全 文 ：　中国南方果树　2011;40(1):16 ～ 19 , 24
研究报告 ·落叶果树·
Si对 NaCl胁迫下枣叶栅栏细胞超微结构的影响
徐呈祥1 , 2 ,徐锡增1 ,甘习华1
(1南京林业大学森林资源与环境学院 ,南京 , 210037;2肇庆学院生命科学学院)
　收稿日期:2010-12-30
基金项目:江苏省博士后科研计划(0701039B);中国博士后科学基金(20070411057);国家自然科学基金(30471368)资助。
作者简介:徐呈祥(1963-),教授 ,博士后 ,从事果树栽培学教学与研究。 E-mail:xu cx2006@yahoo.com.cn
通信作者:徐锡增(1935-),教授 ,博士后合作导师 ,从事森林培育学教学与研究。 E-m ail:xuxizeng@n jfu.edu.com
摘　要:以酸枣 Z iz iphus sp inosus(Bunge)Hu.砧 2 年生金丝小枣 Z.juj uba ` Jinsixiaozao 盆栽苗
为试材 ,研究了 NaCl胁迫对枣叶栅栏细胞超微结构的影响及增施可溶性硅(Si , 0.040%)的效应 ,
旨在进一步揭示枣树耐盐性与 Si营养的关系。结果表明:0.30% NaCl胁迫 165 天后枣叶栅栏细
胞超微结构产生了较明显伤害 , 0.50% NaCl胁迫 165天则产生严重伤害;土壤施可溶性硅明显减
轻前述盐胁迫对枣叶栅栏细胞超微结构的伤害 , 突出表现是叶绿体精细结构保持较好 , 淀粉粒 、被
膜泡囊等内含物增多。说明 ,提高土壤中生物有效硅水平 ,对盐胁迫特别是重度盐胁迫下枣树叶片
栅栏细胞结构和功能具显著保护作用。
关键词:枣;盐胁迫;硅;栅栏细胞;超微结构
中图分类号:S 665.1;Q 945.78　　文献标志码:A　　文章编号:1007-1431(2011)01-0016-05
Influence of Si on Leaf Palisade Cell Ultrastructure of Ziz iphus
j uj uba Mill.under Salt Stress
XU Cheng-x iang 1 , 2 , XU X i-zeng 1 , GAN X i-hua 1
(1 College of Forest Resou rces and En vi ronmen t , Nanjing Forest ry University , Nanjing , Jiangsu 210037;
2 College of Life Sciences , Zhaoqing Universi ty)
Abstract:The influence of salt st ress on ultr astructure o f palisade cells in the leaves o f Z iz iphus
juj uba Mill.cv.Jinsix iao zao and the effect of silicon application were studied w ith tw o-year-o ld
po t-cultured plants.Results show ed tha t the ultrastructure of palisade cells in leaves wa s obviously
injured unde r salt stress of 0.30% NaCl for 165 day s and se riously injur ed under salt str ess o f
0.50% NaCl for 165 days.Soil application of so luble silicon (0.040%)ev idently allev iated the
stress symptoms of palisade cell ultrastructure as evidenced by the we ll-kept precise str ucture of the
chlor oplasts , the remarkable increase in number s of starch gr ains and o smiophilic content containing
vesicles.These results indicated that increasing available so luble silicon lev el in soil prevents leaf
cells fr om salt stress induced ultr astructur e damage s and function abno rmitie s o f palisade cells in
jujube leaves.
Key words:Z iziphus juj uba;salt stress;silicon;palisade cell;ultra st ructure
　　NaCl是我国东部滨海地区土壤中居支配地位
的盐分。在对金丝小枣 Z izi phus j ujuba ` Jinsixi-
ao zao 耐盐性及其与 Si营养关系的研究中发现 , 盐
胁迫(土壤中 NaCl含量 0.30%～ 0.50%)下 , 增施
可溶性 Si能改善枣树根系对矿质离子的吸收和分
配[ 1] , 改善枣叶中 K + 、Na+ 、Cl- 、Ca2+等元素的微
域分布[ 2] , 影响枣树叶绿素荧光动力学特性和叶片
气体交换[ 3] , 影响根尖和叶片细胞膜脂流动性和脂
DOI :10.13938/j.issn.1007-1431.2011.01.005
　第 1 期 徐呈祥 ,等:Si对 NaCl胁迫下枣叶栅栏细胞超微结构的影响
肪酸组成[ 4] ,影响枣树叶片中多胺(PAs)的含量水
平与形态[ 5] , 提高枣叶片细胞中超氧化物岐化酶
(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性 , 降低叶片中膜脂
过氧化产物———丙二醛(MDA)含量和相对电解质
渗漏率[ 6] ,提高盐胁迫下枣树的生长量和生物量[ 7] 。
迄今 ,关于枣叶片细胞形态结构对盐胁迫的响应及
Si营养的效应未见有报道。 为进一步揭示外源 Si
提高枣树耐盐性的作用机制 , 笔者运用透射电镜技
术对枣叶栅栏细胞超微结构进行了观察研究。
1 材料与方法
1.1 材料培养与处理 取南京市郊普通农耕土 ,
加 5%(W/W , 下同)泥炭和 10%河沙 , 拍碎 、混匀 、
过筛后作为盆土。 盆土含有机质1.352%, 速效氮
(N)0.0049%, 速效磷(P)0.0025%, 速效钾(K)
0.0148%, pH 值 7.22。容器用塑料(PVC)盆 , 高
25 cm , 上口直径 30 cm , 下口直径 25 cm , 底部具排
水孔 , 置于浅壁托盘上。每盆装盆土6.50 kg(干
重)。 枣苗为 2 年生金丝小枣 Z iz iphus juj uba
` Jinsixiaozao ,酸枣 Z.spinosus(Bunge)Hu.砧木。
3 月 20 日定植 ,每盆 1 株 , 定干高度 50 cm , 接蜡封
口。栽植后每盆追施0.025%CO(NH2)2 、0.015%
Ca(H2PO4)2 ·H2O 、0.020%K2 SO4 。
试验在塑料温室中进行 , 避雨 , 自然光照。设
0.30%NaCl、0.50%NaCl两种土壤含盐量 , 分别进
行不加 Si 和加 Si(0.040%Si)处理 , 对照为不加
NaCl和 Si。 Si 源为 K2 SiO3 · nH2 O(化学纯 , 使用
前于 75 ℃下烘干至恒重 , 分子量计算时不包括
H2O),加 Si 处理中由 K 2 SiO 3所引入的 K+量从
K2 SO4中扣减 , 因此而减少的 SO 4 2-用稀 H2 SO 4补
偿。每处理 5 株。每处理 5 ～ 7 次重复。盆中追施
的 3 种肥料及加入的 NaCl、K 2 SiO 3均一次称好 , 对
水至4 000 mL , 自栽植后第 7天起的 21天内分4 次
均匀浇入 ,于 3 月 31 日完成 , 处理日数从 4 月 1 日
算起。浇灌所用水源为自来水。灌溉时偶尔有渗漏
到栽植容器(PVC 盆)下的托盘中的溶液 , 于 1 小时
内返浇入盆。此后 ,每隔 3 ～ 5 天每盆浇等量自来水
1 次 , 每次每盆 1.5～ 2.0 L ,保持盆中土壤湿度为田
间持水量的 75%～ 80%。至当年 9 月 , 枣树植株从
盆中取出后立即取样 、制备 , 处理日数为 165 天。
1.2 叶片栅栏细胞超微结构透射电镜样品的制备
及观察 按试验设计的处理 , 分别取金丝小枣植株
中部外围枣吊中段叶片 , 每株至少 1 片 , 立即切成
1 mm×1 mm 大小的样块 , 在 0.1 mmol· L-1 磷酸
缓冲液(pH 值 7.2)配制的 4.0%戊二醛溶液中于
0 ～ 4 ℃下固定 24 小时 , 1.0%OsO 4固定 4 小时 , 磷
酸缓冲液冲洗 , 系列乙醇脱水 , 环氧树脂 Epon-812
渗透包埋 , 60 ℃下聚合 48 小时 , LKB-V 型薄片切片
机切片 , 不经醋酸双氧铀-柠檬酸铅染色 , HITACH I
H-600型透射电镜观察并拍照 ,对象为栅栏细胞[ 8] 。
每处理拍摄不少于 15 个视野的照片。
2 结果与分析
2.1 非胁迫条件下生长的金丝小枣叶片栅栏细胞
的超微结构　据观察 , 非胁迫条件下生长的枣树 , 叶
片栅栏细胞为长柱形 , 细胞质紧贴细胞壁;液泡显
著;核染色质致密 、均匀 , 核膜平滑 、清晰 , 核仁浓黑;
线粒体 、叶绿体形态清晰 , 结构规整 , 叶绿体包含有
大量淀粉粒 , 其上基质类囊体 、基粒类囊体排列规
则 , 结构清晰 ,且细胞中被膜泡囊比较丰富 , 显示叶
片光合作用旺盛 、各类代谢通畅(见图 1)。
2.2 盐胁迫条件下生长的金丝小枣叶片栅栏细胞
的超微结构 0.30% NaCl栽培 165 天 , 枣叶栅栏
细胞中核仁显著 , 核染色质的电子密度与分布均匀
度降低 , 核膜呈轻微波浪状 , 但基本完整;线粒体结
构完整 , 嵴清晰可见;叶绿体发生轻微膨胀 , 类囊体
结构呈扭曲 、紊乱状 , 部分被膜模糊不清。显示 , 细
胞中已发生一定程度的盐害(见图 2-A , B)。
0.50% NaCl栽培 165 天 , 枣叶栅栏细胞中核
染色质有稍稍凝聚的倾向 , 核膜的完整性受到明显
伤害;叶绿体形态结构变化很大 , 被膜破损严重 , 虽
然局部类囊体的结构仍较完整 , 但整体结构明显紊
乱 , 其中的一些甚至因被膜破损而淀粉粒逸出。 显
示 , 盐胁迫对栅栏细胞的形态结构和功能已产生严
重伤害(见图 2-C , D)。
2.3 盐胁迫并加 Si条件下生长的金丝小枣叶片栅
栏细胞的超微结构　0.30% NaCl+Si栽培 ,枣叶栅
栏细胞中核染色质分布均匀 , 电子密度明显较大;线
粒体形态正常 , 嵴清晰可见;少部分叶绿体结构也发
生紊乱 , 但大部分保持了正常形态 , 基质类囊体 、基
粒类囊体分布均匀 ,比较规整;淀粉粒大而多 , 且由
于电子密度大而呈暗色;观察到发达的内质网和高
尔基体。显示 , 细胞的形态结构和功能仅次于对照
(见图 3-A , B , C)。
　　0.50% NaCl+Si栽培 ,枣叶栅栏细胞的核染色
质分布均匀 , 电子密度高 ,核膜清晰 , 边缘光滑;线粒
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中 国 南 方 果 树　　　　　　　　　　　　　　　第 40 卷18
　第 1 期 徐呈祥 ,等:Si对 NaCl胁迫下枣叶栅栏细胞超微结构的影响
体形态正常 ,嵴清晰可见;叶绿体虽也发生较明显肿
胀 ,但基粒类囊体 、基质类囊体的分布与排列比较规
整 , 淀粉粒数量显著为多。显示 ,细胞的生命活动仍
然较好(见图 3-D , E)。
A 、B和C的叶样取自 0.30%NaCl+Si处理 165天的植株 , D和E的叶样取自 0.50%NaCl+S i处理 165天的植株。GL:基
粒片层;Gi:高尔基体;M:线粒体;N:细胞核;Nu:核仁;OG:嗜锇颗粒;SG:淀粉粒;SL:基质片层。标尺均为 0.50μm。
图 3 盐胁迫并加 Si 条件下生长的金丝小枣叶片栅栏细胞超微结构
3 讨论
　　对盐渍环境下植物叶片细胞超微结构的变化及
其机理 ,已进行了大量研究。已确证 , 盐胁迫下细胞
中盐分积累促进淡土植物(嫌盐植物 , g lycophy te)细
胞衰老和死亡 ,其机理在于盐分对细胞膜系统 、PEP
(磷酸烯醇式丙酮酸)羧化酶 、RuBP(1 , 5-二磷酸核
酮糖)羧化酶等酶蛋白的直接伤害 , 所诱导的活性氧
伤害以及质外体盐分积累而产生的渗透效应[ 9] 。
　　枣叶是较典型的背腹型叶 , 栅栏细胞是其叶绿
体分布的最主要细胞。利用扫描电镜结合 X-射线
能谱的分析结果表明 ,盐胁迫(0.30%NaCl , 165 天)
下土培的金丝小枣叶片细胞中 , Cl-相对含量变化
不大 ,但栅栏细胞中 Na+相对含量是其海绵细胞中
的 1.86 倍 , 比其对照(未受盐胁迫)的同类细胞高
1.83 倍 ,说明盐胁迫下盐分离子(特别是 Na+)积累
是枣叶细胞超微结构受伤害的根本原因 , 而栅栏细
胞比海绵细胞更易受到伤害[ 2] 。因此 ,栅栏细胞的
结构和功能状况 ,与枣树耐盐性的关系非常密切。
　　本试验结果表明 , 盐胁迫下枣叶栅栏细胞中形
态结构响应最敏感 、变化最大的细胞器是叶绿体。
无论土壤含盐量是 0.30%NaCl 或 0.50%NaCl 的
盐胁迫条件 , 加 Si处理后均能缓解盐胁迫对枣叶栅
栏细胞超微结构的伤害 , 最主要的表现是细胞的膜
系统比较完整 , 叶绿体片层结构较好。这与他人在
牧豆 树 P rosopis j uli f lora [ 10] 、大 麦 Hordeum
vulgare L.[ 11] 、库拉索芦荟 A loe vera [ 12] 、黄瓜
Cucumis sativus L.[13] 等上的试验结果相似;但相比
之下 , 枣叶栅栏细胞中淀粉粒 、被膜囊泡等内含物显
著增多 , 暗示盐胁迫下加 Si促进枣叶栅栏细胞中物
质合成能力和渗透调节能力的增强。
　　加 Si处理改善盐胁迫下枣树对盐分离子的选
择性吸收和运输 , 枣叶细胞 K+相对含量增高 ,栅栏
细胞 Na+相对含量大幅降低 , K+/Na+和 Ca2+/
Na+显著增大 , 胞内离子平衡状况有显著改善[ 2] 。
这是盐胁迫条件下加 Si处理后金丝小枣叶片栅栏
细胞超微结构能够得到保护的直接而重要的原因。
(下转第 24 页)
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　致谢:湖北省通城县果树技术推广中心黄华明同志 , 湖
北省罗田县林业局黄柳林 、徐向阳 、雷萧 、方洪元同志 ,
湖北省京山县林业局汪长江 、江国强同志在试验中提供
了帮助。
(责任编辑:李治飞;英文编辑:董朝菊)
(上接第 19 页)
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(责任编辑:李治飞;英文编辑:董朝菊)
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