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Effects of NaCl stress on substances linked to osmotic adjustment and on photosynthetic physiology of Melilotoides ruthenica in the seedling stage

不同NaCl胁迫对苗期扁蓿豆渗透调节物质及光合生理的影响



全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫20150511 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
姚佳,刘信宝,崔鑫,李志华.不同NaCl胁迫对苗期扁蓿豆渗透调节物质及光合生理的影响.草业学报,2015,24(5):9199.
YaoJ,LiuXB,CuiX,LiZH.EffectsofNaClstressonsubstanceslinkedtoosmoticadjustmentandonphotosyntheticphysiologyof犕犲犾犻犾狅狋狅犻犱犲狊
狉狌狋犺犲狀犻犮犪intheseedlingstage.ActaPrataculturaeSinica,2015,24(5):9199.
不同犖犪犆犾胁迫对苗期扁蓿豆渗透
调节物质及光合生理的影响
姚佳,刘信宝,崔鑫,李志华
(南京农业大学动物科技学院,江苏 南京210095)
摘要:采用盆栽法研究不同浓度NaCl(0,50,100,150,200,250,300mmol/L)胁迫对扁蓿豆苗期有机渗透调节
物质及光合参数的影响。结果表明,相同胁迫天数下,随盐浓度的升高。扁蓿豆可溶性蛋白含量、可溶性糖含量呈
降低趋势,脯氨酸含量呈升高趋势。各个观测期和浓度之间存在差异,胁迫第7和14天,300mmol/L浓度下可溶
性蛋白含量显著低于对照(犘<0.05);胁迫第7,14和21天,50~100mmol/L浓度下,可溶性糖含量明显高于对
照,但胁迫第28天,250~300mmol/L浓度处理显著低于对照(犘<0.05)。胁迫第7天,150~300mmol/L浓度处
理、胁迫第14天,200~300mmol/L浓度处理、胁迫第21天,250~300mmol/L浓度处理扁蓿豆脯氨酸含量均分
别显著高于对照及其他处理(犘<0.05)。可见,盐胁迫下,扁蓿豆产生的3种渗透调节物质调节方式不同,盐胁迫
对扁蓿豆幼苗的抑制程度与盐浓度、胁迫时间呈正比。不同的胁迫浓度和胁迫时间,扁蓿豆3个观测期光合参数
变化不尽相同。胁迫第14天,叶片净光合速率(犘n)、蒸腾速率(犜r)、气孔导度(犌s)和胞间CO2 浓度(犆i)随盐浓度
的升高呈先上升后降低的趋势。50~100mmol/L浓度处理犘n、犜r和犌s显著高于对照,但300mmol/L浓度处理
犘n 和犜r显著低于对照及其他处理(犘<0.05)。胁迫第28天,4个光合参数随盐浓度的升高而降低。叶片气孔限
制值(犔s)和水分利用效率(WUE)在胁迫14和28d时,变化规律一致,随盐浓度的升高呈上升趋势。
关键词:扁蓿豆;盐胁迫;光合生理;渗透调节  
犈犳犳犲犮狋狊狅犳犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊狅狀狊狌犫狊狋犪狀犮犲狊犾犻狀犽犲犱狋狅狅狊犿狅狋犻犮犪犱犼狌狊狋犿犲狀狋犪狀犱狅狀狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狋犻犮
狆犺狔狊犻狅犾狅犵狔狅犳犕犲犾犻犾狅狋狅犻犱犲狊狉狌狋犺犲狀犻犮犪犻狀狋犺犲狊犲犲犱犾犻狀犵狊狋犪犵犲
YAOJia,LIUXinBao,CUIXin,LIZhiHua
犃狀犻犿犪犾犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔犆狅犾犾犲犵犲狅犳犖犪狀犼犻狀犵犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔,犖犪狀犼犻狀犵210095,犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:TheeffectsofvariouslevelsofNaClstress[0(control),50,100,150,200,250,300mmol/L]on
theosmoticadjustmentmattersandphotosyntheticphysiologyof犕犲犾犻犾狅狋狅犻犱犲狊狉狌狋犺犲狀犻犮犪seedlingswereinvesti
gatedinpotexperiments.SolubleproteinandsugarcontentsofseedlingsdecreasedwithincreasingNaClcon
centration.However,prolinecontentincreasedwithincreasedNaClconcentration.Thecontentsofsoluble
protein,sugars,andprolinedifferedunderdifferentsaltconcentrationsandstressexposuretimes.Onthe7th
dayand14thdayafterimposingstress,solubleproteincontentsofseedlingsexposedto300mmol/LNaClcon
centrationsweresignificantlylowerthanthoseofcontrols(犘<0.05).Onthe7th,14thand21stdayafterimpos
ingstress,solublesugarcontentsofseedlingsexposedto50or100mmol/LNaClconcentrationwerehigher
第24卷 第5期
Vol.24,No.5
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
2015年5月
May,2015
收稿日期:20140304;改回日期:20140902
基金项目:“十二五”农村领域国家科技计划项目(2011BAD17B03)资助。
作者简介:姚佳(1987),女,云南玉溪人,在读硕士。Email:freeyj2013@163.com
通讯作者Correspondingauthor.Email:lizhihua@njau.edu.cn
thanthoseofthecontrols,whileon28thdayafterstress,solublesugarcontentsofseedlingsexposedto250or
300mmol/LNaClconcentrationsweresignificantlylowerthanthoseofthecontrols(犘<0.05).Onthe7thday
afterimposingstress(150-300mmol/LNaCl),the14thdayafterimposingstress(200-300mmol/LNaCl)
andonthe28thdayafterimposingstress(250or300mmol/LNaCl),theprolinecontentwassignificantly
higherthanthatofthecontrolandothertreatments(犘<0.05).Henceundersaltstress,threeindicatorsof
osmoticadjustmenthaddifferenttimesignatures.WithincreasesinbothNaClconcentrationandstressexpo
suretime,thephysicaldamageto犕.狉狌狋犺犲狀犻犮犪seedlingsbecamemoreserious,whilephotosyntheticparame
tersvariedwithNaClconcentrationandstressexposuretime.Onthe14thdayafterimposingstress,photosyn
theticrate(犘n),transpirationrate(犜r),stomatalconductance(Gs)andintercelularCO2concentration(犆i)
increasedatlow,anddecreasedathighsaltconcentration.犘n,犜r,and犌sofseedlingsunder50-100mmol/L
concentrationsweresignificantlyhigherthanthoseofcontrolplants,while犘nand犜rofseedlingsunder300
mmol/Lweresignificantlylowerthanthoseofcontrolplantsandofothertreatments(犘<0.05).On28thday
afterimposingstress,犘n,犜r,犌sand犆iweredecreasedwithincreasingofsaltconcentrations.Onthe14thand
28thdaysafterimposingstress,stomatallimitation(犔s)andwateruseefficiency(WUE)increasedwithin
creasingNaClconcentration.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犕犲犾犻犾狅狋狅犻犱犲狊狉狌狋犺犲狀犻犮犪;saltstress;osmosisadjustment;photosyntheticphysiology
土壤盐渍化严重影响了农业生产和生态环境,已是一个全球性难题[1]。我国盐渍化土地具有分布广,面积大
的特点,盐渍化面积高达0.35亿hm2[2],如果能进行科学合理的开发和利用,将会带来巨大的社会、经济和生态
价值[3]。顾峰雪等[4]多年研究证实,以生物措施对盐渍化的治理最为有效且可治本。在盐渍地上种植碱茅
(犘狌犮犮犻狀犲犾犾犻犪犱犻狊狋犪狀狊)能够明显改善盐渍化土壤的结构,降低土壤表层盐分含量,提高土壤的保肥和供肥能力,促
进后茬牧草的生长与优质高产[5]。李富宽等[6]研究发现盐渍化土地上种植苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪)可增加土壤
氮肥,获得高产牧草。赵芸晨和秦嘉海[7]研究老芒麦(犈犾狔犿狌狊狊犻犫犻狉犻犮狌狊)、扁穗冰草(犃犵狉狅狆狔狉狅狀犮狉犻狊狋犪狋狌犿)两种
优质牧草对河西走廊盐渍化土壤改土培肥的效应,得出两种牧草对盐渍化土壤均有一定的改良效果。
扁蓿豆(犕犲犾犻犾狅狋狅犻犱犲狊狉狌狋犺犲狀犻犮犪)为多年生豆科苜蓿属植物,又名花苜蓿、野苜蓿、扁豆草等,具有营养价值
高,适口性好,耐寒,耐旱,耐贫瘠,耐盐碱等优点,是一种优质的蛋白质饲料[8]。在黑钙土、栗钙土和中度盐碱土
上均能良好生长。近年来,有关扁蓿豆的研究已取得了一定的进展,前人对扁蓿豆的研究主要集中于种质资源和
生态型的研究,但对扁蓿豆抗性生理的研究还十分薄弱,且集中于抗寒、抗旱生理的研究[9]。李鸿雁等[10]提出遗
传多样性的量化与分类是收集和利用种质资源的重要前提,运用SSR和ISSR技术分析了3种扁蓿豆种质资源
的遗传多样性。李志勇[11]和宁红梅[12]通过研究扁蓿豆种质资源遗传多样性,揭示了扁蓿豆种质资源的遗传多
样性水平及遗传结构,并对野生扁蓿豆种质资源进行了鉴定与评价。张宇等[13]从基因水平揭示了扁蓿豆的抗寒
机理,为苜蓿属牧草的抗寒育种研究提供理论依据。石凤翎等[14]通过分析扁蓿豆叶片的抗旱形态解剖结构,筛
选出抗旱性较强的品种。崔秀妹等[15]在前人的基础上研究不同水分梯度胁迫下,外施水杨酸对扁蓿豆抗旱的调
控作用。盐胁迫可引起植物多方面的生理生化反应,如降低细胞水势,改变离子分配与运输,降低光合速率等。
在盐碱胁迫下,植物体由于大量失水而产生渗透胁迫,植物细胞的渗透调节作用是植物适应环境,提高抗性的基
础[16]。光合作用是植物生长发育过程中物质和能量的来源,是植物生长发育的基础[17]。同时,一般认为渗透胁
迫可能是盐胁迫抑制植物光合作用的原因之一,即盐胁迫导致叶片水势及气孔导度降低,阻碍CO2 进入光合细
胞,而抑制光合作用[18]。因此,研究盐害对扁蓿豆渗透调节及光合作用的影响对其抗盐性机理的深入研究具有
重要意义。本试验在南京高温、高湿条件下就不同浓度NaCl对苗期扁蓿豆渗透调节物质及光合生理的影响进
行了研究,初步探讨扁蓿豆的耐盐机制,旨在为扁蓿豆耐盐机制的深入研究提供基础数据,并为今后开发扁蓿豆
种质资源应用于江苏沿海滩涂改良和利用提供理论参考。
29 草 业 学 报 第24卷
1 材料与方法
1.1 试验地概况
盆栽试验于2013年5-7月在南京农业大学牌楼试验基地的大棚内进行。南京属亚热带季风湿润气候区,
雨热同季,试验期间,大棚内月平均气温大于30℃,月平均湿度大于60%。
1.2 试验材料
扁蓿豆品种为‘土默特’,由中国农业科学院草原研究所提供。扁蓿豆种子硬实率较高,为了提高出苗率,播
种前采用砂纸打磨的方法破除硬实,处理后扁蓿豆发芽率为93.41%。盆钵规格为上径35cm×下径20cm×高
24cm。培养基质为蛭石,维持植株生长的养分为1/2Hoagland营养液。所用盐处理为分析纯NaCl。
1.3 试验设计与方法
1.3.1 幼苗培养  2013年5月3日进行播种,在盆底垫两层纱布,确保基质不外渗,用台秤称取等量的蛭石
装入盆钵中。选取大小均等,籽粒饱满的扁蓿豆种子进行播种,5次重复,共播种35盆,每盆80粒。隔天定量浇
水,出苗两周后浇灌等量的1/2Hoagland营养液,三叶龄间苗,每盆定苗40株。
1.3.2 盐胁迫处理  于6月13日开始盐胁迫。盐浓度梯度为S0(0mmol/L)、S50(50mmol/L)、S100(100
mmol/L)、S150(150mmol/L)、S200(200mmol/L)、S250(250mmol/L)、S300(300mmol/L),NaCl质量分数分别
为0,0.29%,0.59%,0.88%,1.17%,1.46%,1.76%。把同一盐浓度处理的盆钵放入对应周转箱中培养,每个
周转箱中加入4L1/2Hoagland营养液和不同浓度NaCl溶液,标记液面高度,每天观察补充水分,保持盐浓度
不变,7d换1次培养液。分别在盐处理7,14,21,28d后采样,并测定各处理天数对应的可溶性糖、可溶性蛋白
和脯氨酸的含量。
1.4 测定项目及方法
1.4.1 生理指标的测定  采集同一生长部位完全展开的叶片,放入冰盒保存,同时进行生理指标的测定。可
溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G250染色法测定[19];可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[19];游离脯氨酸含量采
用酸性茚三酮比色法测定[19]。
1.4.2 光合指标的测定  分别于盐胁迫0,14,28d,选择晴朗无云的天气进行测定。测量时间为上午9:00-
12:00,每盆选4株同一生长部位完全展开的叶片各1片,并测定出叶片的叶面积,用Li6400(LiCOR,USA)便
携式光合仪测定叶片光合速率(犘n,μmolCO2/m
2·s)、蒸腾速率(犜r,mmolH2O/m2·s)、气孔导度(犌s,mmol
H2O/m2·s)、胞间CO2 浓度(犆i,μmolCO2/mol)。气孔限制值(犔s)由公式1-犆i/犆a 计算,叶片水分利用效率
(WUE,μmolCO2/mmol)由公式犠犝犈=犘n/犜r计算。
1.5 数据处理与统计分析
利用Excel2003和SPSS20.0软件进行实验数据的统计与分析。
2 结果与分析
2.1 NaCl胁迫对扁蓿豆可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量的影响
2.1.1 可溶性蛋白  同一胁迫天数下,扁蓿豆可溶性蛋白含量随盐浓度的增加总体呈降低的趋势,但各个观
测期的变化规律不同(表1)。胁迫第7天,S300处理扁蓿豆可溶性蛋白含量与对照S0相比显著降低47.09%;胁
迫第14天,S100、S150处理可溶性蛋白含量高于对照;胁迫第21天,S100、S150处理可溶性蛋白含量高于对照,但S300
处理可溶性蛋白含量显著低于S0~S150处理;胁迫第28天,各浓度处理与对照相比差异均不显著。同一盐浓度
下,S200~S300处理第28天可溶性蛋白显著高于第7天。
2.1.2 可溶性糖  胁迫第14,21,28天,扁蓿豆可溶性糖含量随盐浓度的增加呈降低趋势(表1)。胁迫第7
和14天,S50处理可溶性糖含量明显高于对照及其他处理;胁迫第21天,S50处理可溶性糖含量显著高于对照,S300
处理显著低于S50~S200处理;胁迫第28天,S250和S300处理可溶性糖含量显著低于对照,S300处理与对照相比降低
31.25%。同一盐浓度下,随胁迫天数的增加,S100~S250处理胁迫第28天可溶性糖含量显著高于第7天。可溶性
糖含量呈曲折上升的趋势,增长比例依次为42.96%,57.69%,209.52%,212.30%,100.38%。
39第5期 姚佳 等:不同NaCl胁迫对苗期扁蓿豆渗透调节物质及光合生理的影响
表1 不同浓度犖犪犆犾胁迫对扁蓿豆可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量的影响
犜犪犫犾犲1 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊狅狀狊狅犾狌犫犾犲狆狉狅狋犲犻狀犮狅狀狋犲狀狋,狊狅犾狌犫犾犲狊狌犵犪狉犮狅狀狋犲狀狋犪狀犱狆狉狅犾犻狀犲
犮狅狀狋犲狀狋犻狀狊犲犲犱犾犻狀犵狊狅犳犕犲犾犻犾狅狋狅犻犱犲狊狉狌狋犺犲狀犻犮犪
指标
Index
天数
Days(d)
S0 S50 S100 S150 S200 S250 S300
可溶性蛋白含量 7 19.62±2.15bcde 18.12±0.88bcdef 19.05±0.94bcde 16.51±1.96defg 13.73±2.20efgh 17.20±1.61defg 10.38±1.13h
Solubleprotein 14 19.64±2.37bcde 19.43±1.33bcde 22.58±1.66abc 22.95±3.52abc 19.36±0.63bcde 19.69±1.09bcde 11.77±1.27gh
content 21 17.59±0.68bcde 19.16±2.62bcde 18.74±1.18bcde 19.75±0.66abcd 17.38±0.33bcdefg17.93±1.38bcdef 13.06±2.53fgh
(mg/gFW) 28 22.97±1.94abc 25.57±3.52a 22.31±1.29abcd 21.94±0.93abcd 23.32±1.95ab 22.61±1.57abc 21.21±1.03abcd
可溶性糖含量 7 2.89±0.32fghij 4.19±0.31cdefgh 3.64±0.06defghi 2.31±0.26ij 1.87±0.62j 2.66±0.14ghij 3.70±0.26defghi
Solublesugar 14 4.45±0.17bcdefg4.50±0.50bcdef 4.48±0.30bcdefg 4.43±0.23bcdefg 3.46±0.06efghij 3.04±0.04fghij 3.56±0.58defghij
content 21 3.81±0.07defghi6.16±1.51ab 4.37±0.71bcdefg 5.05±0.73bcde 4.52±0.43bcdef 3.72±0.72defghi 2.41±0.38hij
(mg/gFW) 28 7.20±0.64a 5.99±0.53ab 5.74±0.21abc 7.15±0.59a 5.84±0.62abc 5.33±0.55bc 4.95±0.61bcde
脯氨酸含量 7 45.54±6.61o 61.00±1.67mno 78.39±0.74kl 151.96±4.74e 143.97±5.91ef 132.48±5.04fg 139.79±2.51efg
Prolinecontent 14 67.82±1.69lmn 53.57±2.94no 54.80±3.55no 81.72±3.79kl 105.62±3.20ij 123.86±1.69gh 179.41±4.48d
(μg/gFW) 21 137.78±8.07efg 112.61±7.48hi 135.24±1.79fg 151.93±8.87e 176.46±5.42d 199.10±9.60c 226.27±6.18b
28 76.03±7.45lm 76.89±1.33l 93.17±4.13jk 104.17±3.76ij 275.93±4.05a 281.87±6.27a 280.44±6.54a
 注:不同小写字母表示不同胁迫时间和浓度下差异显著(犘<0.05).
 Note:Differentsmallettersindicatesignificantdifferencesamongtreatmentgroupswithdifferentstressdaysunderthedifferentsaltconcentration
at0.05level.
2.1.3 脯氨酸 同一胁迫天数下,扁蓿豆脯氨酸含量随盐浓度的增加而增加(表1)。胁迫第7天,S100~S300处
理的脯氨酸含量显著高于对照;胁迫第14天,S200~S300处理显著高于对照及其他处理,S300处理是对照的2.65
倍;胁迫第21天,S200~S300处理显著高于对照;胁迫第28天,S100~S300处理显著高于对照及其他处理,S300处理
脯氨酸含量是对照的3.69倍。比较同一盐浓度不同观测期扁蓿豆脯氨酸含量变化发现,低浓度盐处理S50~
S150,脯氨酸含量在4个观测期之间表现出降低-升高-降低的起伏变化,即第21天的脯氨酸含量显著高于7,
14和28d。高浓度盐S300处理下,脯氨酸含量依次递增,28d的脯氨酸含量显著高于7,14和21d。
2.2 NaCl胁迫对扁蓿豆光合特性的影响
2.2.1 光合速率(犘n)  同一胁迫天数下,随盐浓度的增加,扁蓿豆光合速率总体呈降低趋势(图1)。胁迫第
0天,各浓度处理的光合速率基本一致;胁迫第14天,S300处理的光合速率显著小于对照(S0)及其他处理,但S50、
S100、S150处理光合速率明显高于对照(S0);胁迫第28天,S100~S300处理扁蓿豆的光合速率显著低于对照,且下降
幅度逐渐增大,分别为25.10%,30.35%,30.48%和41.47%。同一盐浓度下,随胁迫天数的增加,扁蓿豆光合速
率变化规律基本一致。S100~S250处理下,28d的光合速率显著低于0和14d。
2.2.2 蒸腾速率(犜r)  同一胁迫天数下,胁迫0d时叶片,扁蓿豆各浓度处理的蒸腾速率差异不显著;胁迫14
d时,蒸腾速率表现出先升高后降低的趋势,S50、S100处理显著大于对照,S200~S300处理显著低于对照及其他处
理;胁迫28d,扁蓿豆蒸腾速率随盐浓度的增加而显著降低,S150~S300处理与对照相比分别降低41.04%,
48.21%,58.43%和62.95%(图2)。同一盐浓度下,扁蓿豆蒸腾速率随胁迫天数的增加变化不同。S50、S100处
理,14d的蒸腾速率显著高于0和28d,S100~S300处理,第28天蒸腾速率显著低于0d。
2.2.3 气孔导度(犌s)  同一胁迫天数下,扁蓿豆各处理气孔导度变化不一致(图3)。胁迫0d时,各浓度处理
气孔导度值与对照差异不显著;胁迫第14天,S50、S100处理的气孔导度显著高于对照;胁迫第28天,S250和S300处
理气孔导度显著低于对照,且分别降低28.57%和38.10%。同一盐浓度下,S50、S100处理第14天的气孔导度显
著高于0和28d;S250、S300处理第28天气孔导度显著低于0和14d,且S150~S300处理随胁迫时间的增加,气孔导
度分别降低5.26%,5.56%,21.05%和31.58%。
2.2.4 胞间CO2 浓度(犆i)  同一胁迫天数下,随盐浓度的增加,扁蓿豆胞间CO2 浓度总体为下降趋势(图
4)。胁迫0d时,各处理胞间CO2 浓度值与对照差异不显著;胁迫第14天,S50处理胞间CO2 浓度显著高于对
49 草 业 学 报 第24卷
照;胁迫第28天,S100~S300处理显著低于对照。同一盐浓度水平下,S50处理下14和28d的胞间CO2 浓度值显
著高于0d,但S200~S300处理下14和28d的胞间CO2 浓度值显著低于0d。
2.2.5 气孔限制值(犔s)  同一胁迫天数下,随盐浓度的增加,扁蓿豆气孔限制值有增大的趋势(图5)。胁迫0
d时,各处理气孔限制值与对照相比差异不显著;胁迫第14天,S150~S300处理与对照相比差异均显著,且与对照
相比依次增加69.57%,100.00%,121.74%和152.17%。胁迫第28天,扁蓿豆气孔限制值变化规律与第14天
趋势一致。同一盐浓度下,随胁迫天数的增加,S100~S300处理,28d的气孔限制值显著大于0d;S150、S250、S300处
理下,3个观测期气孔限制值差异均显著。
图1 不同浓度犖犪犆犾胁迫对扁蓿豆净光合速率的影响
犉犻犵.1 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊狅狀狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狊犻狊
狉犪狋犲(犘狀)狅犳犕.狉狌狋犺犲狀犻犮犪
图2 不同浓度犖犪犆犾胁迫对扁蓿豆蒸腾速率的影响
犉犻犵.2 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊狅狀狋狉犪狀狊狆犻狉犪狋犻狅狀
狉犪狋犲(犜狉)狅犳犕.狉狌狋犺犲狀犻犮犪
 不同小写字母表示不同胁迫时间和浓度下差异显著(犘<0.05),下同。Differentsmallettersindicatesignificantdifferencesamongtreatment
groupswithdifferentstressdaysunderthedifferentsaltconcentrationat0.05level,thesamebelow.
图3 不同浓度犖犪犆犾胁迫对扁蓿豆气孔导度的影响
犉犻犵.3 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊狅狀狊狋狅犿犪狋犪犾
犮狅狀犱狌犮狋犪狀犮犲(犌狊)狅犳犕.狉狌狋犺犲狀犻犮犪 
图4 不同浓度犖犪犆犾胁迫对扁蓿豆胞间犆犗2 浓度的影响
犉犻犵.4 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊狅狀犻狀狋犲狉犮犲犾狌犾犪狉犆犗2
犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀(犆犻)狅犳犕.狉狌狋犺犲狀犻犮犪 
图5 不同浓度犖犪犆犾胁迫对扁蓿豆气孔限制值的影响
犉犻犵.5 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊狅狀狊狋狅犿犪狋犪犾
犾犻犿犻狋犪狋犻狅狀(犔狊)狅犳犕.狉狌狋犺犲狀犻犮犪
 
图6 不同浓度犖犪犆犾胁迫对扁蓿豆水分利用效率的影响
犉犻犵.6 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊狅狀狑犪狋犲狉狌狊犲
犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔(犠犝犈)狅犳犕.狉狌狋犺犲狀犻犮犪
 
59第5期 姚佳 等:不同NaCl胁迫对苗期扁蓿豆渗透调节物质及光合生理的影响
2.2.6 水分利用效率(WUE)  同一胁迫天数下,随盐浓度的增加,扁蓿豆水分利用效率呈上升趋势(图6)。
胁迫0d时,各处理水分利用效率差异不显著;胁迫第14天,S250和S300处理水分利用效率显著高于对照及其他处
理,且与对照相比分别提高54.68%和73.40%;胁迫第28天,仅有S250、S300处理显著高于对照,与对照相比分别
提高67.54%和59.69%。同一盐浓度,S250、S300处理下,14和28d水分利用效率显著高于0d。
3 讨论
3.1 NaCl胁迫对扁蓿豆可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量的影响
渗透调节被认为是植物在盐碱胁迫下抵抗盐伤害的重要且有效的耐盐机理。研究不同植物种的渗透调节机
理,对改进植物耐盐性有重要作用[20]。这种作用主要表现为抑制植物细胞在盐胁迫下的渗透失衡[21],稳定亚细
胞组织及清除抗氧化系统[22]。游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白是植物体内重要的渗透调节物质[23]。可溶性
蛋白具有较强的亲水性,它能明显增强细胞的持水力,而可溶性蛋白含量的增加可以束缚更多的水分,降低细胞
渗透势。同时,肖强等[24]研究得出可溶性蛋白含量与植物体内新陈代谢相关,盐胁迫可使细胞中蛋白质的合成
代谢增强,合成蛋白质,以降低细胞的渗透势。本研究中,扁蓿豆叶片可溶性蛋白含量总体随盐浓度的提高而降
低,胁迫7和14d,S300处理可溶性蛋白含量显著低于对照及其他处理,但胁迫14和21d,S50、S100处理可溶性蛋
白含量高于对照,与方志红和董宽虎[25]研究NaCl胁迫对碱蒿(犃狉狋犲犿犻狊犻犪犮狀犲狋犺犻犳狅犾犻犪)可溶性蛋白含量的影响结
果一致,即可溶性蛋白含量在低浓度胁迫下高于对照,随着NaCl质量分数的提高而降低。低浓度盐胁迫下,扁
蓿豆可溶性蛋白含量增加,这可能是机体对盐环境适应的表现,而高浓度盐胁迫导致了蛋白质的降解。胁迫第
28天,扁蓿豆各浓度胁迫下的可溶性蛋白含量与对照相比差异不显著,证明盐胁迫能诱导机体产生新的蛋白,增
加了可溶性蛋白含量,有利于提高扁蓿豆的耐盐性。肖雯等[26]研究证实可溶性糖是非盐生植物的重要渗透调节
剂。冯毓琴等[27]研究得出可溶性糖是逆境条件下植物的主要渗透调节剂,可以作为逆境下能量储存的一种形
式,同时研究表明[2829],在逆境胁迫下,植物积累的可溶性糖越多,其抗逆性就越强。本研究中扁蓿豆胁迫7,14,
21d后,叶片可溶性糖含量在中浓度(50~150mmol/L)盐浓度胁迫时积累较多,明显高于对照,这可能与扁蓿豆
抗盐性增强有关。随胁迫浓度和时间的增加,可溶性糖含量逐渐减小,在高浓度(300mmol/L)盐胁迫下,可溶性
糖含量显著低于对照。李源等[30]研究认为脯氨酸积累的快慢能体现植物对盐胁迫反应的敏感程度,而脯氨酸含
量的高低不能反映其耐盐程度。而汪贵斌和曹福亮[31]研究发现脯氨酸含量的提高是植物在逆境条件下的自卫
反应之一,细胞脯氨酸含量增加,维持了细胞的膨压,同时可以保护酶和膜系统免受毒害。本研究中,扁蓿豆叶片
脯氨酸含量随盐浓度的增加而增加,高浓度胁迫促进了脯氨酸的大量积累,且随着胁迫时间的延长,积累越多。
张永锋等[16]研究发现随盐碱胁迫的增加,苗期紫花苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪)叶片中脯氨酸含量呈升高趋势,且随
着胁迫时间的延长,各处理下的脯氨酸含量总体变化也呈升高趋势,本研究结果与其一致。
3.2 NaCl胁迫对扁蓿豆光合特性的影响
光合作用是植物进行生命活动的基础,所以研究盐胁迫下光合作用的响应,对扁蓿豆抗逆性研究具有重要的
意义。研究表明,盐胁迫既可以直接影响植物的生长[3233],也可以通过抑制为其生长提供物质基础的光合作用而
间接影响植物生长,且盐度越大,作用时间越长越明显[34]。Munns[35]认为盐胁迫引起的光合作用下降是因为盐
分造成植物生长势减弱,从而降低单株植物的光合作用面积。本研究得出,胁迫早期,低盐胁迫下扁蓿豆净光合
速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2 均高于对照,随着胁迫时间及盐浓度的增加而显著降低。原因可能是短期
胁迫下植物光合作用产生的能量可用于植物生长,还可用于适应盐胁迫,植物为了抵抗盐胁迫需要加快自身光合
速率[36],但随着盐浓度及处理时间延长这种适应能力下降,光合速率降低。与Kurban等[37]对豆科植物骆驼刺
(犃犾犺犪犵犻狆狊犲狌犱狅犪犾犺犪犵犻)的研究结论及Parida等[38]的研究结论一致,低盐处理使犘n和犌s升高,随着盐浓度的升
高转而出现抑制作用。王怡丹等[39]认为,光合作用降低的原因是NaCl抑制CO2 的吸收,即胞间CO2 浓度降低,
破坏叶绿体色素的平衡,降低叶绿体色素的含量,最终导致光合作用的降低。
李荣生等[40]研究表明,水分利用效率(WUE)与植物生理因子如叶水势、气孔、光合速率、蒸腾速率等有关,
且 WUE随着气孔导度下降反而上升。本研究中,扁蓿豆 WUE随胁迫时间及盐浓度的提高而显著高于对照,胁
69 草 业 学 报 第24卷
迫14和28d,S250、S300处理水分利用效率显著高于0d。研究[41]表明,在干旱生境中生长的植物具有较高的水分
利用效率,且当植物水势降低时,气孔导度降低,气孔导度值的降低可以增加植物的水分利用效率。可见,扁蓿豆
水分利用效率的增大可能与扁蓿豆具有较强的抗旱性有关[8],同时张振平等[42]研究表明,干旱胁迫下,叶片主要
通过降低其蒸腾速率来提高水分利用效率,与本实验研究结果相同。气孔限制值(犔s)主要表现为限制叶片气孔
大小及气孔开闭状态。盐胁迫下,引起植物叶片光合速率降低的自身因素主要有气孔的部分关闭导致的气孔限
制和叶肉细胞光合活性的下降导致的非气孔限制两类[43]。但有关盐胁迫对植物光合特性的影响归因于气孔因
素还是非气孔因素至今也未形成统一的认识[44]。根据Farquhar和Sharkey[45]提出的光合作用气体交换模型,
如果犘n的降低伴随着犌s和犆i的降低及犔s的升高则是气孔因素引起的,而犘n 下降伴随着犆i的升高则证明是
由叶肉细胞光合活性的降低引起的。对拟南芥(犃狉犪犫犻犱狅狆狊犻狊狋犺犪犾犻犪狀犪)[46]的研究表明,气孔因素是引起其光合速
率下降的主要原因,而对玉米(犣犲犪犿犪狔狊)的研究表明,非气孔因素导致了光合速率下降。海滨锦葵(犓狅狊狋犲犾犲狋狕
犾狔犪狏犻狉犵犻狀犻犮犪)叶片的光合速率在盐处理的初期下降,下降至最低点后又会有一定程度的回升,随着处理时间的
延长,盐浓度越高光合速率下降越明显[47]。本研究中,随胁迫浓度和胁迫时间的增加,扁蓿豆光合速率、气孔导
度、胞间CO2 浓度降低,而气孔限制值增大,表明气孔限制是扁蓿豆光合速率下降的主要原因。范方等[48]研究
盐胁迫对紫花苜蓿生长及光合生理特性得出使紫花苜蓿光合降低的主要因素有早期的气孔限制因素和后期的非
气孔限制因素,本研究结论与其有差异。这可能与不同植物或植物的不同发育阶段,其光合作用对盐胁迫的敏感
度各不相同有关。
4 结论
盐胁迫下,扁蓿豆产生的3种渗透调节物质变化规律不一致,但对其耐盐性的提高均有一定的调节作用。胁
迫早期(7,14d),可溶性蛋白对高浓度(300mmol/L)盐胁迫刺激敏感,含量显著低于对照。第7,14,21天,50~
150mmol/L处理下,可溶性糖含量明显高于对照,但第28天,250~300mmol/L处理,含量显著低于对照。胁
迫第7天,100~300mmol/L浓度处理、第14和28天,200~300mmol/L浓度处理均分别使扁蓿豆脯氨酸含量
显著高于对照及其他处理。
不同的胁迫浓度和时间,扁蓿豆3个观测期光合参数变化不尽相同,胁迫第14天,犘n、犜r、犌s、犆i随盐浓度的
升高呈先上升后降低的趋势。50~100mmol/L盐浓度犘n、犜r和犌s显著大于对照,300mmol/L浓度处理犘n和
犜r显著低于对照及其他处理。胁迫第28天,4个光合参数均随盐浓度的升高而降低。犔s和 WUE在胁迫14和
28d时,均随盐浓度的升高而升高。综合盐胁迫对6个光合参数的影响得出气孔限制是扁蓿豆光合速率下降的
主要原因。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊:
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