全 文 :
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿猿卷 第 圆猿期摇 摇 圆园员猿年 员圆月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
基于树干液流技术的北京市刺槐冠层吸收臭氧特征研究 王摇 华袁欧阳志云袁任玉芬袁等 渊苑猿圆猿冤噎噎噎噎噎噎
三疣梭子蟹增养殖过程对野生种群的遗传影响要要要以海州湾为例 董志国袁李晓英袁张庆起袁等 渊苑猿猿圆冤噎噎噎
土壤盐分对三角叶滨藜抗旱性能的影响 谭永芹袁柏新富袁侯玉平袁等 渊苑猿源园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
南美斑潜蝇为害对黄瓜体内 源种防御酶活性的影响 孙兴华袁周晓榕袁庞保平袁等 渊苑猿源愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林凋落物养分输入量的早期影响 肖银龙袁涂利华袁胡庭兴袁等 渊苑猿缘缘冤噎噎噎噎
茎瘤芥不同生长期植株营养特性及其与产量的关系 赵摇 欢袁李会合袁吕慧峰袁等 渊苑猿远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
雷竹覆盖物分解速率及其硅含量的变化 黄张婷袁张摇 艳袁宋照亮袁等 渊苑猿苑猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
渍水对油菜苗期生长及生理特性的影响 张树杰袁廖摇 星袁胡小加袁等 渊苑猿愿圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
广西扶绥黑叶猴的主要食源植物及其粗蛋白含量 李友邦袁丁摇 平袁黄乘明袁等 渊苑猿怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
氮素营养水平对膜下滴灌玉米穗位叶光合及氮代谢酶活性的影响 谷摇 岩袁胡文河袁徐百军袁等 渊苑猿怨怨冤噎噎噎
孕云韵杂对斑马鱼胚胎及仔鱼的生态毒理效应 夏继刚袁牛翠娟袁孙麓垠 渊苑源园愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
浒苔干粉末提取物对东海原甲藻和中肋骨条藻的克生作用 韩秀荣袁高摇 嵩袁侯俊妮袁等 渊苑源员苑冤噎噎噎噎噎噎
基于柑橘木虱 悦韵玉基因的捕食性天敌捕食作用评估 孟摇 翔袁欧阳革成袁载蚤葬 再怎造怎袁等 渊苑源猿园冤噎噎噎噎噎噎
健康和虫害的红松挥发物对赤松梢斑螟及其寄生蜂寄主选择行为的影响
王摇 琪袁严善春袁严俊鑫袁等 渊苑源猿苑冤
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种群尧群落和生态系统
小麦蚕豆间作对蚕豆根际微生物群落功能多样性的影响及其与蚕豆枯萎病发生的关系
董摇 艳袁董摇 坤袁汤摇 利袁等 渊苑源源缘冤
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喀斯特峰丛洼地不同生态系统的土壤肥力变化特征 于摇 扬袁杜摇 虎袁宋同清袁等 渊苑源缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土高原人工苜蓿草地固碳效应评估 李文静袁王摇 振袁韩清芳袁等 渊苑源远苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
粉垄耕作对黄淮海北部土壤水分及其利用效率的影响 李轶冰袁逄焕成袁杨摇 雪袁等 渊苑源苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
三峡库区典型农林流域景观格局对径流和泥沙输出的影响 黄志霖袁田耀武袁肖文发袁等 渊苑源愿苑冤噎噎噎噎噎噎
基于 月孕 神经网络与 耘栽酝垣遥感数据的盐城滨海自然湿地覆被分类 肖锦成袁欧维新袁符海月 渊苑源怨远冤噎噎噎噎
寒温带针叶林土壤 悦匀源吸收对模拟大气氮沉降增加的初期响应 高文龙袁程淑兰袁方华军袁等 渊苑缘园缘冤噎噎噎噎
寒温针叶林土壤呼吸作用的时空特征 贾丙瑞袁周广胜袁蒋延玲袁等 渊苑缘员远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土高原小麦田土壤呼吸季节和年际变化 周小平袁王效科袁张红星袁等 渊苑缘圆缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同排放源周边大气环境中 晕匀猿浓度动态 刘杰云袁况福虹袁唐傲寒袁等 渊苑缘猿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
施加秸秆和蚯蚓活动对麦田 晕圆韵排放的影响 罗天相袁胡摇 锋袁 李辉信 渊苑缘源缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
基于水声学方法的天目湖鱼类资源捕捞与放流的生态监测 孙明波袁谷孝鸿袁曾庆飞袁等 渊苑缘缘猿冤噎噎噎噎噎噎
应用支持向量机评价太湖富营养化状态 张成成袁沈爱春袁张晓晴袁等 渊苑缘远猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
研究简报
亚热带 源种森林凋落物量及其动态特征 徐旺明袁 闫文德袁李洁冰袁等 渊苑缘苑园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
青蒿素对蔬菜种子发芽和幼苗生长的化感效应 白摇 祯袁黄摇 玥袁黄建国 渊苑缘苑远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
晕韵参与 粤酝真菌与烟草共生过程 王摇 玮袁赵方贵袁侯丽霞袁等 渊苑缘愿猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于核密度估计的动物生境适宜度制图方法 张桂铭袁朱阿兴袁杨胜天袁等 渊苑缘怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
施氮方式对转基因棉花 月贼蛋白含量及产量的影响 马宗斌袁刘桂珍袁严根土袁等 渊苑远园员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
学术信息与动态
未来地球要要要全球可持续性研究计划 刘源鑫袁赵文武 渊苑远员园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆怨圆鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿猿鄢圆园员猿鄄员圆
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 兴安落叶松林景观要要要中国的寒温带针叶林属于东西伯利亚森林向南的延伸部分袁它是大兴安岭北部一带的地带
性植被类型袁一般可分为落叶针叶林和常绿针叶林两类遥 兴安落叶松林景观地下部分为棕色森林土袁中上部为灰化
棕色针叶林土袁均呈酸性反应遥 随着全球气候持续变暖袁寒温针叶林生态系统潜在的巨大碳库将可能成为大气 悦韵圆
的重要来源袁研究表明袁温度是寒温针叶林生态系统土壤呼吸作用的主要调控因子袁对温度的敏感性随纬度升高而
增加袁根系和凋落物与土壤呼吸作用表现出相似的空间变异性遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 33 卷第 23 期
2013年 12月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.33,No.23
Dec.,2013
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(41271236)
收稿日期:2012鄄09鄄02; 摇 摇 修订日期:2013鄄06鄄21
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: bxf64@ 163.com
DOI: 10.5846 / stxb201209021233
谭永芹,柏新富,侯玉平,张振华.土壤盐分对三角叶滨藜抗旱性能的影响.生态学报,2013,33(23):7340鄄7347.
Tan Y Q, Bai X F, Hou Y P, Zhang Z H.The effect of soil salinity to improve the drought tolerance of arrowleaf saltbush.Acta Ecologica Sinica,2013,33
(23):7340鄄7347.
土壤盐分对三角叶滨藜抗旱性能的影响
谭永芹1,柏新富1,*,侯玉平1,张振华2
(1. 鲁东大学生命科学学院, 烟台摇 264025; 2. 鲁东大学地理与规划学院,烟台摇 264025)
摘要:用不同浓度 NaCl溶液浇灌后进行干旱处理,测定了不同处理条件下三角叶滨藜幼苗在干旱持续过程中植株生长状况、叶
片光合作用、抗氧化酶活性以及植株水分状况等的变化,以分析土壤盐分对三角叶滨藜耐旱性的影响。 结果显示,用 0郾 1—0.4
mol / L NaCl溶液浇灌后进行干旱处理(干旱+NaCl)的三角叶滨藜幼苗在干旱持续期间植株生长量、叶片净光合速率均明显高
于用水浇灌后进行干旱处理(干旱)的三角叶滨藜幼苗,且后者在干旱处理的后期导致了叶片光合机构的明显损伤,前者则无。
同时,干旱+NaCl处理的植株叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性的变化幅度明显小于干旱处理的,且前者的
丙二醛含量显著低于后者。 进一步分析各处理土壤和植株水分状况发现,与干旱处理相比,干旱+NaCl处理显著提高了土壤的
保水能力,增加了植株对 Na+的吸收和积累,降低了叶片渗透势。 由此可见,土壤中适量盐分存在能够增加三角叶滨藜对 Na+的
吸收和积累、降低组织渗透势、维持较强的吸水和保水力,从而减弱因干旱脱水导致的过量活性氧自由基产生对细胞膜系统的
损伤和对光合机构的破坏,有利于维持相对较高的物质生产能力和细胞的持续生长,最终表现为耐旱性能的增强。
关键词:土壤盐分;三角叶滨藜;抗旱性
The effect of soil salinity to improve the drought tolerance of arrowleaf saltbush
TAN Yongqin1, BAI Xinfu1,*, HOU Yuping1, ZHANG Zhenhua2
1 College of Life Sciences, Ludong University, Yantai 264025, China
2 College of Geography and Planning, Ludong University, Yantai 264025, China
Abstract: Drought is one of the important abiotic factors restricting plant growth and development and causing reduction in
crop productivity. While drought stress results in water imbalance and consequently oxidative stress in plants, salt stress
creates more complicated patterns of stresses such as ion toxicity, etc., in addition to dehydration stress. Eventually, both
type of stresses will result in a metabolic disorder and affect the normal growth of plants. In responding to the two types of
stresses, plants have developed various kinds of strategic measures to minimize the stress damages, such as reducing the
osmotic potential and water potential through osmoregulation, so as to enhance the ability of the stressed plants to water
absorption from soil. Under drought stress and certain intensity of soil salinity, cell membrane potential with internal
negative and external positive and Na+ electrochemical potential gradient created by extracellular Na+ concentration will favor
Na+ passive transport from the external environment to inside plant cells, that is, drought conditions will induce more Na+
absorption and accumulation by plants. Because plants can accumulate more osmoregulation substance under the premise of
consuming less energy by absorbing inorganic ions such as Na+, the existence of proper amount of soil salt may be beneficial
rather than adverse for plants to combat drought stress. In this study, growth, photosynthetic rate, antioxidant enzyme
activity and water status during drought were measured in seedlings of arrowleaf saltbush (Atriplex triangularis) grown in
pots with different soil salinity, in order to investigate the effect of soil salinity on drought resistance of the plants. The
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results showed that drought stress inhibited the plantlet growth, but the amount of growth height and net photosynthetic rate
in seedlings watered with 0.1—0.4 mol / L NaCl (dry + 0.1—0.4 mol / L NaCl) were significantly higher than watered with 0
mol / L NaCl (dry) during the period of treatment, and the latter led to obvious damage of the leaf photosynthetic apparatus.
Meanwhile, the activity change of superoxide dismutase (SOD)、peroxidase (POD) and catalase (CAT) in leaves with dry
+ 0.1—0. 4 mol / L NaCl treatment were significantly lower than dry鄄only treatment, and the malondialdehyde (MDA)
content of the former was also significantly lower than the latter. In addition, compared the water status in soil and plantlet
and the Na+ content in arrowleaf saltbush leaves with the dry-only, dry + 0.1—0.4 mol / L NaCl showed the decline of the
relative water content in soil and leaf was slow, Na+ content and cell tugor in arrowleaf saltbush leaves were significantly
increased. This implied that dry + 0.1—0.4 mol / L NaCl were able to increase the reservation of water in the soil, and
increase the accumulation of Na+ in the leaves, meanwhile decrease the osmotic potential and enhance the driving forces for
water absorption. These all show that a moderate salt stress could increase Na+ absorption and accumulation in arrowleaf
saltbush, decrease the osmotic potential of the tissues, maintain water absorption and retention, mitigate the destruction in
the cell membrane and photosynthetic apparatus caused by drought dehydration, maintain a higher production capacity and
growth, thus improve the capability of arrowleaf saltbush to resist drought stress.
Key Words: soil salinity; arrowleaf saltbush; drought resistance
干旱和盐胁迫是影响植物生长发育、引起农作物减产的主要非生物胁迫因子,干旱通过导致植物水分平
衡失调,进而引起代谢紊乱[1];盐分胁迫则会导致渗透胁迫、离子毒害等作用,扰乱植物的营养元素平衡[2鄄3],
并诱发氧化胁迫等次生胁迫作用[4鄄5],从而影响植物正常生长。 虽然 Na+是造成植物盐分胁迫的主要因子,然
而已有实验证明 Na+对许多植物的生长发育或产量、品质都有良好的作用[6鄄7];Slama 等[8]研究还显示 Na+可
以提高渗透胁迫下盐生植物的光合能力。 一些荒漠旱生植物更是把地上部积累 Na+作为适应干旱环境的有
效策略之一[9鄄10]。 在土壤中较多 NaCl存在的条件下,植物细胞质膜内负外正的膜电势和胞外 Na+浓度升高
建立起的 Na+电化学势梯度,有利于 Na+从外界环境到植物细胞内的被动运输[11鄄12],因此,干旱条件将诱使更
多 Na+被植物体吸收和积累。 但是,目前有关植物抗旱性的研究多集中在光合作用、水分利用效率、渗透调
节、抗氧化酶活性、抗旱性综合指标等方面,对干旱盐渍环境导致的植物积 Na+及其在植物适应干旱中的作用
仅有少量相关报道[13鄄15],本试验以耐盐植物三角叶滨藜(Atriplex triangularis Willd)为材料,研究 NaCl 对干旱
胁迫下三角叶滨藜生长、光合作用、抗氧化活性、水分吸收的调节,探讨 NaCl 改善植物对干旱胁迫适应的机
制,以丰富人们对植物适应干旱盐渍环境机制的了解。
1摇 材料与方法
1.1摇 实验材料与处理
实验于 2012 年 3—5 月在鲁东大学生命科学学院温室内进行,供试材料为三角叶滨藜 ( Atriplex
triangularis)。 将种子播种于装有混合土壤(园土颐细沙 = 1颐1)的直径 45cm 的花盆中,适时浇水,确保土壤湿
润,出苗后间苗,每盆留 7株小苗。 待植株长出 6片真叶(高约 15cm)时将材料分成 A、B、C、D、E五组(每组 3
盆)。 A、B两组浇水,C、D、E三组分别浇浓度为 0.1、0.2、0.4mol / L 的 NaCl 溶液,浇水或处理液的量为每盆
12L,确保盆土中溶液被替换为相应浓度的处理液。 随后 B、C、D、E 组停止浇灌,进行自然干旱处理;处理 A
则保持见干浇水,即 A为没有进行干旱处理的对照(CK)、B 为干旱处理(Dry)、C 为干旱加 0.1mol / L 的 NaCl
(Dry+0.1mol / L NaCl)、D为干旱加 0.2 mol / L 的 NaCl(Dry+0.2 mol / L NaCl)、E 为干旱加 0.4 mol / L 的 NaCl
(Dry+0.4mol / L NaCl)。 在处理期间每 5d取成熟叶片进行相关指标测定。
1.2摇 测定方法
1.2.1摇 植株生长状况测定
摇 摇 株高增加值以处理前子叶至顶端的高度与实验结束时(处理后的第 20 天)子叶至顶端的高度的差值计
1437摇 23期 摇 摇 摇 谭永芹摇 等:土壤盐分对三角叶滨藜抗旱性能的影响 摇
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算,每处理重复测定 7株。
1.2.2摇 光合参数测定
利用便携式光合作用测定系统(TPS鄄1型,PP System,英国)对不同处理下的三角叶滨藜光合参数进行测
定(测定光强为 960—980 滋mol·m-2·s-1,开路测定)。 该系统能同步获得活体叶片的净光合速率(Pn)、空气
CO2浓度(Ca)、细胞间隙 CO2浓度(C i)等生理生态参数,气孔限制值(Ls)用 Berry 和 Downtow[16]的方法计算:
Ls = 1 -
C i
Ca
。 每种处理均取上数第 1个成熟叶为测定对象,各处理均重复测定 5株植物的 5个叶片。
1.2.3摇 抗氧化酶活性和丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量测定
超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性和过氧化物酶(peroxidase, POD)活性测定参照孙群
等[17]的方法;过氧化氢酶(catalase, CAT)活性测定采用郝建军等[18]的方法;丙二醛含量参照赵世杰[19]的方
法测定。
1.2.4摇 土壤、叶片相对含水量(RWC)测定
用烘干称重法 RWC(%) = 鲜重
- 干重
饱和鲜重 - 干重
伊 100%
1.2.5植株水势、渗透势和细胞膨压的测定
植株水势用压力室法测定;叶片渗透势采用露点微伏压计(HR鄄33T, 美国)测定,叶片先在-18益冰箱冷
冻 12h以上,取出解冻至室温后挤压出组织液测定;细胞膨压由“水势鄄渗透势冶计算得出。
1.2.6摇 叶片 Na+含量测定
叶片 Na+的提取参照王宝山等[20]的方法,提取液中 Na+含量用原子吸收分光光度计(GBC鄄 932B 型,澳大
利亚)测定。
1.3摇 数据处理
测定结果以平均值依标准差计。 用 Origin软件作图、SPSS统计软件进行数据处理和差异性分析。
2摇 结果与分析
图 1摇 各处理三角叶滨藜植株株高在处理期间的增长量
摇 Fig.1摇 The amount of height growth in arrowleaf saltbush during
the period of treatment
A: 对照 CK; B: 干旱 Dry; C: 干旱 + 0. 1mol / L 氯化钠 Dry +
0郾 1mol / L NaCl; D: 干旱+0.2mol / L 氯化钠 Dry+0.2mol / L NaCl;
E: 干旱+0.4mol / L氯化钠 Dry+0.4mol / L NaCl; 数据柱上方的标
记字母不同表示差异显著(P <0.05)
2.1摇 土壤盐分对三角叶滨藜生长的调节
很多研究表明植物的生长对水分胁迫最为敏
感[21]。 通过对各处理的植株在处理期间生长状况的测
定发现,虽然干旱抑制了植株生长,使植株株高增加量
显著低于对照(CK),但干旱加 NaCl 处理(Dry+0.1—
Dry+0郾 4mol / L NaCl)的植株生长情况明显优于干旱处
理(Dry)(图 1)。 经方差分析和多重比较显示,植株株
高增加量在处理 D、E之间以及处理 C、D之间差异不显
著(P >0.05),但处理 C、D、E 都显著高于处理 B(P <
0郾 05)。 说明在土壤加入 0.1—0.4 mol / L NaCl 可明显
缓解干旱胁迫对植株生长的抑制作用。
2.2 摇 土壤盐分对三角叶滨藜叶片光合作用的调节
对各处理叶片光合速率的测定结果表明,干旱胁迫
导致三角叶滨藜叶片的光合速率显著降低(图 2),其中
处理 B(Dry)在处理后第 5 天光合速率开始大幅下降,
至处理后第 20 天降至近 0;而处理 C、D、E(Dry+0.1—
Dry+0郾 4mol / L NaCl)的光合速率下降幅度明显小于处
理 B。 进一步分析各处理的细胞间隙 CO2浓度和气孔限制值的变化发现,处理 B植株在处理后的前 10 d叶片
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细胞间隙 CO2浓度下降、气孔限制值升高,10 d后细胞间隙 CO2浓度快速升高、气孔限制值则大幅下降;而处
理 C、D、E的细胞间隙 CO2浓度和气孔限制值均无大幅度的下降和升高的变化(图 2)。 依据高辉远等[22]的观
点,可以认为处理 B在处理后的前 10 d光合速率下降的原因是气孔关闭或部分关闭导致的 CO2供应不足,10
d后光合速率下降的主要原因则是光合机构受损导致的叶肉细胞光合活性的降低;而处理 C、D、E 在测定期
限内,光合速率下降的原因主要是气孔因素,并没有引起光合机构的明显受损。 可见,在土壤中适量 NaCl 的
存在可缓解干旱对叶片光合作用的影响。
图 2摇 叶片净光合速率、细胞间隙 CO2浓度和气孔限制值随干旱时间的变化
Fig.2摇 Changes in net photosynthesis, intercellular CO2 concentration and stomata limitations in arrowleaf saltbush upon treatment time
2.3摇 土壤盐分对三角叶滨藜叶片抗氧化活性的调节
超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)是植物抗氧化系统中重要的抗氧化酶,
分别清除超氧阴离子自由基[23]、羟基自由基和过氧化氢[24],是植物体内消除活性氧伤害的重要防线。 从图 3
中可看出,处理 A(CK)植株叶片 3种酶活性相对稳定,干旱处理的植株叶片 3 种酶的活性则显著升高,且处
理 B(Dry)的 3种酶活性的升高幅度明显高于处理 C、D、E(Dry+0.1—Dry+0.4mol / L NaCl),并在处理 15d 后
又出现 SOD和 CAT活性的急剧下降。
MDA是脂质过氧化的产物,其含量表明植物体受活性氧破坏的程度。 MDA 积累越多,表明植物细胞受
伤害程度越大[25鄄26]。 图 3显示,三角叶滨藜叶片中 MDA 含量随干旱时间的延长均呈增加趋势,但处理 B 的
植株叶片 MAD含量显著高于处理 C、D、E,在干旱处理后 20d其 MAD含量约为的后三者的 1.5—2倍。
2.4摇 各处理土壤和植株水分状况及组织 Na+含量的比较
为了进一步探明土壤盐分在三角叶滨藜耐旱中的作用,本实验对不同处理的土壤和植株水分状况以及组
织 Na+含量进行了测定,结果见图 4和表 1。 图 4显示土壤 RWC 除对照组因浇水而保持较高外,各处理均随
干旱时间的延长而持续下降,但处理 C、D、E的土壤 RWC下降幅度明显小于处理 B;叶片 RWC的变化只是在
干旱处理的前 5d,因土壤水分较充足,各处理的叶片 RWC变化均较小,随后变化趋势与土壤相似。 这一结果
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图 3摇 不同土壤盐分下三角叶滨藜叶片抗氧化酶活性和丙二醛含量随干旱持续时间的变化
Fig.3摇 Changes in antioxidant enzyme activity and MAD content in arrowleaf saltbush upon drought duration under different soil salinity
说明土壤盐分的增加既可使土壤维持相对较高的含水量,也有利于保持植株水分。 对植株水势、渗透势等的
测定结果(表 1)进一步证实,虽然处理 C、D、E的植株水势与处理 B的差异不明显,但由于组织内积累了较多
的 Na+,降低了渗透势,从而维持了相对较高的细胞膨压和叶片姿态。
图 4摇 土壤和叶片相对含水量随干旱处理时间的变化
Fig.4摇 Variations of RWC in soil and leaves upon drought duration under different soil salinity
3摇 讨论
干旱胁迫导致植物细胞供水不足,进而影响植物代谢和生长发育的各个方面,包括光合速率下降、膜脂过
4437 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33卷摇
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氧化加剧、生长受抑制等。 植物则通过渗透调节降低其渗透势和水势,增强从外界介质吸水的动力,以维持细
胞膨压和植株的代谢、生长[27]。 有研究显示,Na+可以改善渗透胁迫下盐生植物的渗透势,增加组织的含水
量,且盐分的摄入使植物能够在较低能耗的前提下积累 Na+,比合成、积累有机物进行渗透调节更为经济有
效[8,28]。 本试验结果表明,处理 C、D、E(盆土用 0.1—0郾 4 mol / L NaCl溶液浇灌后进行干旱处理)与处理 B(盆
土直接用水浇灌后进行干旱处理)相比,随着干旱持续时间的延长,不仅土壤和植株均能维持相对较高的含
水量,而且由于组织内积累了较多的 Na+,使渗透势显著降低,增强了植株吸水力和保水力,使叶片能够维持
相对较高的细胞膨压,进而有利于植株代谢的维持和保持生长。
表 1摇 干旱处理后第 20天植株叶片水分状况和 Na+含量的比较
Table 1摇 Comparison of the water status and Na+ content in arrowleaf saltbush leaves in 20 days after drought treatment
处理
Treatment
叶片水势
Water potential
in leaf / MPa
叶片渗透势
Osmotic potential
in leaf / MPa
细胞膨压
Cell tugor
/ MPa
叶片 Na+含量
Na+ content in
leaf / (mg / g干重)
叶片状态
Leaves state
A: CK -(0.912依0.035)aA -(1.275依0.014)A 0.363依0.026aA 17.90依1.25aA 正常
B: Dry -(1.533依0.031)bB -(1.366依0.035)B -(0.167依0.005)eD 19.01依0.71aA 重度萎蔫
C: Dry+0.1mol / L NaCl -(1.552依0.018)bB -(1.481依0.024)C -(0.071依0.006)dC 36.38依1.26bB 轻度萎蔫
D: Dry+0.2mol / L NaCl -(1.547依0.027)bB -(1.604依0.008)D 0.057依0.019cB 44.79依1.82cC 无萎蔫
E: Dry+0.4mol / L NaCl -(1.591依0.026)bB -(1.684依0.014)E 0.093依0.016bB 57.56依2.69dD 无萎蔫
摇 摇 数据后字母相同表示无显著差异(P>0.05),小写字母和大写字母不同表示在 5%或 1%水平上差异显著
干旱胁迫下细胞内产生过剩的活性氧自由基,造成细胞膜系统损伤,影响植物的光合作用等一系列代谢
活动[29];同时,活性氧也可作为第二信使介导逆境胁迫下植物体内的信号转导,调节抗氧化酶等相关基因表
达及酶活性的上升,从而提高植物的耐逆性[24,30]。 SOD、POD 和 CAT 是植物体内重要的抗氧化酶,已有大量
研究证明植物的抗旱能力和受伤害程度与这 3种酶的活性密切相关,总体表现为 SOD、POD、CAT活性随干旱
胁迫强度的增大而升高,当胁迫强度超出植物能够承受的程度后,SOD、CAT活性出现降低,POD 活性则因植
物种类不同而表现出差异[31鄄34]。 本试验对各处理植株光合指标和抗氧化酶活性的测定结果显示,处理 B 在
干旱处理后的前 10 d光合速率下降的原因是气孔关闭或部分关闭导致的 CO2供应不足;10 d 后光合速率下
降的主要原因则是光合机构受损导致的叶肉细胞光合活性的降低;而处理 C、D、E 在测定期限内光合速率下
降的原因主要是气孔因素,并没有引起光合机构的明显受损。 对抗氧化酶活性测定结果则表明,处理 B 的三
角叶滨藜叶片 SOD、POD、CAT活性显著增加,在干旱处理后第 15天后,SOD和 CAT活性又大幅度下降;而处
理 C、D、E的 SOD、POD、CAT活性变化幅度均明显小于处理 B。 根据前人的研究与分析,可以推测,处理 B 干
旱期间 SOD、POD、CAT活性的大幅升高是干旱胁迫导致的大量活性氧自由基产生所诱导的植株保护性反应,
后期 SOD和 CAT活性的大幅度降低则是活性氧自由基产生的超出了植株清理能力所能承受的范围而导致细
胞伤害的结果;而处理 C、D、E在干旱期间 3种酶活性的变化幅度较小,说明 NaCl 溶液浇灌土壤减弱了干旱
胁迫诱导的活性氧自由基的产生,本试验中对 MDA 含量的测定结果也证明了这一点。 可见,在土壤中适量
NaCl的存在可减少活性氧自由基的产生,缓解活性氧自由基诱导的膜脂过氧化作用,降低了干旱胁迫对叶片
光合系统的损伤。
可见,土壤中适量盐分存在能够增加三角叶滨藜对 Na+的吸收和积累、降低组织渗透势、维持较强的吸水
和保水力,从而减弱因干旱脱水导致的过量活性氧自由基产生对细胞膜系统的损伤和对光合机构的破坏,有
利于维持相对较高的物质生产能力和细胞的持续生长,最终表现为耐旱性能的增强。
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
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本期责任副主编摇 王德利摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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