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芦苇和碱茅耐盐生理特性的比较分析



全 文 :中国盐碱地分布非常广,在 0.67亿 hm2的可
耕地中就有 10%的盐渍化土壤 [1],有大量不同类型
的盐碱土壤有待开发利用,如何开发利用这些盐
碱地,已引起农业上的高度重视。在盐碱地上引
种一些耐盐的经济植物,一方面具有一定的经济
价值,另一方面还是生物改良盐碱地的一种好措
施。禾本科牧草的耐盐性较一般作物强,是改良
盐碱地的先锋植物。耐盐碱牧草能在盐渍化土
壤上完成其生活史,牧草通过强大的根系,深入
到土壤底部,穿透盐渍化土壤的不透水层,增加
土壤的通透性,有利于盐分的淋溶,也改变了土
壤的物理性质 [2]。本研究通过对芦苇和碱茅这两
种耐盐牧草盐胁迫后几个耐盐生理指标进行比
较深入细致的研究,以确定它们与耐盐性的关
系,明确其耐盐机制的异同,为进一步改良禾本
科牧草的耐盐性以及在盐碱地上引种提供理论
依据。
1 材料和方法
种子催芽后播种在装有细沙的塑料盆中,萌
发后待生长到三叶期,进行盐胁迫处理,按土壤
干质量的 0,0.5%,1.0%,1.5% 加NaCl溶液进行盐
胁迫处理,盐处理以 0.2% 开始递增到要求的浓
度,及时补充蒸发的水分,使土壤含水量维持不
变。每个处理 3个重复,处理 7,14,21,28 d后,分
别测定植物细胞质膜相对透性、叶绿素含量以及
植物叶片和根系中的 Na+ 、K+含量。细胞质膜相
对透性的测定采用电导法 [3],叶绿素含量测定采
用分光光度计法,植物的Na+、K+含量测定采用干
芦苇和碱茅耐盐生理特性的比较分析
宋 建,杨迎霞,聂莉莉,张 越,刘仲齐
(天津市农业生物技术研究中心,天津 300192)
摘 要:以芦苇和碱茅作为试验材料,利用沙培的办法培养幼苗,分析测定了盐胁迫下,芦苇和碱茅的质膜相对透性、叶绿
素含量以及叶片和根部Na+、K+含量的变化。结果表明,随盐胁迫浓度的增加,两种植物的细胞质膜相对透性均增加,但碱
茅的质膜相对透性高于芦苇,叶绿素含量先升高后降低,Na+、K+发生了不同程度的变化,两者具有不同的耐盐机理,芦苇
是拒盐植物,碱茅是泌盐植物。
关键词:芦苇;碱茅;质膜相对透性;叶绿素;Na+;K+
中图分类号:S564+.2 文献标识码:A DOI编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2010.06.004
Comparative Study on Physiological Characteristics of Salt Tolerance between Phragmites communis and
Puccinellia tenuiflora
SONG Jian, YANG Ying-xia, NIE Li-li, ZHANG Yue, LIU Zhong-qi
(Tianjin Research Center of Agricultural Biotechnology,Tianjin 300192,China)
Abstract:In this study, Phragmites communis and Puccinellia tenuiflora were used as research materials by culturing in sand. The rela⁃
tive permeability of plasma membrane in leaves, the content of chlorophyll, the content of Na+, K+ in leaves and roots were measured and
compared. The main experimental results were as follows: with increasing salt concentration, relative permeability of plasma membrane
had increased, content of chlorophyll first increased and then decreased, the content of Na+ and K+ showed various degree of change. It re⁃
vealed the different mechanism of salt tolerance of Phragmites australis and Puccinellia tenuiflora. Phragmites australis was a plant of
salt resistance, Puccinellia tenuiflora was a salt secreting plant.
Key words: Phragmites communis; Puccinellia tenuiflora; relative permeability of plasma membrane; chlorophyll; Na+; K+
收稿日期:2010-10-05;修订日期:2010-11-18
基金项目:天津市农业科学院院长基金(07021)
作者简介:宋建(1977-),男,四川乐至人,助理研究员,硕士,主要从事植物耐盐性研究。
2010,16(6):10-12天津农业科学 Tianjin Agricultural Sciences
植物生理与生物技术
第6期
灰化-火焰光度计法 [4]。
2 结果与分析
2.1不同盐浓度下植物的生长状况
通过盆栽试验可以观察到芦苇和碱茅在
0.5% NaCl条件下生长 7 d,其生长都受到一定抑
制,但尚未出现盐害症状,而在 0.5%和 0.7% NaCl
条件下生长 14 d表现出生长抑制现象,在 1.0%
和 1.2% NaCl条件下生长到 21 d,叶片即出现干
枯死亡。
2.2 NaCl对叶片细胞质膜相对透性的影响
从图 1可以看出,两种耐盐牧草叶片的细胞
质膜相对透性均随着盐胁迫浓度的增加而逐渐
增大,变化趋势基本一致,但是碱茅的质膜相对
透性高于芦苇。
2.3 NaCl对植物叶绿素含量的影响
从图 2可以看出,两种牧草的叶绿素含量随
着盐胁迫浓度的增加均呈现先升高后降低的趋
势,在盐浓度增加到 0.5%的条件下,叶绿素含量
达到最大值,然后随着盐浓度的升高叶绿素含量
逐渐降低,在此变化过程中碱茅的叶绿素含量高
于芦苇。
2.4 NaCl对植物Na+和K+含量的影响
从图 3和图 4可以看出,两种牧草根部的 Na+
含量都高于叶片中的,而叶片中的K+都高于根部
的。在盐胁迫下,植株体内的Na+、K+含量都发生
了变化,二者具有不同的变化趋势。芦苇根部的
Na+含量先升高后降低,K+含量变化不明显;叶片
中的Na+含量变化不明显,K+呈现先升高后降低的
趋势。碱茅叶片和根部的Na+、K+除了在低盐浓度
下有一定程度的升高,随着盐胁迫的增加都明显
降低。两种植物具有不同的耐盐机制,芦苇是拒
盐植物 [5],碱茅是泌盐植物 [6]。
3 讨 论
植物的耐盐性由多基因控制,涉及众多生理
途径,生物膜是环境胁迫对植物造成伤害的原初
部位,植物与外界环境之间发生相互作用时,必
然要以具有生活力的质膜作为感受外界环境信
息的受体,同时,质膜又能对环境做出相应的反
应 [7]。盐胁迫对植物产生伤害的主要原因在于破
坏细胞质膜的选择透性,导致质膜相对透性增
大,细胞内的物质外渗,外界的盐离子进入细胞,
进而导致细胞内离子平衡失调,生长受到抑制。
宋建等:芦苇和碱茅耐盐生理特性的比较分析 ··11
第16卷天津农业科学
植物抗逆性的一个重要指标是能在胁迫条件下
保持细胞膜的完整性和稳定性,受到胁迫时植物
细胞质膜透性会发生不同程度的增大 [8]。本试验
表明,随着盐胁迫的增加,芦苇和碱茅的质膜相
对透性逐渐升高,二者均具有较强的耐盐能力。
光合作用在盐胁迫下会受到抑制,并且其降
低程度与盐胁迫强度呈正相关 [9],盐胁迫下植物
叶片中叶绿素含量下降,其主要原因是盐胁迫提
高了叶绿素酶的活性,促进了叶绿素降解,导致
叶绿素含量减少 [10]。本研究中两种植物的叶绿素
含量变化也支持这一结论,叶绿体是对盐胁迫最
敏感的细胞器,盐胁迫下植物叶片叶绿素含量不
仅直接关系到植物光合过程,而且也是衡量植物
耐盐性的重要生理指标之一 [11]。本试验表明,叶
绿素含量在盐胁迫初期逐渐升高,但是随着盐胁
迫浓度的升高和时间的延长,叶绿素含量逐渐降
低。说明低盐浓度促进了植物的生长,光合作用
正常进行,随着盐浓度的增加,叶绿素合成受阻,
叶绿素含量降低。
离子稳衡态是植物抗盐的主要机制。在正常
生理状态下,细胞内离子保持均衡状态,而在盐
胁迫下,细胞质中过多的离子尤其是 Na+会对植
物细胞的代谢活动产生伤害 [12]。碱茅和芦苇体内
的 Na+分布与大多数单子叶盐生植物相似,即根
部的 Na+含量高于叶片中的,芦苇的拒盐机制可
使已吸收的 Na+在木质部向上运输过程中被木质
部或韧皮部传递细胞吸收,随后被分泌到韧皮部
中运回根部,再排到环境中 [13]。碱茅不仅可以通
过“脉内再循环”把Na+从地上部分再运回根部,还
可以通过盐腺把Na+分泌到外界环境中[14]。碱茅对
Na+的分泌能力强于K+,这起了使K+浓度升高的作
用。因为K+在植物的营养、发育和生理调节中起
重要作用 [15],这样既可以保持一定的 Na+/K+,还可
以保持一定的K+营养,这对其本身的生长是很有
利的,因为植物只有维持较低的Na+/K+,才能保证
气孔的正常功能和许多代谢的正常进行 [16]。大多
数植物在盐胁迫下组织内的K+含量降低,这也与
本试验中的植株体内的K+含量随NaCl浓度的增加
呈现先升高后降低的趋势的结果一致。
植物的耐盐性是植物体内一系列因素综合作
用的结果,受相关的多个基因调控,并受到外界
环境因子的影响或制约,各项生理相关研究必须
结合植物自身结构特点和环境因素才能准确地
综合评价植物的耐盐性。相信随着对植物耐盐
生理生化研究的深入,并结合日益发展的基因工
程手段,将会进一步揭示植物耐盐性机制的本
质,为今后培育抗盐作物提供充分的理论指导。
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