全 文 ：文章编号 :100028551 (2001) 0120224205
NaCl 胁迫下珠眉海棠苹果中 Na + 的
组织细胞定位研究 3
查仁明　许雪峰 3 　韩振海
(中国农业大学园艺学院园艺植物研究所　北京　100094)
摘　要 :本试验研究了水培条件下 NaCl 胁迫下珠眉海棠苹果组织细胞中 Na+ 的分布
及可能的耐盐机制。结果表明 :在一定 NaCl 胁迫浓度范围内 ,根系中 Na + 浓度高于
地上部 ,根系对 Na + 有一定的再吸收作用 ,这是珠眉海棠耐盐的重要机制 ;当 NaCl 胁
迫浓度达到一定阀值后 ,根、叶细胞 Na + 大量积累 ,当细胞液泡不再接纳 Na + 时 ,Na +
大量积累于胞质和质外体 ,使质外体渗透势大大降低 ,胞质水分外流 ,破坏细胞膜系
统和胞质新陈代谢 ,造成伤害。
关键词 :NaCl 胁迫 ;珠眉海棠 ;Na + 定位 ;再吸收作用
收稿日期 :2001203215
基金项目 :本试验受国家自然科学基金项目 (编号 :39740027)及“果树逆境生理研究实验室”的资助。
作者简介 :查仁明 (1966～) ,男 ,四川永川重庆师专生物系讲师 ,从事园艺植物组织培养研究3 通讯作者 :重庆师范高等专科学校。
植物耐盐机制研究在国内外得到广泛关注。大量研究证明[1～5 ] ,某些耐盐植物经过长期
的适应性进化 ,形成特殊的耐盐机制 ,如排盐植物可将吸收的盐通过盐腺排出体外 ,稀盐植物
则通过快速生长把体内盐稀释。苹果属植物的耐盐机制尚不清楚。本实验通过研究 Na + 在苹
果植物体组织细胞内的分布 ,探讨离子区隔化与苹果耐盐性的关系 ,为苹果属植物耐盐机制提
供佐证。
1 　材料与方法
111 　试验材料
珠眉海棠 ( Malus zumi Mats) 组培种苗由天津农学院提供。组培室温度为光照培养 25～
28 ℃Π暗培养 18～25 ℃;光周期为 16h (光)Π8h (暗) ;光照强度 ,20～30μEΠm2·S。基本培养基采
用 MS 培养基[6 ] ;继代培养基为 MS + BA 015mgΠL + NAA 0102mgΠL ;根原基诱导培养基为 015 %
琼脂 + 3 %蔗糖 + BA 015mgΠL ;不定根伸长培养基为 1Π2MS 培养基。
组培苗生根后转为营养液培养[7 ] ,待地上部长至高 10cm 左右时进行 NaCl 胁迫处理。
112 　试验方法
在中国农业大学科学园日光温室对珠眉海棠幼苗进行 NaCl 胁迫处理。NaCl 浓度为 :对
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照 ,0 ;处理 1 ,0115 % ;处理 2 ,0130 % ;处理 3 ,0145 %。每周换 1 次营养液。处理后 20d 取样 ,分
别测根、地上部 Na + 含量 ,并对根、叶细胞进行 Na + 定位分析。
11211 　Na + 含量测定 　把植株分为地上部和根系两部分 ,用去离子水冲洗 3 次 ,晾干后先
105 ℃杀青 15min ,然后在 85 ℃条件下烘 24h ;烘干后粉碎 ,各取 015g ,重复 3 次。500 ℃下灰化
4h ,用 2 %硝酸定容至 50ml ,用 ICP 测定提取液中 Na + 浓度。
11212 　细胞 Na + 定位分析 　选取植株生长点以下第 3 片叶及已木质化的根 ,切成 1mm2 左右
小块 ,放入固定液中 4 ℃下固定 2～4h ,固定液为 pH714 下 5 %(WΠV) KSb (OH) 6 和 2 %锇酸的等
体积混合液 ;对照用 1 %锇酸 4 ℃下固定 2～4h。材料经清洗、脱水和渗透后 ,用 Spur 树脂包
埋 ,65 ℃下聚合 24h[8 ] 。制成树脂块后 ,用超薄切片机切成 100mm 厚的切片 ,放在碳网上 ,表面
喷一层碳膜 ,用 PHILIPS2400T 和 EDAMII 能谱仪先观察照相 ,后进行根、叶细胞 Na+ 分布的能
谱分析。分析条件 :测量时间 ,200s ;倾角 0°;取出角 35°;高压 80kV ;探针直径 ≤1μm。每一个
测量部位至少选 3 个点进行分析 ,离子所在部位的相对含量以该离子峰Π背比近似表示[9 ] 。
2 　结果与分析
211 　Na + 在植株体内的分布
图 1 　NaCl 胁迫 20d 时珠眉海棠幼苗 Na + 含量变化
Fig. 1 　Change of Na + content in M . zumi
under salt2stress for 20 days从图 1 可以看出 ,NaCl 胁迫浓度等于或低于 0115 %时 ,根中 Na + 含量高于地上部 ,说明这时根系对 Na + 具有明显的再吸收作用 ;使地上部保持较低浓度的Na + 。但当NaCl 胁迫浓度高于 0130 %时 ,地上部 Na + 浓度高于 (0130 %NaCl)或远远高于 (0145 %NaCl) 根部 ,说明 NaCl 胁迫浓度超过 0130 %时 ,对 Na + 的再吸收作用已经超过其最大忍受能力。212 　Na + 在细胞内的分布如图版 Ⅰ所示 ,对照经焦锑酸钾处理 ,叶表皮细胞原生质膜上未发现有焦锑酸钠颗粒沉淀 ,液泡里有少量沉淀 (图版 Ⅰ2A) 。处理 1 叶
表皮细胞原生质膜上有少量焦锑酸钠沉淀 ,液
泡里有沉淀聚集 ,聚集物较大 (图版 Ⅰ2B) 。处理 2 叶表皮细胞原生质膜上有沉淀 ,液泡内沉淀
聚集 (图版 Ⅰ2C) 。处理 3 叶表皮细胞原生质膜表面与对照一致 ,未发现有沉淀 ,而液泡内有聚
集物 (图版 Ⅰ2D) 。
从图 2、图 3 和图版 Ⅰ可以看出 ,不论是叶表皮细胞、叶肉细胞或根细胞 ,其 Na + 相对浓度
均存在这样一个趋势 ,即细胞壁Π自由空间 > 胞质 > 液泡。至于处理 2 的根细胞、处理 3 的 3
种细胞中 Na + 相对浓度偏低 ,可能是高浓度 NaCl 导致原生质膜受损伤、透性加大 ,使电镜材料
制备过程 Na + 流失所致。
522　4 期 NaCl 胁迫下珠眉海棠苹果中 Na + 的组织细胞定位研究
图版 Ⅰ　NaCl 胁迫 20d 时珠眉海棠叶表皮细胞 Na + 定位 ( ×3600)
Plate Ⅰ　Localization of Na + in leaf epidermis cells of M . zumi under salt2stress for 20 days
A :CK,2KSb(OH) 6 ;B :CK;C:0. 15 % NaCl ;D :0. 30 % NaCl ; E:0. 45 % NaCl
图 2 　NaCl 胁迫 20d Na + 在珠眉海棠细胞不同部位相对含量
Fig. 2 　Relative concentration of Na + in different sites in cells of M . zumi under
salt2stress for 20days
a. 叶表皮细胞 ; b. 叶肉细胞 ; c. 根细胞
a. leaf epidermis cells ; b. mesophylous cells c. root cell
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图 3 　珠眉海棠叶表皮细胞不同部位离子沉淀的 X射线能谱分析
Fig. 3 　X2ray energy dispersive analysis of ion precipitate in different sites of
leaf epidermis cells of M . zumi
1. CK; 2. 0. 15 % NaCl ; 3. 0. 3 % NaCl ; 4. 0. 45 % NaCl ;
W:胞壁Π胞内空间 ;P :胞质 ;V :液泡
W:cell wallΠintercellular space ; P :cytoplasm ; V :vacuole.
3 　讨 　论
Na + 在植株体内 ,随盐胁迫的加剧 ,地上部含量逐渐升高 ,而 3 个 NaCl 处理根中 Na + 含量
基本相同 ,说明当根系对 Na + 的再吸收累积到一定的浓度时 ,其对 Na + 的截留能力近于零。而
这时的根系中 Na + 浓度可能是根系对 Na + 的最大忍受浓度。因此 ,根系中最高 Na + 浓度 ,可作
为筛选耐盐品种的一个指标。此外 ,较低盐胁迫下根系对 Na + 的截留可能是珠眉海棠耐盐的
722　4 期 NaCl 胁迫下珠眉海棠苹果中 Na + 的组织细胞定位研究
重要机制。
Munns 提出植物生长对盐分反应的两阶段模型。第 1 阶段 ,生长减弱是由于渗透胁迫 (缺
水) ;第 2 阶段 ,当液泡不再阻隔盐分进入植物体时 ,盐分就会在细胞壁和细胞质中积累 ,尤其
在老叶中这种积累速度很快 ,造成叶片死亡[10 ] 。珠眉海棠在 NaCl 胁迫下 ,由于 Na + 、Cl - 大量
进入根、叶细胞 ,当液泡里 Na + 浓度达到一定量后 ,细胞质中 Na + 开始积累 ,其浓度超过液泡 ,
从而使细胞壁、细胞质和液泡形成水势梯度 ,造成细胞内水分大量外渗 ,导致细胞内代谢严重
破坏 ,这可能是高 NaCl 对珠眉海棠苹果形成盐害的主要原因。从本实验我们体会到 ,在用能
谱测液泡内沉积物中 Na + 相对含量时 ,多测几点更为准确。
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LOCALIZATION OF Na + IN THISSUES OF Malus zumi UNDER NaCl STRESS
ZHA Ren2ming 　XU Xue2feng 　HAN Zhen2hai
( Institute for Horticultural Plants , College of Horticultural Sciences , China Agricultural University , Beijing 　100094)
ABSTRACT :Solution culture was used in this experiment to observe Na + localization in epidermis
cells of M. zumi under NaCl stress. The results showed that at a certain NaCl range , Na + concen2
trations in root were higher than that in the above2ground parts , indicating that the roots had a
re2absorption effect on Na + ,and this is probably one of salt tolerance mechanisms of M . zumi .
When NaCl concentration being much higher a great accummulation of Na + in root or leaves was
observed , indicating that the plant had been damaged by NaCl due to massive Na + accummulation
in cytoplasm and apprent free space.
Key words :NaCl stress ; Malus zumi ; Na + localization ; re2absorption effect
822 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2001 ,14 (4) :224～228