全 文 ：武汉植物学研究 , 一
星星草耐盐碱生理机制的初步研究
’
孙国荣 阎秀峰” 肖 玮
哈尔滨师范大学生物系 哈尔滨
提 要 对盐碱胁迫下星星草幼苗光合特性 、 蒸腾速率 、 水分利用效率 、 电解质外渗率 、
和 含量 、 可溶性盐含量 、 游离脯氨酸含量和可溶性糖含量的研究结果表明 , 在低浓度盐碱
胁迫下 , 星星草幼苗的抗盐碱性是 以其具有一定的耐盐光合蒸腾特性 , 和较强的渗透调节能
力为基础 的
。
关键词 星星草幼苗 , 盐碱胁迫 , 渗透调节 , 光合蒸腾特性
改良盐碱地的途径很多 , 现在普遍认为 , 筛选利用耐盐植物种和品种的生物措施是 比
较经济有效的方法
。 星星草 “ 口 是一种盐碱耐性较强的禾本科牧草 ,
近年来经人工种植用于改 良碱化草地效果 良好 , 在黑龙江等地有一定面积的应用 〔‘
’ 〕, 但
有关星星草在盐碱胁迫下的反应和抗性研究甚少 。 一般认为禾本科牧草在发芽期和苗期
对盐分最为敏感 〔
’‘ , , 而且有关研究较多 〔 一 。 但这些研究多是以中性盐 作为胁迫
的 , 对碱性盐涉及甚少 〔‘
’ 〕 , 而对星星草应用最多的松嫩草地的盐碱土就是 以 和
。 为主要成分的 。 因此 , 我们以模拟松嫩草地碱化土壤离子组成配制的混合盐溶液
处理星星草幼苗 , 对星星草幼苗抗盐碱生理机制进行初步研究 。
材料与方法
实验材料 星星草种子于当年采集于肇州县草原试验场 。
材料培养及处理 用直径 的塑料盆装满珍珠岩 , 加注 培养液至珍珠
岩表面湿润 , 将星星草种子均匀地播撒在其上 , 于 人工气候箱中培养 , 昼 夜温度为
, 光照 , 相对湿度 。 待幼苗长至二叶期时 , 用模拟松嫩草地碱化土壤离子
组成配制的不 同浓度混合盐溶液 由 一 、 一 、 一 、 一 、 、 一 、 , 等离子组
成 处理 , 后测定各项生理指标 。
光合强度 、 蒸腾强度 、 水分利用效率和气孔导度测定参照前文 〔‘。〕。 由于较低盐胁迫会
收稿 日 一 一 , 修回 日
一 一 。 第一作者 男 , 岁 , 副教授 硕士
。
, 黑龙江省 自然科学基金 、 黑龙江省青年计划基金和蔡火石生物科学发展基金资助项 目 。
” 阎秀峰现在东北林业大学森林植物生态学开放研究实验室工作 。
第 期 孙国荣等 星星草耐盐碱生理机制的初步研究
促进盐生植物的同化作用 〔川 , 因此用于光合强度 、 蒸腾强度 、 水分利用效率和气孔导度测
定的材料 , 采用 。、 、 、 写 、 、 的混合盐处理 电导率用 一
型电导率仪测定 〔‘ ,
’‘ 〕 十 、 含量测定采用火焰光度法 游离脯氨酸含量测定参照文献
〔 〕的方法 可溶性糖含量测定采用葱酮试剂法 。 以上每次测定重复 次 。
结果与分析
盐碱胁迫对星星草幼苗生长的影响
用模拟松嫩草地碱化土壤离子组成配制的混合盐溶液处理星星草幼苗 , 测定 了长度
和鲜重的变化 表 。 结果表明 , 星星草幼苗地上部分和地下部分长度增长的受抑制程
度 , 随盐胁迫强度的变化趋势是一致的 。盐碱胁迫对星星草幼苗长度增长的抑制作用是地
上部略强于地下部 , 而对于鲜重增长的抑制作用是地下部略强于地上部 。
表 盐胁迫对星星草幼苗生长的影响
,
盐浓度
地上部分 地下部分
长度 鲜重 株一 ’ 长度 、 鲜重 株一 ’
盐碱胁迫对星星草幼苗
膜透性的影响
由表 可见 , 浓度盐
胁迫的星星草幼苗叶片的电解
质外渗率 , 已较无盐胁迫 的有
所增加 , 说明膜透性增大 , 膜 已
受到伤害 , 尽管该浓度盐胁迫
下星星草幼苗在形态上还看不
出明显的受害症状
。
由此可见 ,
其受害表现远早于形态上的反
应 。 在 浓度以内 , 膜透性
随盐胁迫强度的变化几乎是线性正相关的 , 大约盐浓度每增加 , 电解质外渗率增加
, 而当盐胁迫增强至 时 , 膜透性的增加幅度则明显提高 。 从 到 盐
浓度 , 大约每增加 , 电解质外渗率增加 。 这表明在大于 浓度盐胁迫下 ,
星星草幼苗叶片的膜系统 已受到严重伤害 。
表 盐碱胁迫下星星草幼苗叶片外渗液的电导率
, ,
理目
盐浓度
真空渗透后电导率 · 厂 ,
玉
水煮后电导率 · 一 , ‘
相对电导率
盐碱胁迫对星星草幼苗光合特性的影响
随着胁迫强度的增加 , 星星草幼苗光合速率下降 , 但在低浓度 处却有一个 升
值 , 说明低盐碱情况下星星草幼苗的光合速率要强于无盐情况
。
类似的是气孔导度 , 但峰
武 汉 植 物 学 研 究 第 卷
值在 处 见表 。 气孔导度和光合速率有高度的相关关系 。 叶内 的浓度从另一
方面反映了光合作用 。 光合速率高则叶内 浓度低 , 反之则高 。
表 盐碱胁迫对星星草幼苗光合特性的影响
皿目
七
盐浓度
光合速率 · 一 ’ · 一 ’
气孔导度 · 一 ’ · 一 ’
叶内 浓度伽 · 厂 ’
七气夕
闷 川叫 一目 ‘ 口 ‘ 口
盐碱胁迫对星星草幼苗蒸腾作用和水分利用效率的影响
盐碱胁迫下星星草幼苗的蒸腾速率初时随盐胁迫的增强而增加 , 但是盐碱胁迫超过
一定限度 写 后则蒸腾速率迅速降低 。 水分利用效率是反映植物对逆境 , 特别是水分
胁迫和盐碱胁迫适应能力的一个指标 。 本实验中 , 盐碱胁迫下星星草幼苗的水分利
用效率最高 , 而后随胁迫增强 , 水分利用效率渐次减低 表 。
表 盐碱胁迫对星星草幼苗蒸腾作用和水分利用效率的影响
理目
‘
盐浓度 。 写
蒸腾速率 · 一 ’ · 一 ’
水分利用效率 · 一 ’
盐碱胁迫下星星草幼苗可溶性盐含量的变化
随着环境中盐胁迫强度的增加 , 星星草幼苗中可溶性盐的含量也逐渐增加 。但胁迫盐
浓度到 以后 , 盐的含量增加幅度突然增大 叱见表 , 说明幼苗已受到严重伤害 , 膜系
统功能减弱 , 盐分大量侵入 , 十 含量有类似的变化 。 在植物的生活中具有重要意义 。
低盐胁迫下 , 十 含量随胁迫强度增加而减少 , 但当胁迫超过一定限度后 , 含量则迅速
增加 , 这也是膜的功能减弱的结果 。
表 盐碱胁迫下星星草幼苗可溶性盐含盆的变化
价
项 目 盐浓度
可溶性盐含量 · 一 ’
〕
含量 · 一 ’
含量 · 一
第 期 孙国荣等 星星草耐盐碱生理机制的初步研究
盐碱胁迫下星星草幼苗游离脯氨酸和可溶性糖的累积
游离脯氨酸和可溶性糖都是重要的渗透调节物质 。 随着盐碱胁迫程度的增加 , 星星草
幼苗中游离脯氨酸和可溶性糖都增加 , 其累积程度超过一般植物 , 说明星星草幼苗在盐碱
胁迫下的渗透调节能力是很强的 , 这是星星草对盐碱具有高度耐性的原因之一 见表 。
表
项 目
盐碱胁迫下星星草幼苗游离脯氮酸和可溶性糖的累积
价
盐浓度 。
游离脯氨酸含量 · 一 ’
可溶性搪含量 写
讨论
植物抗盐碱机制实质就是 及其它离子的代谢问题 〔’‘〕。 许多耐盐植物能够对
环境中的无机离子进行选择吸收 , 对植物有利的离子吸收很多 , 而对植物生活有害的离子
则吸收很少‘ , 〕。 从 到 的盐胁迫下 表 , 星星草幼苗地上部的生长 已开始受
抑制 〔‘ , 当盐胁迫继续增强 , 超过星星草幼苗的适应能力 写 后 表 , 膜遭到彻底的
破坏 , 膜的选择性 吸收也随之消失 , 其结果是各种离子一齐涌入植物体中〔, 〕, 从而造成
和 十 离子迅速增加 。 尽管盐胁迫下星星草幼苗从外界吸收大量的无机离子和有机物
质 表 , 表 作为渗透调节物质进行渗透调节 , 以抵御盐分的胁迫作用 〔, , , 但 由于膜系
统已受到严重的伤害 , 已超出其自身调节能力的范围 。
一年生星星草植株较矮 , 植株含水量也大 , 这与其较强的蒸腾有一定关系 〔, 〕。 盐
胁迫下星星草幼苗蒸腾速率的小幅度增加 表 , 可能是幼苗较轻程度受害的表现和幼
苗适应盐胁迫的一种结果或机制 。 盐胁迫下蒸腾作用的增强在一定程度上可以加强根系
从外界环境中吸收水分的能力 , 其结果一方面能减轻细胞失水 , 保持膨压 , 维持正常生长
另一方面 , 又能通过吸收水分 , 稀释体 内被迫吸收的盐分 , 防止盐分离子对细胞的毒害作
用 。 不过当盐胁迫的强度进一步增强后 , 植株从外界吸水困难 , 这将通过一系列信息传递
导致气孔关闭 表 , 从而蒸腾作用也随之大幅度减弱 。
盐胁迫下 , 光合速率的降低有两方面原因所致 , 一是供应叶肉细胞的 减少 ,
二是叶肉细胞同化 的能力降低 〔 〕。 对于盐生植物来说 , 在没有达到相对较高的盐胁
迫时 , 同化作用不会被抑制 , 甚至在较低盐胁迫时还会被促进 〔川 , 星星草幼苗在盐胁迫下
光合速率的变化也表现这一特点 表 , 说明星星草幼苗在盐碱条件下光合特性与盐生
植物相同 。 气孔导度和光合速率均随盐胁迫的增强而下降 , 这与 和
对 八 、 ‘ , 和 八 的研究结果一致 , 说明在盐碱胁迫下
气孔导度和光合能力一起 , 共同限制着同化速率 〔,
· ’ , 。 然而 , 气孔导度与叶内 浓度的
变化在不同植物中不尽相同 。 在 中 , 叶内 浓度随盐胁迫的增加 , 其变化与
武 汉 植 物 学 研 究 第 卷
气孔导度和光合速率的变化趋势是一致的 , 叶内 浓度随盐胁迫的增加而降低 而在
。 渝 〔” 〕和星星草幼苗中的叶内 , , 浓度随盐胁迫的增强而增加 , 表明气孔失
去了对 同化能力降低的调控作用 , 高盐碱胁迫对这些植物光合作用的限制要 比在低
盐碱胁迫下的小〔” ’
。
因此 , 对于星星草幼苗而言 , 在高盐碱胁迫下光合速率降低 。 其原因
可能主要是 由于叶肉细胞同化 的能力降低所致 。
参 考 文 献
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李景信 磷素营养对星星草幼苗抗碱性的影响 草业科学
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