全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 10 期摇 摇 2011 年 5 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
大熊猫取食竹笋期间的昼夜活动节律和强度 张晋东,Vanessa HULL,黄金燕,等 (2655)………………………
高枝假木贼的胎生萌发特性及其生态适应 韩建欣,魏摇 岩,严摇 成,等 (2662)…………………………………
准噶尔盆地典型地段植物群落及其与环境因子的关系 赵从举,康慕谊,雷加强 (2669)………………………
喀斯特山地典型植被恢复过程中表土孢粉与植被的关系 郝秀东,欧阳绪红,谢世友,等 (2678)………………
青藏高原高寒草甸土壤 CO2排放对模拟氮沉降的早期响应 朱天鸿,程淑兰,方华军,等 (2687)………………
毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤水分和植被空间格局 邱开阳,谢应忠,许冬梅,等 (2697)………………
雪灾后粤北山地常绿阔叶林优势树种幼苗更新动态 区余端,苏志尧,解丹丹,等 (2708)………………………
四川盆地四种柏木林分类型的水文效应 龚固堂,陈俊华,黎燕琼,等 (2716)……………………………………
平茬对半干旱黄土丘陵区柠条林地土壤水分的影响 李耀林,郭忠升 (2727)……………………………………
连栽杉木林林下植被生物量动态格局 杨摇 超,田大伦,胡曰利,等 (2737)………………………………………
近 48a华北区太阳辐射量时空格局的变化特征 杨建莹,刘摇 勤,严昌荣,等 (2748)……………………………
中型景观尺度下杨树人工林林分特征对树干病害发生的影响———以河南省清丰县为例
王摇 静,崔令军,梁摇 军,等 (2757)
………………………
……………………………………………………………………………
耕作措施对冬小麦田杂草生物多样性及产量的影响 田欣欣,薄存瑶,李摇 丽,等 (2768)………………………
官山保护区白颈长尾雉栖息地适宜性评价 陈俊豪,黄晓凤,鲁长虎,等 (2776)…………………………………
花椒园节肢动物群落特征与气象因子的关系 高摇 鑫,张晓明,杨摇 洁,等 (2788)………………………………
沙漠前沿不同植被恢复模式的生态服务功能差异 周志强,黎摇 明,侯建国,等 (2797)…………………………
大豆出苗期和苗期对盐胁迫的响应及耐盐指标评价 张海波,崔继哲,曹甜甜,等 (2805)………………………
不同耐盐植物根际土壤盐分的动态变化 董利苹,曹摇 靖,李先婷,等 (2813)……………………………………
短期 NaCl胁迫对不同小麦品种幼苗 K+吸收和 Na+、K+积累的影响 王晓冬,王摇 成,马智宏,等 (2822)……
套袋微域环境对富士苹果果皮结构的影响 郝燕燕,赵旗峰,刘群龙,等 (2831)…………………………………
畜禽粪便施用对稻麦轮作土壤质量的影响 李江涛, 钟晓兰,赵其国 (2837)……………………………………
土霉素胁迫下拟南芥基因组 DNA甲基化的 MSAP分析 杜亚琼,王子成,李摇 霞 (2846)………………………
甲藻孢囊在长山群岛海域表层沉积物中的分布 邵魁双,巩摇 宁,杨摇 青,等 (2854)……………………………
湖南省城市群生态网络构建与优化 尹海伟, 孔繁花,祈摇 毅,等 (2863)………………………………………
基于多智能体与元胞自动机的上海城市扩展动态模拟 全摇 泉, 田光进,沙默泉 (2875)………………………
城市道路绿化带“微峡谷效应冶及其对非机动车道污染物浓度的影响 李摇 萍,王摇 松,王亚英,等 (2888)…
专论与综述
北冰洋微型浮游生物分布及其多样性 郭超颖,王桂忠,张摇 芳,等 (2897)………………………………………
种子微生物生态学研究进展 邹媛媛,刘摇 洋,王建华,等 (2906)………………………………………………
条件价值评估的有效性与可靠性改善———理论、方法与应用 蔡志坚,杜丽永,蒋摇 瞻 (2915)…………………
问题讨论
中国生态学期刊现状分析 刘天星,孔红梅,段摇 靖 (2924)………………………………………………………
研究简报
四季竹耐盐能力的季节性差异 顾大形,郭子武,李迎春,等 (2932)………………………………………………
新疆乌恰泉华地震前后泉水细菌群落的变化 杨红梅,欧提库尔·玛合木提,曾摇 军,等 (2940)………………
两种猎物对南方小花蝽种群增长的影响及其对二斑叶螨的控害潜能 黄增玉,黄林茂,黄寿山 (2947)………
学术信息与动态
全球变化下的国际水文学研究进展:特点与启示 ———2011 年欧洲地球科学联合会会员大会述评
卫摇 伟,陈利顶 (2953)
……………
…………………………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*302*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*34*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄05
封面图说: 藏酋猴(Macaca thibetana)属猴科(Cercopithecidae )猕猴属(Macaca)又名四川短尾猴、大青猴,为我国特有灵长类之
一,被列为国家二级保护野生动物;近年来,由于人类活动加剧,栖息环境恶化,导致藏酋猴种群数量和分布日趋缩
小;本照片摄于四川卧龙国家级自然保护区(拍摄时间:2010 年 3 月)。
彩图提供: 中国科学院生态环境研究中心张晋东博士摇 E鄄mail:zhangjd224@ 163. com
生 态 学 报 2011,31(10):2822—2830
Acta Ecologica Sinica
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家“863冶计划项目(2008AA10Z201);国家“863冶计划项目(2006AA10Z202)
收稿日期:2010鄄07鄄14; 摇 摇 修订日期:2011鄄02鄄28
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: wangc@ nercita. org. cn
短期 NaCl胁迫对不同小麦品种幼苗 K+吸收
和 Na+ 、K+积累的影响
王晓冬1,王摇 成1,*,马智宏2,侯瑞锋1,高摇 权1,陈摇 泉1
(1. 国家农业信息化工程技术研究中心,北京摇 100097; 2. 北京农产品质量检测与农田环境监测技术研究中心,北京摇 100097)
摘要:为研究盐胁迫下小麦幼苗生长及 Na+、K+的吸收和积累规律,以中国春、洲元 9369 和长武 134 等 3 种耐盐性不同小麦品
种为材料,采用非损伤微测技术检测盐胁迫 2 d后的根系 K+离子流变化,并对植株体内的 Na+、K+含量进行测定。 结果表明:短
期(2d)盐胁迫对小麦生长有抑制作用,且对根系的抑制大于地上部,耐盐品种下降幅度小于盐敏感品种。 盐胁迫下,小麦根际
的 K+大量外流,盐敏感品种中国春 K+流速显著高于耐盐品种长武 134,最高可达 15 倍。 小麦幼苗地上部分和根系均表现为
Na+积累增加,K+积累减少,Na+ / K+比随盐浓度增加而上升。 中国春限 Na+能力显著低于长武 134,Na+ / K+则显著高于长武
134。 综上所述,盐胁迫下造成小麦组织器官中 Na+ / K+比上升的主要原因是根系 K+大量外流和 Na+的过量积累,耐盐性不同的
小麦品种间差异显著,并认为根系对 K+的保有能力可能是作物耐盐性评价的一个重要指标。
关键词:小麦; 盐胁迫;非损伤微测技术;K+离子流;Na+积累量
Effect of short鄄term salt stress on the absorption of K+ and accumulation of Na+,
K+ in seedlings of different wheat varieties
WANG Xiaodong1, WANG Cheng1,*, MA Zhihong2, HOU Ruifeng1, GAO Quan1, CHEN Quan1
1 The National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture, Beijing 100097, China
2 Beijing Research Center for Agrifood Testing and Farmland Monitoring, Beijing 100097,China
Abstract: Salinity is a major abiotic stress affecting agricultural production. Salinity tolerance in glycophytes is mainly
associated with the ability to maintain high K+:Na+ ratios in shoots. The ability of the plant to exclude uptake of sodium
(Na+) and to retain potassium (K+) in the cells may contribute to this trait. To better understand the accumulation and
transport of salinity ions in wheat under high鄄salt conditions, we examined responses of plant roots under saline conditions
using three varieties of wheat with varying levels of salt tolerance; Chinese鄄Spring, ZhouYuan鄄9369, and ChangWu鄄134.
We examined seedling growth, absorption of K+, and accumulation of both Na+ and K+ under salt stress. The non鄄invasive
micro鄄test technique (NMT) was adapted to detect the K+ flux in the roots and to determine Na+ and K+ contents of shoots
and roots after 2 days of salt stress. The advantages of the non鄄invasive micro鄄test technique over traditional methods are
that it is rapid, non鄄invasive, and it can be used on live plants. For all varieties, the growth of wheat seedlings was
inhibited by salt stress, and the salt鄄tolerant cultivar ChangWu鄄 134 maintained higher dry weight than the other two
varieties. In all three varieties, roots were more strongly inhibited than shoots under salt stress. The efflux velocity of K+ in
roots was nearly 15 times greater in Chinese鄄Spring than in ChangWu鄄134 under saline conditions. This result was
consistent with those obtained using traditional methods, which showed that the K+ contents in shoots and roots decreased
under salt stress. During salt stress, the Na+ contents in shoots and roots increased while the K+ contents decreased,
resulting in an increase in the Na+:K+ ratio. Among the three varieties, Changwu鄄134 showed the lowest concentration of
Na+ in cells of seedlings under salt stress. The Na+:K+ ratios in shoots and roots were higher in Chinese鄄Spring than in
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ChangWu鄄134, suggesting that the salt鄄tolerant cultivar ChangWu鄄 134 showed greater Na+ 鄄exclusion capability than the
salt鄄sensitive cultivar Chinese鄄Spring. More closely related indices of salinity tolerance have been proposed, such as Na+
and K+ concentrations and K+ / Na+ tissue content ratios in shoots or roots, or the production of specific metabolites in
various species. Among the three wheat varieties, the Na+ restriction capability was highest in Changwu鄄134. This indicates
that Changwu鄄134 was able to increase accumulation of Na+ in the roots and decrease the transportation of Na+ to the shoots
as mechanisms to tolerate salinity. Thus, improving the ability of plants to accumulate salinity ions and control their
transport should produce cultivars with even greater salt tolerance. In conclusion, under salt stress, the significant increase
in the velocity of K+ efflux and the accumulation of Na+ resulted in increased Na+:K+ ratios in roots and shoots. Moreover,
the Na+:K+ ratio differed between salt鄄tolerant and salt鄄sensitive wheat cultivars. In wheat, it appears that the capacity to
retain K+ is an important indicator of salt tolerance, and the non鄄invasive micro鄄test technique should be a reliable screening
method to select salt鄄tolerant cultivars in plant breeding programs.
Key Words: wheat; salt stress; NMT; K+ flux; Na+ accumulation
我国耕地面积日益减少,盐渍土已经成为重要的农业土地资源,提高农作物的耐盐性是发挥盐渍土效益
的有效方法之一[1]。 小麦是我国主要的粮食作物,也是盐渍化土壤重要的栽培作物。 盐胁迫所造成的危害
包括渗透胁迫,离子毒害和营养失衡等,这些伤害均与植物对盐分离子的吸收及其在植株体内的积累和再分
配有着密切的关系[2]。 因此,作物的耐盐能力与其对盐分离子的吸收、运输和积累调控能力有关[3]。
对于许多植物来说,在盐胁迫下维持植株体内相对较低的 Na+ / K+是耐盐性强的表现。 植物可以通过减
少 K+流失,增加 K+吸收来保持较高的 K+相对含量;也可以通过减少盐分吸收、阻止盐分向地上部分运输,或
在细胞水平上将 Na+区隔在液泡中来实现胞质内的低 Na+浓度,从而增强植株耐盐性。 K+是高等植物中含量
最丰富的阳离子,在植物的生命活动中发挥着十分重要的作用。 如保持细胞质的电平衡、催化重要的酶促反
应、保持细胞的渗透平衡与维持细胞的膨压等[4鄄5]。 围绕盐胁迫对植物盐离子积累和分配等研究一直是国内
外研究的热点[5鄄6]。
非损伤微测技术(Non鄄invasive Micro鄄test Technique, NMT)作为一种新型的电生理技术逐渐被应用到基
础生物学、生理学、医学、农林学以及药物机理等领域。 这种技术可获取到被测物实时、活体并且不间断的离
子流信息[7]。 与膜片钳技术相比,在空间和时间上都具有无法替代的优势。 澳大利亚塔桑马尼亚大学的
Shabala[8]小组利用非损伤微测技术中的非损伤性离子流检测技术 ( Non鄄invasive Microelectrode Ion Flux
Measuring Technique, MIFE)在大麦的抗盐研究上做了许多工作,证明了盐胁迫下大麦幼苗根系的 K+离子流
速与其耐盐性指标和产量呈正相关,且相关系数可达到 0. 85。 Cuin等[9]在小麦上的研究表明,80mM NaCl胁
迫 1h后的 K+离子流速与各项生理指标之间也存在极大的相关性。
因此本研究拟利用非损伤微测技术(Non鄄invasive Micro鄄test Technique,NMT)中的非损伤性扫描离子选择
电极技术(Scanning Ion鄄selective Electrode Technique, SIET),探讨盐胁迫下小麦 K+、 Na+离子的吸收及积累规
律,以期为耐盐育种和抗盐栽培提供理论依据。
1摇 材料与方法:
1. 1摇 试验材料
盐敏感品种春小麦(Triticum aestivum L. ):中国春(由中国农科院作物所提供);普通高产冬小麦(Triticum
aestivum L. ):洲元 9369(由莱州市金海种业提供,简称 9369);耐盐品种冬小麦(Triticum aestivum L. ):长武
134(由中国科学院水利部水土保持研究所提供,简称 134)。
1. 2摇 材料培养
试验于 2009 年 12 月—2010 年 1 月于国家农业信息化工程技术研究中心植物生理实验室进行。
种子用 3%次氯酸钠溶液消毒 15 min。 蒸馏水浸种 24 h 后,挑选萌发一致的种子置于发芽盒中,发芽盒
3282摇 10 期 摇 摇 摇 王晓冬摇 等:短期 NaCl胁迫对不同小麦品种幼苗 K+吸收和 Na+、K+积累的影响 摇
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里铺单层滤纸,加 1 / 2 Hogland营养液 10 mL,每天置换营养液和滤纸。 培养条件为光照培养箱,温度周期 20 /
25益,光照周期 12 h,相对湿度为 60% 。 萌发 6d后,将幼苗移到全 Hogland营养液中,缓苗 1d后进行盐处理。
每盒 12 孔,每孔 2 株,每品种占用 4 孔。 NaCl 处理浓度设置为 0(CK)、 50、80、100、150 mmol / L,3 次重复。
胁迫 48h后检测 K+离子流,测试之后取样做相关测定。
1. 3摇 试验方法
1. 3. 1摇 生长量和叶片含水量测定
NaCl胁迫 48 h后,量取根和苗的长度,各处理统计 10 株。 地上部和地下部分别取样,称取鲜重后,记录
为 W1将样品 105 益杀青 15 min,75 益下烘干至恒重,记录干重 W2。 根据干鲜重推算其叶片含水量、干物质积
累量。
叶片含水量(% ) = 100% 伊
(W1 - W2)
W1
1. 3. 2摇 K+离子流速检测
K+离子流检测利用非损伤微测系统(BIO鄄001B, Younger USA Sci. & Tech. Corp. ,USA)完成。 以非损伤
性扫描离子选择电极技术获取进出小麦根系的 K+离子浓度(mmol / L级)、流速及流向信息。 离子选择性电极
由玻璃微电极、Ag / AgCl导线、电解质及液态离子交换剂(LIX)组成。 该电极在待测离子浓度梯度中以已知
距离 dx进行两点测量,可测得两点的电压分别为 V1、V2,再通过已知的该电极的电压 /浓度校正曲线计算离
子的浓度。 通过物理学中的离子 /分子扩散定律的数学公式: J0 = - D 伊
dc
dx ,可获得该离子的流动速率
(pmol·cm-2·s-1)。 公式中的 D是离子 /分子特异的扩散常数(cm-2·s-1)。
本实验所用微电极均为旭月公司提供,K+选择性微电极前端灌充 180滋m K+离子的液态交换剂(LIX,
Potassium ionophore I鄄cocktail A;Sigma鄄Aldrich, Louis, MO 63103, USA)液柱,后端灌充有 15—20 mm[10]左右
的电解液柱(100mmol / L KCl),将电极固定器上的 Ag / AgCl 丝从电极后面插入,使其与电解液接触。 固体电
极作为参比电极。 玻璃微电极需要校正后使用,校正斜率在 58依3 范围内为合格电极,可用于检测,校正液中
K+的浓度分别设置为 0. 1 和 1 mmol / L,其他成分与测试液相同。
图 1摇 非损伤性扫描离子选择电极测试图
Fig. 1摇 Sketch map of Scanning Ion鄄selective Electrode Technique
淤微电极,于小麦根,盂根毛 榆电极移动方向
幼苗在测量前 1 h 转移到装有测试液的测试盒中
平衡,测试液成分 ( 0. 5 mmol / L KCl, 0. 1 mmol / L
CaCl2, pH6郾 0)。 测试时,将幼苗根系置于测试液中,用
小玻璃块将测试部位固定压好。 测量区域是位于距离
根尖 10 mm左右的根系根毛区。 将电极尖端置于距离
根表面 10 滋m 处作为原点,在垂直于根表面的方向进
行两点移动,测量两点电压差,两点移动距离为 30 滋m,
如图 1 所示。 每个处理至少检测 6 个样品,每个样品稳
定测量 10 min。
所测结果利用校正得到的 Nernst slope 将测量两点
之间电压差换算成离子浓度差。 再将结果代入 Fick忆s
第一扩散定律,就可获得该离子的流动速率( pmol·
cm-1·s-1 )。 在试验中,流速计算利用 Mageflux 软件
(Younger USA Sci. & Tech. Corp. ,USA)完成。 在净离
子流的计算过程中,基本上认为根表面离子流运动符合圆柱扩散几何模型[11]。
1. 3. 3摇 Na+、K+含量测定
Na+、K+提取参考王宝山、赵可夫方法[12]略做修改后进行。 将烘干样品研磨粉碎后,取约 50 mg粉末放入
15mL具塞刻度试管中,加 10mL去离子水,于沸水浴中浸提 2 h 后,定容至 50mL 容量瓶。 过滤后,测定滤液
4282 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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中的 Na+、K+含量。 Na+和 K+用火焰光度计测定。
细胞内 Na+和 K+浓度=植株中 Na+和 K+的摩尔数 /含水量
限 Na+能力=地下部 Na+含量 /地上部 Na+含量
1. 4摇 统计分析
试验数据用 SAS 9. 0 软件进行差异显著性统计分析。
2摇 结果与分析
2. 1摇 NaCl胁迫对小麦苗期生长的影响
盐胁迫条件下,小麦幼苗生长受到不同程度的影响(表 1)。 低浓度盐处理(50 mmol / L)促进 3 个品种小
麦地上部生长,长武 134 达显著水平。 80—150 mmol / L浓度的盐处理下,各品种幼苗植株高度随盐浓度升高
而降低。 与对照相比,盐胁迫抑制各品种小麦根系生长,80 mmol / L NaCl处理后显著下降。 100 mmol / L NaCl
处理后,品种间差异达显著水平,中国春根系长度仅为长武 134 的 65% 。
盐胁迫下各品种小麦幼苗单株地上部分干物质积累量显著降低(表 1)。 在各浓度处理条件下,长武 134
的干物质生产量高于其余两个品种。 150 mmol / L盐处理下,中国春地上部干物质净积累量比对照下降 22% ,
洲元 9369 下降 19. 5% ,而长武 134 仅下降 17. 5% ,表明长武 134 在盐胁迫下仍可维持较高的干物质生产
能力。
表 1摇 盐胁迫下各品种小麦幼苗生长和干物质累积量
Table 1摇 The growth and Dry mass of the seedling of wheat under salt stress
NaCl浓度
NaCl
concentration
/ (mmol / L)
株高
Seedling height / cm
中国春
Chinese鄄
spring
9369
Zhouyuan鄄
9369
134
Changwu鄄
134
根长
Root length / cm
中国春
Chinese鄄
spring
9369
Zhouyuan鄄
9369
134
Changwu鄄
134
单株地上部干物质积累量
Dry mass of the seedling / mg
中国春
Chinese鄄
spring
9369
Zhouyuan鄄
9369
134
Changwu鄄
134
0 14. 29abA 14. 44abA 15. 70bA 24. 97aA 29. 96aA 29. 60aA 26. 41abA 26. 06bA 26. 49abA
50 14. 88aB 15. 26aB 19. 28aA 22. 80aB 29. 04aA 25. 04bB 27. 48aB 27. 34aB 31. 06a A
80 13. 69abA 14. 18abA 14. 38bcA 16. 81bB 21. 88bA 18. 90cAB 22. 80bB 21. 10cC 25. 60abA
100 13. 80abA 14. 14abA 14. 74bcA 13. 14cB 22. 23bA 20. 04cA 21. 70bB 21. 70bB 22. 300bA
150 13. 05bA 13. 65bA 13. 76cA 13. 53cB 16. 74cA 17. 86cA 21. 10cB 21. 40cB 22. 20bcA
摇 摇 表中数值为平均值;小写字母表示纵向不同盐浓度处理 0. 05 水平的差异显著性,大写字母表示横向不同品种间 0. 05 水平的差异显著性
2. 2摇 盐胁迫对小麦根系 K+吸收的影响
与对照(0mmol / L NaCl)相比,随着盐处理浓度增加,各小麦品种幼苗根系 K+由内流变为外流且流速明显
增加(图 2)。 50 mmol / L NaCl处理 48 h后,长武 134 根系表面的 K+由内流转为少量外排,平均流速约为 126
pmol·cm-2·s-1,洲元 9369 为 361 pmol·cm-2·s-1,相比而言,中国春对盐处理反应非常敏感,其 K+的外流速度可
以达到 1980 pmol·cm-2·s-1,分别是长武 134 的 15 倍,洲元 9369 的 5 倍。 小麦根系 K+外流速度随着盐处理浓
度增加而增加。 100 mmol / L NaCl处理时,中国春根系的 K+外流速度仍然显著高于其他两个品种,其最高流
速可达到 4000 pmol·cm-2·s-1,长武 134 和洲元 9369 的最高分别为 1300 和 2000 pmol·cm-2·s-1(图 3)。 当盐浓
度增加到 150mmol / L时,长武 134 和洲元 9369 的 K+外流速度均有所增加,中国春略有回落但依然显著高于
其他两个品种。 以上结果显示,耐盐性强的品种在盐胁迫条件下 K+外流速度显著小于盐敏感品种,表明耐盐
性强的品种其根系对 K+的保有能力更强。
2. 3摇 盐胁迫条件下小麦体内 Na+积累状况
盐胁迫条件下,小麦幼苗地上部分和根系的 Na+含量明显增加(图 4)。 正常条件下,小麦地上部干重的
Na+含量在 2mg / g左右,根系干重为 5—7mg / g,50 mmol / L NaCl处理后,3 个品种小麦地上部的 Na+含量平均
增加了 2 倍,根系则平均增加了 3 倍。 表明根系作为最早感受 NaCl胁迫的位点,其对 Na+的积累也显著高于
地上部分。 在低盐胁迫下,Na+可作为渗透调节物质进入体内,部分代替 K+维持细胞渗透压,增加作物吸水。
5282摇 10 期 摇 摇 摇 王晓冬摇 等:短期 NaCl胁迫对不同小麦品种幼苗 K+吸收和 Na+、K+积累的影响 摇
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aA
bB
bcBbcB
cB
abAbB
bBbB
cAB
abAaA
bAabA
cA
-1500-1000
-5000
5001000
15002000
25003000
3500
0 50 80 100 150NaCl浓度 NaCl concentration/(mmol/L)
K+ 流
速
K+ n
et flu
x/(pm
ol. cm
-
2 . s-1 ) 1349369中国春
图 2摇 盐胁迫 48h后小麦根系 K+平均流速及流向
Fig. 2摇 The K+ fluxes on the roots of wheat after 48h salt stress
图中小写字母表示不同盐浓度处理 0. 05 水平的差异显著性,大写字
母表示不同品种间 0. 05 水平的差异显著性
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
5000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
时间Time/min
134 9369 中国春
K+ 离
子流
速 K
+ net
flux /
(pmo
l. cm-
2 . s-1 )
图 3摇 100mmol / L NaCl胁迫 48h后小麦根系 K+流速变化
Fig. 3摇 The K+ flux kinetics on the roots of wheat under 100mmol /
L NaCl stress
随着盐处理浓度升高,各器官 Na+的积累随之增加。 当盐浓度增加到 150 mmol / L时,中国春地上部干重
的 Na+积累达到 25 mg / g显著高于长武 134 的 18 mg / g,而在地下部组织中,长武 134 的 Na+积累量却低于中
国春。 这一结果表明,Na+在品种间的不同器官分配有明显差异,盐敏感品种中国春根系中的 Na+含量低于耐
盐性品种长武 134,而地上部的 Na+含量则高于长武 134,表明耐盐性较强的长武 134 可能通过将 Na+储存在
根系来阻止盐份离子向地上部的运输来减少盐害。 盐处理浓度越大,品种间的差异越显著。 由于盐胁迫条件
下,植物细胞质膜内负外正的膜电势和胞外 Na+浓度的升高,建立起的 Na+电化学势梯度,都有利于 Na+从外
界环境到植物细胞内的被动运输。
aB
bCbBbA
cA
aAB
bAbA
cBdA
aA
bBcBdB
eA0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 50 80 100 150 0 50 80 100 150NaCl浓度 NaCl concentration/(mmol/L)
134 9369 中国春
eB
dA
cA bA
aA
eB
dA cB
bA
aA
dA
cA cC
bA
aA
0
5
10
15
20
25
30
35
40a 地上部 b 地下部
Na+ 含
量
Na+ c
onten
t/(mg
g 干重
)
/
图 4摇 盐胁迫下小麦幼苗各部分 Na+积累情况
Fig. 4摇 The accumulation of Na+ in the different organization of wheat under salt stress
图中小写字母表示不同盐浓度处理 0. 05 水平的差异显著性,大写字母表示不同品种间 0. 05 水平的差异显著性
2. 4摇 盐胁迫条件下小麦体内 K+积累状况
盐胁迫条件下,小麦各组织器官中 K+积累明显下降(图 5)。 与对照相比,50 mmol / L盐处理后,长武 134
和洲元 9369 地上部分 K+积累降低了 23% ,中国春下降 6% 。 随盐处理浓度增加,地上部 K+积累量仍然下降,
但是差异较小。 小麦地下部组织中的 K+积累量随着盐处理浓度增加而减少,且与对照相比,差异均达到显著
水平。 品种间地下部组织中 K+积累量差异显著,50 mmol / L盐处理,耐盐品种长武 134 根系 K+积累是盐敏感
6282 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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品种中国春的 1. 5 倍,K+积累差异随着盐处理浓度增加而减小,150 mmol / L盐处理下长武 134 根系 K+积累仍
显著高于中国春。
a 地上部 b 地下部aA
bA
cA cA
cA
aB
cB
bB bB dA
aC
bC cC cB
eB
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
aA
bA cB dB eB
aA
cA bA dAaB bA cB dAB eA
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 50 80 100 150 0 50 80 100 150
134 9369 中国春
bA
K+ 含
量
K+ co
ntent
/(mg
/g干重
)
NaCl浓度 NaCl concentration/(mmol/L)
图 5摇 盐胁迫下小麦幼苗各部分 K+积累情况
Fig. 5摇 The accumulation of K+ in the different organization of wheat under salt stress
图中小写字母表示不同盐浓度处理 0. 05 水平的差异显著性,大写字母表示不同品种间 0. 05 水平的差异显著性
2. 5摇 盐胁迫下小麦幼苗地上部细胞内 Na+和 K+浓度
从表 2 可以看出,盐胁迫下小麦幼苗地上部细胞内 Na+离子浓度显著增加。 50 mmol / L NaCl 处理后,长
武 134 胞质 Na+浓度显著高于其他两个品种,盐处理浓度继续升高后,长武 134 胞质 Na+浓度则低于其他两个
品种,150 mmol / L NaCl处理下,比中国春低 23. 4% ,比洲元 9369 低 16. 7% ,均达到显著水平。 盐胁迫下,植
物通过增加生长量稀释细胞质中 Na+浓度也是耐盐植物对盐胁迫的响应机制之一。
表 2摇 盐胁迫下 3 个品种小麦地上部细胞内 Na+和 K+浓度变化
Table 2摇 Changes of Na+ and K+ concentration in cells of the seedlings of three wheat under salt stress
NaCl浓度
NaCl concentration
/ (mmol / L)
细胞内 Na+浓度
Na+ concentration in cells / (mmol / L)
中国春
Chinese鄄spring
9369
Zhouyuan鄄9369
134
Changwu鄄134
细胞内 K+浓度
K+ concentration in cells / (mmol / L)
中国春
Chinese鄄spring
9369
Zhouyuan鄄9369
134
Changwu鄄134
0 14. 87eA 29. 04dA 20. 56cA 217. 08aB 269. 21aA 238. 36aA
50 66. 80dB 68. 39cB 71. 18bA 212. 22aA 216. 19cA 203. 63bA
80 123. 92cB 179. 55bA 90. 92bC 184. 83bB 237. 42bA 186. 80cB
100 137. 66bB 198. 27bA 133. 45bB 179. 77bAB 218. 24bcA 167. 05cB
150 290. 89aA 267. 55aAB 222. 84aB 153. 82cA 158. 70dA 150. 46dB
摇 摇 细胞内 Na+和 K+浓度=植株中 Na+和 K+的摩尔数 /含水量;小写字母表示纵向不同盐浓度处理 0. 05 水平的差异显著性,大写字母表示横向
不同品种间 0. 05 水平的差异显著性
盐胁迫下小麦幼苗地上部细胞内 K+离子浓度随盐处理浓度增加而减少,品种间表现不一致。 洲元 9369
盐胁迫下的胞质 K+浓度要高于其他两个品种,其中长武 134 最低。 小麦对钾离子的生理需求是是 40—80
mmol / L[13鄄14],虽然盐胁迫导致 K+浓度降低,但仍然可满足正常生长需求。
2. 6摇 盐胁迫对小麦 Na+ / K+和限 Na+能力的影响
植物体内的 Na+ / K+对于盐胁迫下重建细胞内离子平衡有重要意义[13]。 盐胁迫下,地上部分和地下部分
均表现为 Na+ / K+比上升,且随着盐处理浓度增加而增加(表 3)。 100 mmol / L以下 NaCl浓度处理各品种间地
上部分差异不大;150 mmol / L NaCl处理后,长武 134 地上部的 Na+ / K+比明显低于中国春。 各品种间地下部
的 Na+ / K+比与地上部分呈现相同趋势,但品种间差异较大,中国春 Na+ / K+明显高于其他两个品种。
植株体内 Na+在不同器官中的分配积累也是品种间耐盐性差异的原因之一。 试验中,各品种间的根系限
7282摇 10 期 摇 摇 摇 王晓冬摇 等:短期 NaCl胁迫对不同小麦品种幼苗 K+吸收和 Na+、K+积累的影响 摇
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Na+能力也有显著差异,低盐(50 mmol / L)胁迫下,长武 134 的限 Na能力为 2. 57 显著低于中国春的 3. 59。 但
是随着盐浓度升高,各品种根系限 Na+能力均有所下降,盐敏感品种中国春的下降幅度明显大于耐盐品种长
武 134。 150 mmol / L NaCl处理下中国春 Na+能力仅为 1. 23,而长武 134 为 1. 86,品种间差异达显著水平。
表 3摇 盐胁迫下 3 个品种小麦各部 Na+ / K+比及根系限 Na+能力变化
Table 3摇 Changes of Na+ / K+ ratio and Na+ restriction capability in organization of three wheat under salt stress
NaCl浓度
NaCl
concentration
/ (mmol / L)
地上部 Na+ / K+
Radio of Seedlings
中国春
Chinese鄄
spring
9369
Zhouyuan鄄
9369
134
Changwu鄄
134
地下部 Na+ / K+
Roots
中国春
Chinese鄄
spring
9369
Zhouyuan鄄
9369
134
Changwu鄄
134
限 Na+能力
Na+ restriction capabilit
中国春
Chinese鄄
spring
9369
Zhouyuan鄄
9369
134
Changwu鄄
134
0 0. 05 0. 08 0. 05 0. 31 0. 17 0. 15 3. 76aA 2. 12bC 3. 16aB
50 0. 18 0. 19 0. 22 0. 83 0. 63 0. 48 3. 59aA 3. 29aA 2. 57bB
80 0. 34 0. 45 0. 32 1. 06 0. 97 0. 87 2. 21bB 1. 56cC 2. 59bA
100 0. 45 0. 43 0. 39 1. 48 1. 62 1. 08 2. 20bB 2. 08bB 2. 56bA
150 1. 12 0. 99 0. 87 2. 89 2. 49 2. 55 1. 23cB 1. 39cB 1. 86cA
摇 摇 限 Na+能力=地下部 Na+含量 /地上部 Na+含量;小写字母表示纵向不同盐浓度处理 0. 05 水平的差异显著性,大写字母表示横向不同品种间
0. 05 水平的差异显著性
3摇 讨论
盐胁迫抑制植物的生长,不同的植物或者同一植物的不同部位对盐胁迫响应差异很大。 盐分对苇状羊茅
地上部生长的抑制作用大于根系,且 Cl-的影响大于 Na+[15]。 李青松[6]对小麦的研究表明盐胁迫会显著降低
了植株高度,但对根系无明显影响。 张敏[16]则认为低盐胁迫(100 mmol / L)对小麦苗高的抑制作用大于对根
长的抑制作用,高盐胁迫(200 mmol / L)对根长的抑制作用大于对苗高的抑制作用。 本研究中(表 1),小麦根
系作为盐胁迫条件最早感受逆境胁迫信号的部位,其生长抑制程度也较地上部明显。 耐盐性较强的品种长武
134 在盐胁迫条件下根系的生长量大于盐敏感品种中国春,这种品种间差异的可能是由不同基因型决定的。
盐胁迫条件下,植物对盐分离子的吸收与盐胁迫造成的伤害有密切关系。 非损伤微测技术的应用可以直
观检测出植物根际的离子吸收状况,与传统的生化检测方法相比,具有实时、活体、无损等优点,可实现在同一
植物材料的重复利用,消除了因个体差异造成的误差,在研究离子吸收上具有明显优势。 本试验中利用非损
伤微测技术检测到盐胁迫诱导小麦根系 K+离子外流,这一结果与生化检测方法所得到的小麦体内的 K+离子
含量降低是吻合的。 造成 K+的积累量下降可能有两个原因[17],一是在外界 Na+浓度增加的前提下,Na+与 K+
跨膜运输产生竞争,导致 K+吸收受阻;二是由于细胞内大量的 Na+积累,许多酶活被破坏造成了细胞膜损坏,
而导致原有的 K+大量流失,利用非损伤微测技术对的 K+离子流的检测结果证实了这一观点(图 2)。 本研究
中短期 NaCl胁迫导致小麦根际 K+外流,与别人在大麦、杨树原生质体等材料上的研究结果一致[9,18鄄19]。 造成
K+大量的外流的原因可能是 Na+大量积累导致细胞膜的破坏,导致细胞内的 K+离子外流。 还有一种观点认
为,在细胞膜上存在外向整流 K+离子通道(KORCs) [5,20],Na+取代质膜上的 Ca2+可诱导质膜的去极化,质膜去
极化将激活 KORCs,因而引起 K+的外流和 Na+顺其电化学势内流[21]。 根系质膜运转体 K+ / Na+平衡机制受到
原生质体膜上的 H+离子泵的活性,细胞排 Na+能力还有对供给 Ca2+的灵敏度等多种因素的影响[22]。 本研究
发现耐盐性强的品种 K+外流速度显著小于盐敏感品种,造成这种现象的主导因素是离子通道被打开,还是细
胞膜的破坏程度决定的,尚不能明确,有待进一步探讨。
不同品种小麦在盐胁迫下,植株体内 Na+积累量有显著差异。 由于外界的渗透势降低,大量 Na+进入细胞
保持细胞内外压力平衡,随着外界 NaCl浓度的进一步增加,进入细胞内的 Na+随之增加,导致植物细胞内原
有的离子平衡破坏,进而影响到正常生长。 长武 134 在 50 mmol / L NaCl处理下,地下部 Na+含量显著高于其
他两个品种,但是在 150 mmol / L NaCl处理下,地下部 Na+含量又明显低于其他两个品种。 表明耐盐性强的品
种对盐分离子吸收的协调能力要优于盐敏感品种。
8282 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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植物根据自身结构及器官功能特性对盐分的适应表现各有差异。 例如降低根对 Na+的吸收、阻止离子向
地上部运输或者将盐分离子区隔在液泡中来降低细胞内的渗透势等。 不同植物对 Na+在植株体内的分配运
输有显著差异。 盐胁迫下,烟草和高羊茅根尖表皮、皮层和中柱细胞 Na+和 Cl-较高,而 K+含量较低,表明烟
草可通过根系对离子的选择性吸收降低进入植物体的有害离子量,并通过离子在茎中的再次分配降低有害离
子进入叶组织,从而避免对叶组织的较大离子毒害[23]。 马德源[24]的研究发现,耐盐荞麦品种的限 Na+能力大
于盐敏感荞麦品种,耐盐荞麦品种叶片 Na+含量较低,更耐盐。 赵旭[14]对小麦的研究表明,相同盐处理下,地
上部的 Na+含量明显高于根系,为根系的 1. 5—2. 3 倍,因此他认为小麦的根系并无明显贮存盐分作用。 本研
究中,阻止盐分离子向地上部分运输,维持植株体内较低的 Na+ / K+比是造成小麦耐盐性差异的原因之一。 耐
盐性较强的长武 134 对离子重新分配协调能力更强(表 2),其根系限 Na+能力也显著高于盐敏感品种和普通
品种,在低盐胁迫下,无机离子被大量运输进入各个器官中来维持渗透平衡,而在高盐胁迫下,又可抑制 Na+
离子过多向地上部分运输,使地上部分维持较低的 Na+ / K+比。 大量结果证实盐胁迫下维持植株体内合理的
K+ / Na+比是植物耐盐的重要原因[25]。 因此认为,作物耐盐性的强弱,不仅表现在对 Na+离子吸收的强弱,而
且表现在盐胁迫下植株整体的离子吸收以及分配的协调能力。 彻底了解耐盐性差异的内在机理,仍需对其离
子吸收及转运途径和过程等进行深入系统的研究。
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0382 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 10 May,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Circadian activity pattern of giant pandas during the bamboo growing season
ZHANG Jindong, Vanessa HULL,HUANG Jinyan, et al (2655)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………
The vivipary characteristic of Anabasis elatior and its ecological adaptation HAN Jianxin, WEI Yan, YAN Cheng, et al (2662)……
Relationships between plant community characteristics and environmental factors in the typical profiles from Dzungaria Basin
ZHAO Congju, KANG Muyi, LEI Jiaqiang (2669)
………
…………………………………………………………………………………
The relationship between pollen assemblage in topsoil and vegetation in karst mountain during different restoration period of typical
vegetation community HAO Xiudong, OUYANG Xuhong,XIE Shiyou,et al (2678)………………………………………………
Early responses of soil CO2 emission to simulating atmospheric nitrogen deposition in an alpine meadow on the Qinghai Tibetan Plateau
ZHU Tianhong, CHENG Shulan, FANG Huajun, et al (2687)……………………………………………………………………
Spatial pattern of soil moisture and vegetation attributes along the critical area of desertification in Southern Mu Us Sandy Land
QIU Kaiyang, XIE Yingzhong, XU Dongmei, et al (2697)
……
…………………………………………………………………………
Dynamics ofdominant tree seedlings in montane evergreen broadleaved forest following a snow disaster in North Guangdong
OU Yuduan, SU Zhiyao, XIE Dandan, et al (2708)
…………
………………………………………………………………………………
A comparative analysis of the hydrological effects of the four cypress stand types in Sichuan Basin
GONG Gutang, CHEN Junhua, LI Yanqiong, et al (2716)
……………………………………
…………………………………………………………………………
Effect of cutting management on soil moisture in semi鄄arid Loess Hilly region LI Yaolin, GUO Zhongsheng (2727)…………………
Dynamics of understory vegetation biomass in successive rotations of Chinese fir (Cunninghamia lanceolata) plantations
YANG Chao,TIAN Dalun,HU Yueli,et al (2737)
……………
…………………………………………………………………………………
Spatial and temporal variation of solar radiation in recent 48 years in North China
YANG Jianying, LIU Qin,YAN Changrong, et al (2748)
……………………………………………………
…………………………………………………………………………
Impact of stand features of short鄄rotation poplar plantations on canker disease incidence at a mesoscale landscape: a case study
in Qingfeng County, Henan Province, China WANG Jing,CUI Lingjun,LIANG Jun,et al (2757)………………………………
Effects of different soil tillage systems on weed biodiversity and wheat yield in winter wheat (Triticum aestivum L. ) field
TIAN Xinxin, BO Cunyao, LI Li, et al (2768)
……………
……………………………………………………………………………………
Habitat suitability evaluation of Elliot忆s pheasant (Syrmaticus ellioti) in Guanshan Nature Reserve
CHEN Junhao, HUANG Xiaofeng, LU Changhu,et al (2776)
……………………………………
………………………………………………………………………
Relationships between arthropod community characteristic and meteorological factors in Zanthoxylum bungeanum gardens
GAO Xin, ZHANG Xiaoming, YANG Jie, et al (2788)
……………
……………………………………………………………………………
The differences of ecosystem services between vegetation restoration modelsat desert front
ZHOU Zhiqiang, LI Ming, HOU Jianguo, et al (2797)
……………………………………………
……………………………………………………………………………
Response to salt stresses and assessment of salt tolerability of soybean varieties in emergence and seedling stages
ZHANG Haibo, CUI Jizhe, CAO Tiantian, et al (2805)
……………………
……………………………………………………………………………
Dynamic change of salt contents in rhizosphere soil of salt鄄tolerant plants DONG Liping, CAO Jing,LI Xianting, et al (2813)………
Effect of short鄄term salt stress on the absorption of K+ and accumulation of Na+,K+ in seedlings of different wheat varieties
WANG Xiaodong, WANG Cheng, MA Zhihong, et al (2822)
…………
………………………………………………………………………
Effects of the micro鄄environment inside fruit bags on the structure of fruit peel in ‘Fuji爷 apple
HAO Yanyan, ZHAO Qifeng, LIU Qunlong, et al (2831)
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Enhancement of soil quality in a rice鄄wheat rotation after long鄄term application of poultry litter and livestock manure
LI Jiangtao, ZHONG Xiaolan, ZHAO Qiguo (2837)
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MSAP analysis of DNA methylation in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) under Oxytetracycline Stress
DU Yaqiong, WANG Zicheng, LI Xia (2846)
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Distribution of dinoflagellate cysts in surface sediments from Changshan Archipelagoin the North Yellow Sea
SHAO Kuishuang, GONG Ning,YANG Qing, et al (2854)
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Developing and optimizing ecological networks in urban agglomeration of Hunan Province, China
YIN Haiwei, KONG Fanhua, QI Yi, et al (2863)
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Dynamic simulation of Shanghai urban expansion based on multi鄄agent system and cellular automata models
QUAN Quan, TIAN Guangjin,SHA Moquan (2875)
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“Micro鄄canyon effect冶 of city road green belt and its effect on the pollutant concentration above roads for non鄄motorized vehicles
LI Ping, WANG Song, WANG Yaying,et al (2888)
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Review and Monograph
The abundance and diversity of nanoplankton in Arcitic Ocean GUO Chaoying,WANG Guizhong,ZHANG Fang,et al (2897)………
Advances in plant seed鄄associated microbial ecology ZOU Yuanyuan,LIU Yang,WANG Jianhua,et al (2906)………………………
Improving validity and reliability of contingent valuation method through reducing biases and errors: theory, method and applic鄄
ation CAI Zhijian, DU Liyong, JIANG Zhan (2915)………………………………………………………………………………
Discussion
The analysis of Chinese ecological academic journals LIU Tianxing, KONG Hongmei, DUAN Jing (2924)……………………………
Scientific Note
Seasonal variations in salt tolerance of Oligostachyum lubricum GU Daxing, GUO Ziwu, LI Yingchun, et al (2932)…………………
Variation of a spring bacterial community from Wuqia Sinter in Xinjiang during the pre鄄 and post鄄earthquake period
YANG Hongmei,OTKUR ·Mahmut,ZENG Jun,et al (2940)
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Comparison of the effect of two prey species on the population growth of Orius similis Zheng and the implications for the control
of Tetranychus urticae Koch HUANG Zengyu, HUANG Linmao, HUANG Shoushan (2947)……………………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 10 期摇 (2011 年 5 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 10摇 2011
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