制植物的细胞分裂,刺激细胞伸
长,降低细胞分裂的速度,加快细胞体积增加;盐离
子引起细胞壁一些结合状态的络合物分解,也会导
致肉质化[16]。研究表明,Na+和Cl-是促进盐生植
物地上部分肉质化的主要因子,且Na+在其过程中
起主导作用[17],液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白可利
用液泡膜质子泵(H+-ATPase和 H+-PPase)提
供质子驱动力,将 Na+区域化至液泡中[18],液泡中
积累了大量 Na+,既降低了水势,减轻了盐分造成
的渗透胁迫、离子胁迫,又保持了大量的水分,即表
现为植株的肉质化。Cl-引起植物肉质化的原因与
氯化物造成植物原生质膨胀有关[16]。而K+与植株
肉质化程度相关性较低,其原因可能是液泡膜上没
有K+/H+逆向转运蛋白[19],不能将大量 K+区域
化至液泡中,但是 K+能在一定程度上促进地上部
分的肉质化,可能与低浓度K+参与了蛋白质合成、
酶活性调节、渗透调节和气孔关闭等生理过程有
关[20]。
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山东林业科技 2011年第6期
造成的气孔与非气孔效应,糖分积累造成的反馈抑
制,还有人认为是盐胁迫影响了光合电子传递、碳同
化[6],对于盐胁迫下混栽苗光合作用下降的途径、原
因及其机理的研究更少,还无从所知。
本试验研究发现,在低盐胁迫下刺槐混栽苗的
Pn、Ci、Cond同步下降,且相关性较高;而随着胁迫
的增强,三者又有所增高,在高盐胁迫下(200mmol/
L)又开始下降。根据Farquhar等提出的光合作用
气体交换模型来判断,刺槐Pn的下降在低盐盐胁
迫下气孔因素可能起较大的作用,而在高盐胁迫下
非气孔因素逐渐成为限制光合作用的主要因素。这
可能是盐胁迫的两相过程造成的,即低盐胁迫主要
是非NaCl特异性的渗透胁迫,在这种胁迫下,耐盐
植物与盐敏感植物的响应十分相似;但是,在高盐胁
迫下,它们的响应却存在很大差别,是一种NaCl特
异性伤害[7]。这就说明了刺槐混栽苗因混栽树种不
同而造成的光合差异性。但Farquhar等提出的模
型是以气孔的均匀关闭为基础的。限制因素肯定是
非气孔因素,即叶肉细胞的光合活性降低所引起。
鉴于盐胁迫下导致光合作用下降的原因是多方面、
多因素、复杂的,所以盐胁迫下树种混栽对光合的影
响及其机理尚需进一步研究。
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