全 文 ：植物学通报Chinese Bulletin of Botany 2007, 24 (2): 154-160, www.chinbullbotany.com
收稿日期: 2006-06-09; 接受日期: 2006-10-04
* 通讯作者。E-mail: mszhaox@yahoo.com.cn
.研究论文.
NaCl胁迫对盐芥和拟南芥光合作用的影响
赵昕 1* , 吴雨霞 1 , 赵敏桂 2 , 何建新 3
1 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙坡头站, 兰州 730000;
2 中国科学院植物研究所光合中心, 北京 100093; 3 兰州大学生命科学学院, 兰州 730000
摘要 本研究检测了与盐芥(Ghellungiella halophila)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)光合作用相关的叶绿素、净光合速
率(photosynthetic rate, Pn)、气孔导度(stomatal conductance, Gs)、胞间隙CO2浓度以及叶绿素荧光参数等指标, 观察到
随着NaCl浓度逐渐增加, 盐芥的叶绿素a/b值(Chl a/Chl b)、类胡萝卜素/总叶绿素值(Car/Chl)显著高于拟南芥, 且二比值变
化幅度较小并保持较高水平。盐胁迫下拟南芥净光合速率下降、气孔导度下降和胞间CO2浓度减小。气孔因素是引起拟南芥
光合能力下降的主要因素。叶绿素荧光参数的变化表明, 50-200 mmol.L-1 NaCl降低拟南芥叶绿体对光能的吸收能力, 而
且降低叶绿体的光化学活性, 使电子传递速率和光能转化效率大幅度下降,造成光能转化为化学能的过程受阻,进一步加剧了光
合放氧和碳同化能力的降低。而50-200 mmol.L-1 NaCl 胁迫没有使盐芥的光合作用受到不良影响。
关键词 拟南芥, 叶绿素荧光, 盐芥, 光合作用, 盐胁迫
赵昕, 吴雨霞, 赵敏桂, 何建新 (2007). NaCl胁迫对盐芥和拟南芥光合作用的影响. 植物学通报 24, 154-160.
植物所需的能量主要来源于光合作用与呼吸作用。
盐渍环境中, 盐生植物合成相溶性分子及排除积累过多
的无机离子都会增加能耗。盐处理影响盐生植物的生
长(促进或抑制), 必然直接或间接影响植物的光合作用。
大量实验表明, 盐处理限制植物光合作用有多条途径: 离
子胁迫(过量的 Na+、Cl-; 亏缺 K+、Ca2+)、渗透胁
迫、水势降低造成的气孔与非气孔效应、糖分积累造
成反馈抑制等。高浓度盐会引起植物水分平衡的紊
乱、降低膨压、限制生长, 也引起气孔关闭、降低CO2
的固定率、降低光能吸收与转换(Poljakoff-Mayber,
1982)。盐胁迫也影响了光合电子传递和碳同化作用
(朱新广和张其德, 1999)。
我国华北盐碱地土壤上常见植物——盐芥(Ghellun-
giella halophila)非常耐盐(赵可夫和李法增, 1999), 而且
与模式植物——拟南芥(Arabidopsis thaliana)的亲缘关
系非常近。克隆的EST分析发现盐芥大约有95%cDNA
和氨基酸序列与拟南芥的相同(Wang et al., 2004), 因
此有研究者提出盐芥也可作为研究耐盐性模式植物
(Bressan et al., 2001; Zhu, 2001; Volkov et al., 2003;
Wang et al., 2004)。目前对盐芥耐盐性在渗透调节作
用(刘爱荣和赵可夫, 2005)、离子分布(Volkov et al.,
2003)以及质膜和液泡膜的SOS1及H+-ATPase活性变
化(Rosario et al., 2005)与基因转录水平调控(Inan et
al., 2004)等方面取得了大量研究结果, 发现了盐芥适应
盐碱土壤的重要机制。但关于盐芥在盐渍环境中光合
作用的适应性尚未见报道。
本实验以甜土模式植物拟南芥为对照, 盐生植物盐
芥为研究对象, 研究了在不同浓度NaCl胁迫下, 盐芥和
拟南芥光合作用的几个重要指标的变化。包括叶绿素
a/叶绿素 b值(Chl a/Chl b)、类胡萝卜素 /叶绿素比值
(Car/Chl)、净光合速率(photosynthetic rate, Pn)、气
孔导度(stomatal conductance, Gs)、胞间隙 CO2浓
度(substomatal CO2 concentration, Ci)以及叶绿素荧
光参数: 初始荧光产量(minimal fluorescence, F0)、光
系统 II(PSII)最大光化学量子产量(optimal/maximal
photochemical efficiency of PSII in the dark, Fv/Fm)、
光系统 II表观电子传递速率(PSII electron transport
rate, ETR)、光化学淬灭(photochemical quenching,
155赵昕等: NaCl胁迫对盐芥和拟南芥光合作用的影响
qP)和非光化学淬灭(non photochemical quenching,
qN)。研究结果可为揭示盐生植物盐芥抵抗盐胁迫时光
合作用的响应机制提供参考。
1 材料与方法
1.1 拟南芥和盐芥的栽培方法
盐芥(Ghellungiella halophila)野生型, 编号cs22504; 拟
南芥(Arabidopsis thaliana)野生型(Col 0 type), 编号
CS22907。两种植物种子于2004年购自英国拟南芥生
物资源中心(Arabidopsis Biology Resource Center,
ABRC)。
盐芥和拟南芥种子用2%NaOCl表面消毒20分钟,
4°C 下春化处理 48 小时, 培养室的昼夜温度变化为
25°C/16°C(16小时光照, 8小时黑暗)。拟南芥和盐芥
幼苗在营养土:蛭石为3:1的土壤中分别生长40天和60
天, 之后在不同盐浓度溶液中进行胁迫处理。
1.2 盐胁迫处理
参照 Arteca和Arteca (2000)的配方配制基本培养液。
按照Volkov等(2003)方法对盐芥和拟南芥的幼苗进行盐
胁迫处理。具体方法: 将培养室中生长 60日龄的盐芥
幼苗从花盆中取出, 用蒸馏水小心冲洗掉根上黏附的大
块土壤, 然后栽入填满塑料粒子的塑料小篮子中, 将小篮
子套在 1 000 mL基本培养液的盆子上, 使植株根部浸
泡在基本营养液中, 塑料粒子固定植株, 保持植株叶片
不接触到营养液。幼苗适应 3天后, 将 NaCl加入基本
培养液中, 使盐浓度达到 0、50、100、200、300
和 400 mmol.L-1, 进行盐胁迫处理。处理期间保持幼
苗根部浸泡在盐溶液中, 同时用加氧泵在盐溶液中通入
充足的空气。作为对照的40日龄的拟南芥幼苗分别进
行 0、50、100、200 mmol.L-1NaCl盐胁迫处理。
所有处理均持续 6天, 每组处理至少 4个重复。
1.3 叶绿素含量的测定
采用Lichtenhaler和Wellburn(1983)方法测定和计算盐
胁迫下盐芥和拟南芥叶绿素 a、叶绿素 b、总叶绿素和
类胡萝卜素含量。
1.4 光合速率、气孔导度及气体交换的测定
采用Li-6400光合仪(LI-COR Inc, Lincoln, Nebraska,
USA)测定不同浓度盐胁迫下盐芥和拟南芥净光合速率
(Pn)、气孔导度(Gs)和胞间隙CO2浓度(Ci), 测量时的
室内温度为 23℃, 相对湿度为 50％, 光照强度为 150
mmol.m-2.s-1。采用扫描仪扫描测定叶面积, 用 Leaf
Data软件计算得出数据。每组处理至少 4次重复。
1.5 叶绿素荧光测定及荧光参数测定
采用脉冲调制式叶绿素荧光仪(PAM 2000, W altz,
Germany)测定不同盐浓度胁迫下拟南芥和盐芥叶片的
Fv/Fm、F0、ETR、qP和 qN 等荧光参数。数据记
录由机载软件 System Control And Data Acquisition
System(PAMWin v1.03a preline)完成。测量前使植株
暗适应至少20分钟, 然后打开测量光(measuring light,
650 nm脉冲测量红光, 脉冲频率为1.6 kHz, 光强0.05-
0.1 mmol.m-2.s-1), 得最小荧光值F0; 1.5分钟后, 曲线
基本稳定, 打开单饱和白光(a saturating flash of light,
持续 800 ms, 光强为 2 000 mmol.m-2.s-1)脉冲 1次,
与此同时, 测量光脉冲频率为 100 kHz的最大荧光值
Fm, 记录 F0、(Fm-F0)/Fm=Fv/Fm、ETR、qP和 qN
参数, 每组处理至少 4次重复。 Fm为最大荧光产量
(maximal fluorescence); Fv为可变荧光(variable
fluorescence)。
2 结果与分析
2.1 盐胁迫对盐芥和拟南芥叶绿素含量的影响
图1A是不同浓度盐处理时, 盐芥和拟南芥的叶绿素a/b
值(Chl a/Chl b)。从图中可以看出, 随着盐胁迫的加剧,
拟南芥叶绿素a/b值逐渐降低, 盐芥则先降低然后略有
回升。上述结果表明拟南芥和盐芥的叶绿素比值对低
浓度盐胁迫的响应相同, 迅速降低。Chl a/Chl b值可
以反映叶绿体中类囊体的垛叠程度, 即不同垛叠状态的
类囊体膜比例。Chl a/Chl b值越低, 类囊体的垛叠程
156 植物学通报 24(2) 2007
度越低, 类囊体膜的稳定性也越差, 致使光能在两个光
系统之间的分配受到影响, 从而降低光合作用(Masle-
nkora, 1993)。在盐胁迫下, 气孔关闭会导致电子传递
受抑制, 从而使电子传递系统处于过还原状态, 产生活性
氧。Chl b含量下降, 使光能捕获减少, 降低了活性氧
的产生, 减少了对蛋白质的降解, 使植物对盐胁迫的耐受
性增强(Singh and Dubey, 1995)。图 1A显示, NaCl
浓度低于200 mmol.L-1时, 盐芥Chl a/Chl b值变化不
大; 在较高浓度盐胁迫下, 拟南芥该值降低, 盐芥的Chl
a/Chl b值没有明显变化, 表现出耐盐的适应性。
从图1B可以看出, 盐芥的Car/Chl值随着盐胁迫的
加剧, 逐渐上升, 至盐浓度为200 mmol.L-1时才开始下
降, 而拟南芥的Car/Chl值到盐浓度为50 mmol.L-1时
达到最高, 之后随着盐胁迫的加剧迅速下降。Car/Chl
值的变化表明盐芥更加耐受高浓度盐胁迫, 而拟南芥不
能耐受高浓度盐胁迫。植物叶片中类胡萝卜素可以吸
收除长波长和短波长的光外的其它剩余波长的光, 也是
内源抗氧化剂。它除在光合作用中具有一定功能外, 在
细胞内还可吸收剩余能, 淬灭活性氧, 从而防止膜质过氧
化(Willekens et al., 1994)。Car/Chl值的变化既与植
物忍受逆境的能力有关, 也能反映叶片光合活性的强弱
(刘振亚和刘贞琦, 1993), 图1B的结果正好验证了以上
理论。类胡萝卜素可以耗散叶绿素吸收的过多光能,使
叶绿素不致因光氧化而遭到破坏。盐芥类胡萝卜素相
对含量的增加是其适应盐胁迫环境的结果, 反映出盐生
植物存在色素系统的适应响应机制。
2.2 盐胁迫对盐芥和拟南芥光合速率的影响
如图2A所示, 当NaCl浓度为50 mmol.L-1时, 盐芥的
Pn达到最大值, 100、200 mmol.L-1 NaCl处理其 Pn
值与对照比没有明显差异, 300 mmol.L-1 NaCl处理时
其 Pn值明显低于对照。拟南芥的 Pn随着盐浓度的增
加明显降低。 盐芥和拟南芥叶片气孔导度随不同浓度盐
处理的变化如图 2B所示。0-300 mmol.L-1 NaCl处
理时, 盐芥叶片Gs没有明显变化; 拟南芥随盐胁迫的加
剧, Gs值逐步下降。拟南芥和盐芥叶片细胞间隙CO2
(Ci)浓度随NaCl处理浓度的增加逐渐减小(图2C), 在
100 mmol.L-1 NaCl处理条件下, 拟南芥叶片 Ci显
著低于对照, 此后随着 NaCl浓度的增加, 其 Ci值进
一步下降。
盐胁迫影响植物光合作用的根本原因目前还不十分
清楚。低浓度盐条件下, 盐芥叶片的 Pn、Gs增加不
显著, 高浓度盐处理 Ci显著降低, 拟南芥的 Pn、Ci随
处理时间的延长逐渐降低, Gs下降速度更快。以上结
果表明, 在盐胁迫下拟南芥 Pn、Gs、Ci下降, 说明气
孔因素是引起拟南芥光合能力下降的主要原因(许大全和
图 1 NaCl胁迫 6天盐芥和拟南芥叶片叶绿素 a/b比值(A)、类
胡萝卜素 /叶绿素比值(B)变化
Figure 1 Changes of the Chl a/Chl b ratio (A), carotinoid/chl
ratio (B) in Ghellungiella halophila and Arabidopsis thaliana
under NaCl stress for 6 d
157赵昕等: NaCl胁迫对盐芥和拟南芥光合作用的影响
图 2 不同盐浓度胁迫 6 天对盐芥和拟南芥叶片净光合速率 Pn
(A)、气孔导度 Gs (B)和胞间 CO 2浓度 C i (C)的影响。
相同颜色的柱子上标有不同字母者表示在 P<0.05水平上差异显著
Figure 2 Effect of NaCl concentration on net photosynthetic
rate(Pn) (A), stomatal conductance(Gs)(B) and substomatal
CO2 concentration (Ci) (C) in Ghellungiella halophila and
Arabidopsis thaliana under NaCl stress for 6 d
Within each set of experiment. The same color column with
different letters were different significantly at the P < 0.05
level
沈允刚, 1999)。
Dolan等(1993)发现盐芥叶片表现出肉质化, 特化
出多层的栅栏细胞层, 气孔密度是拟南芥的 2倍, 由
此我们推断在盐胁迫下盐芥的光合作用受影响程度较
小, 而拟南芥光合能力明显下降可能主要是由于气孔
®
因素引起的。
2.3 盐胁迫对盐芥和拟南芥叶绿素荧光参数的
影响
作为一种研究植物光合功能的快速、无损伤探针,
叶绿素荧光动力学技术在测定叶片光合作用过程中, 光
系统对光能的吸收、传递、耗散和分配等方面具有独
特的优势, 与表观性的气体交换指标相比, 叶绿素荧光参
数更具有反应内在性的特点(Genty et al., 1989)。F0
为初始荧光, 是在PSII反应中心处于完全开放时测得的
最小荧光产量。从图3A可以看出随盐胁迫的加剧拟南
芥的叶绿素初始荧光(F0)迅速下降, 而盐芥初始荧光在
NaCl浓度低于200 mmol.L-1时没有明显变化, 此后随
NaCl处理浓度的增加 F0值明显升高。
FV可反映原初电子受体QA-的还原情况, Fv/Fm是
PSII的最大光化学量子产量, 可以表征 PSII的活性
(Hulsebosch et al., 1996)。正常条件下Fv/Fm值变化
很小且不具种间特异性, 多数植物 Fv/Fm值在 0.85左
右, 而胁迫后 Fv /Fm 值明显降低(Bjookm an and
Demming, 1987)。随着盐胁迫的加剧拟南芥Fv/Fm值
降低反映了PSII反应中心内的最大光能转换效率下降
(图3B)。而盐芥在低于200 mmol.L-1 NaCl处理时, Fv/
Fm值没有明显变化, 仍然保持了较高的光合效率, PSII
光抑制程度较低。
从图 4可以看出, 盐芥的 ETR、qP和 qN随着盐
胁迫的加据缓慢降低, 与之相比拟南芥的降低幅度较
大。 NaCl浓度为200 mmol.L-1时的拟南芥的ETR值
158 植物学通报 24(2) 2007
降低程度与NaCl浓度为400 mmol.L-1时盐芥的ETR
值降低程度相当, 可见盐胁迫下盐芥光合结构的自我保
护能力高于拟南芥。qP是光化学淬灭, qP值愈大, QA-
重新氧化形成QA的量愈大, PSII的电子传递活性也愈大
(王可玢等, 1997)。由于电子传递与形成ATP的光合磷
酸化相耦连, 并以NADP+为最终电子受体, 因此较高的
图 3 不同浓度盐处理对拟南芥和盐芥的 F0 (A)和 Fv/Fm比值(B)
的影响(平均值± SD, n=4)
F0: 初始荧光产量; Fv/Fm: 光系统 II(PSII)最大光化学量子产量
Figure 3 Effect of salt-treatment on F0 (A) and Fv/Fm ratio
(B) of Ghellungiella halophila and Arabidopsis thaliana un-
der NaCl stress for 6 d (Data are means± SD, n = 4)
F0: minimal fluorescence; Fv/Fm: optimal/maximal photochemi-
cal efficiency of PSII in the dark
图 4 不同浓度盐处理对拟南芥和盐芥的 ETR(A)、qP(B)和 qN
(C)的影响 (平均值± SD, n=3)
ETR: 光系统 II表观电子传递速率; qP: 光化学淬灭; qN: 非光化
学淬灭
Figure 4 Effects of salt-treatment on ETR (A), qP (B) and qN
(C) of Ghellungiella halophila and Arabidopsis thaliana un-
der NaCl stress for 6 d (Data are means± SD, n = 3)
ETR: PSII electron transport rate; qP: photochemical quenching;
qN: non photochemical quenching
®
159赵昕等: NaCl胁迫对盐芥和拟南芥光合作用的影响
生理学报 27, 461-466.
刘爱荣, 赵可夫 (2005). 盐胁迫下盐芥渗透调节物质的积累及其
渗透调节作用. 植物生理与分子生物学学报 31, 389-395.
刘振亚, 刘贞琦 (1993). 作物光合作用的遗传及其在育种中的应
用研究进展. 作物育种研究进展. 北京: 农业出版社. pp. 168-
183.
王可玢, 许春辉, 赵福洪, 唐崇钦, 戴云玲 (1997). 水分胁迫对小
麦旗叶某些体内叶绿素 a 荧光参数的影响. 生物物理学报 12,
273-278.
王仁雷, 华春, 罗庆云, 刘有良 (2002). 盐胁迫下水稻叶绿体中
Na、Cl积累导致叶片净光合速率下降. 植物生理与分子生物学
学报 28, 385-390.
许大全, 沈允刚 (1999). 光合作用的限制因素. 见: 余叔文, 汤章城
主编. 植物生理与分子生物学(第 2版). 北京: 科学出版社. pp.
262-276.
赵可夫, 李法增 (1999). 中国盐生植物. 北京: 科学出版社. pp. 173-
177.
朱新广, 张其德 (1999). NaCl对光合作用影响的研究进展. 植物学
通报 16, 332-338.
朱新广, 张其德, 匡廷云 (1999). NaCl胁迫对 PSII光能利用和耗
散的影响. 生物物理学报 15, 787-790.
Arteca RN, Arteca JM (2000). A novel method for growing
Arabidopsis thaliana plants hydroponically. Plant Physiol 108,
188-193.
Bjookman O, Demming B (1987). Photo yield of O2 evolution
and chlorophyll fluorescence characteristics at 77K among
vascular plant of diverse origins. Planta 70, 489-504.
Bressan RA, Zhang CQ, Zhang H, Hasegawa PM, Bohnert
HJ, Zhu JK (2001). Learning from the Arabidopsis experience.
The next gene search paradigm. Plant Physiol 127, 1354-
1360.
Dolan L, Janmaat K, Willemsen V, Linstead P, Poethig S,
Roberts K, Scheres B (1993). Cellular organization of the
Arabidopsis thaliana root. Development 119, 71-74.
Genty B, Briantais JM, Baker NR (1989). The relationship be-
tween quantum yield of photosynthetic electron transport and
quenching of chlorophyll fluorescence. Biochim Biophys Acta
990, 87-92.
Hulsebosch RJ, Hoff AJ, Shuvalov VA (1996). Influence of KF,
DCMU and removal of Ca2+ on the light-spin EPR signal of the
cytochrome b-599 Fe (III) ligated by OH in chloroplasts. Biochim
Biophys Acta 1277, 103-106.
Inan G, Zhang Q, Li PH, Wang ZL, Cao ZY, Zhang H, Zhang
CQ, Tanya M, Quist S, Goodwin M, Zhu JH, Shi HH, Damsz
B, Charbaji T, Gong QQ, Ma SS, Fredricksen M, Galbraith
电子传递能力有利于形成更多ATP和NADPH, 为碳同
化积累更多的能量和还原力, 所以光合作用的表观电子
传递速率可以快速地反映光合作用的变化(Genty et al.,
1989)。qN则反映 PS 天线色素吸收的光能中不能用
于光化学电子传递而以热的形式耗散的部分。非光化学
能量耗散的提高,有助于耗散过剩的激发能,缓解环境对光
合作用的不良影响。所以非光化学淬灭是植物的一种自
我保护机制,对光合结构起一定的保护作用。盐胁迫下
拟南芥PSII的光能转化明显受到抑制, 光化学反应效率
以及电子传递速率降低。本实验发现盐芥和拟南芥的叶
绿素荧光参数随着盐胁迫的加剧表现出明显的差异。
朱新广等(1999)从荧光动力学角度研究了盐胁迫对
PSII光能利用和耗散的影响, 结果表明, 较低光强下用
高浓度(300和400 mmol.L-1) NaCl 处理的小麦, 其荧
光光化学淬灭效率(qP) 较低, F0淬灭系数大,Q B - 非还
原性 PSII反应中心含量较大。另外, 郭书奎和赵可夫
(2001)认为盐胁迫可改善玉米 PSII的功能。王仁雷等
(2002)则认为盐胁迫抑制水稻 PSII的功能。本实验发
现中生植物拟南芥用低浓度NaCl (0-200 mmol.L-1)处
理时, PSII反应中心光能利用效率受到严重损害, PSII
潜在热耗散能力降低, 功能受到抑制。但盐生植物盐芥
用低浓度NaCl (0-200 mmol.L-1)处理时qN 和F0 变化
不大, PSII潜在热耗散能力较强, 较高浓度盐能有效保护
PSII, 避免或减轻 PSII发生光氧化伤害。
以上结果可以看出盐(尤其是高浓度200 mmol.L-1
NaCl)胁迫会对拟南芥光合作用产生许多不利影响。表
现为高浓度NaCl可降低叶绿体对光能的吸收能力和叶
绿体的光化学活性,并使电子传递速率、光能转化效率
和 qP值等大幅度下降, 从而使光能转化为化学能的过
程受阻, 导致光合放氧和碳同化能力进一步下降。而盐
芥可以耐受以上不利因素, 使光合作用不受到影响, 这可
能与盐胁迫下盐芥叶片钠离子含量远远低于拟南芥的钠
离子含量密切相关(Volkov et al., 2003)。
参考文献
郭书奎, 赵可夫 (2001). NaCl 抑制玉米幼苗光合作用的机制. 植物
160 植物学通报 24(2) 2007
WD, Jenks AM, Rhodes D, Hasegawa MP, Bohnert HJ,
Joly RJ, Bressan RA, Zhu JK (2004). Salt cress, a Halo-
phyte and cryophyte Arabidopsis relative model system and
its applicability to molecular genetic analyses of growth and
development of extremophiles. Plant Physiol 135, 1718-1737.
Lichtenhaler HK, Wellburn AR (1983). Determination of total
caroteniod and chlorophyll a and b of leaf extract in different
solvent. Biochem Soc Trans 603, 591-592.
Maslenkora LT (1993) Adaptation to salinity as monitored by
PSII oxygen evolving reaction in barley thylakoids. J Plant
Physiol 142, 629-634.
Poljakoff-Mayber A (1982) . Biochemical and physiological of
higher plants to salinity stress. In: Poljakoff-Mayber A, ed.
Biosaline Research. A Look to the Future. New York: Plenum
Press. pp. 245-270.
Rosario VE, Bronwyn JB, Liliana GR, Omar P (2005). Salt
stress in Thellungiella halophila activates Na transport mecha-
nisms required for salinity tolerance. Plant Physiol 139, 1507-
(责任编辑: 孙冬花, 于昕)
1517.
Singh AK, Dubey RS (1995). Changes in chlorophyll a and b
contents and activities of potosystems I and II in rice seedlings
induced by NaCl. Photosynthetica 31, 489-499.
Volkov V, Wang B, Doming PJ, Fricke W, Amtmann A (2003).
Thellungiella halophila a salt relative of Arabidopsis thaliana,
possesses effective mechanisms to discriminate between
potassium and sodium. Plant Cell Environ 27, 1-14.
Wang ZL, Li PH, Fredricksen M, Gong ZZ, Kimd CS, Zhang
CQ, Bohnert HJ, Zhu JK, Bressan RA, Hasegawa PM,
Zhao YX, Zhang H (2004). Expressed sequence tags from
Thellungiella halophila, a new model to study plant salt-
tolerance. Plant Sci 166, 609-616.
Willekens H, Vancamp W, Lnze D (1994). Ozone, sulfurdioxide,
and ozoneultraviolet-B have similar effect on m-RNA accumu-
lation of antioxidant genes in Nicotiana plum baginifolia L.
Plant Physiol 106, 1007-1014.
Zhu JK (2001). Plant salt tolerance. Trends Plant Sci 6, 66-71.
* Author for correspondence. E-mail: mszhaox@yahoo.com.cn
Response of Photosynthesis Function of Salt Cress and
Arabidopsis to NaCl Salt Stress
Xin Zhao 1*, Yuxia Wu 1 , Mingui Zhao 2 , Jianxin He3
1 Shapotou Station, Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute, Chinese Academy of Sciences,
Lanzhou 730000, China
2 Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China
3 Life School of Lanzhou University, Lanzhou 730000, China
Abstract This paper covers study of the response of photosynthetic function of salt cress (Ghellungiella halophila) and
Arabidopsis seedlings in NaCl salt stress. The ratios of Chl a/Chl b and Car/Chl increased in salt-cress seedlings with increasing
salt concentration level but were significantly higher in salt cress than in Arabidopsis. The photosynthetic rate (Pn) did not decline
in salt cress seedling leaves, and Pn was enhanced at lower NaCl concentrations, but the Pn, Gs and Ci values were decreased
in Arabidopsis leaves with increasing salt concentration; the stoma factor is the main reason for Arabidopsis leaves inhibiting
photosynthesis function with salt stress. A concentration of 50-200 mmol.L-1 of salt stress greatly reduced the capacity of light
energy and chloroplasts, electron transport rate of PSII, efficiency of primary conversion of light energy and the coefficient of
photochemical fluorescence quenching (qP) in Arabidopsis leaves. The concentration also blocked the process of transforming
light energy to chemical energy in photosynthesis function and led to decreased capacity of oxygen evolution and carbon assimilation.
But salt cress leaves can overcome these restrictions, and the photosynthesis function was not destroyed seriously.
Key words Arabidopsis, chlorophyll fluorescence, Ghellungiella halophila, photosynthesis, salt stress
Zhao X, Wu YX, Zhao MG, He JX (2007). Response of photosynthesis function of salt cress and Arabidopsis to NaCl salt stress. Chin Bull
Bot 24, 154-160.