全 文 ：低浓度 NaCl 对玉米幼苗光合作用的影响
?
王宝增
( 廊坊师范学院生命科学学院 , 河北 廊坊 065000 )
摘要 : 以 Hoagland溶液为基础培养液 , 采用沙培法 , 研究了 0 , 5 , 10 , 20 , 30 mmol?L NaCl 对玉米 ( Zea
mays) 幼苗光合作用的影响。结果表明 , 低浓度 NaCl ( 5 , 10 mmol?L NaCl ) 处理使其叶绿素含量增加 ,
Chla?Chlb增大 , PEPCase活性提高 , 光合速率增强。说明低盐促进玉米的光合作用可能与叶绿素含量增加 ,
Chla?Chlb增大以及 PEPCase活性提高有关。
关键词 : NaCl ; 玉米 ; 光合作用
中图分类号 : Q 945 文献标识码 : A 文章编号 : 0253 - 2700 (2009) 02 - 163 - 03
Effect of Low NaCl Level on Photosynthesis
of Zea mays Seedlings
WANG Bao-Zeng
( Faculty of LifeSciences, Langfang Teacher′s College, Langfang, 065000 , China)
Abstract: Seedlings of Zea mays cultured with Hoagland nutrient solutions were treated with different low levels of NaCl
( 0 , 5 , 10 , 20 , 30 mmol?L ) . After 30 days treatment, several physiological paramaters were determined, including the
content of chlorophyll , theChla?Chlb ratio, theactivity of PEPCaseand the photosynthetic rate (Pn) . The results showed
that thecontent of chlorophyll , theChla?Chlbratio, the photosynthetic rate andthe activityof PEPCase increasedunder low
NaCl level (5 , 10 mmol?L) . It could be concluded that the rise in photosynthesis of Zea mays seedlings under low NaCl
level might be related to those changes in the physiological parameters above .
Key words: NaCl ; Zea mays; Photosynthesis
光合作用是植物生长发育的基础 , NaCl 对
光合作用的影响已有综述文章报导 ( 朱新广和张
其德 , 1999 )。目前多数研究主要集中在盐胁迫
方面 , 低浓度 NaCl 对植物的光合作用有何影响 ,
研究较少。钠在植物中的作用比较特殊 , 以前曾
有人提出钠 是 C4 植物 的必需元素 ( Brownell ,
1979) , 最近又 有人将钠 定义 为“功能元 素”
(Subbarao等 , 2003) 。本文以非盐生 C4 植物玉米
为试验材料 , 通 过 低 浓 度 NaCl 处理后相关生
理指标的变化 , 探讨低盐对玉米光合作用的影
响。
1 材料与方法
1 .1 材料培养
五月初将玉米 ( Zea mays) (沈单 10) 种子经 0 .1%
HgCl2 消毒 10 min, 自来水冲洗干净 , 播种于装有细沙的
塑料盆内。萌发后 , 每天浇灌 Hoagland培养液 (由蒸馏
水配制)。培养室的昼夜温度为 ( 28±2)℃? ( 20±2 )℃ ,
每天照光 15 h, 光强约 600μmol?m2?s。
1 .2 处理方法
幼苗长至三叶一心时 , 分别用含不同浓度 NaCl (0 ,
5 , 10 , 20 , 30 mmol?L) 的 Hoagland溶液 (由蒸馏水配制 )
进行处理 , 对照 (0) 为完全 Hoagland培养液。每天以预
定浓度的处理液浇灌 , 浇灌量为细沙持水量的三倍 , 以
云 南 植 物 研 究 2009 , 31 (2) : 163～165
Acta Botanica Yunnanica DOI : 10 .3724?SP. J . 1143 .2009.08174
? ?收稿日期 : 2008 - 09 - 16 , 2008 - 12 - 04 接受发表
作者简介 : 王宝增 (1975 - ) 男 , 硕士 , 讲师 , 主要从事植物逆境生理研究。 E-mail : Wangbz666@126 . com
保持各个处理盐浓度的恒定。处理 30 d后 , 测定相关生
理指标。
1 .3 测定方法
1 .3 .1 叶绿素含量的测定
参考张志良和瞿伟菁 (2003) 的方法。
1 .3 .2 光合速率、气孔导度及细胞间隙 CO2 浓度的测定
盐处理 30 d后 , 用 Li-6400 便携式光合作用测定仪进
行光合速率 (Pn)、气孔导度 (Gs)、细胞间隙 CO2 浓度
(Ci) 测定 , 各测定都取从顶部数第 2 片完全伸展的叶
片。测定时光强为 800μmol?m2 s, 温度为 25℃ , 相对湿
度为 40%。以上指标重复 7 次。
1 .3 .3 PEPCase活性的测定
参考吴敏贤 (1985) 的方法。
2 结果与分析
2 .1 低盐下玉米幼苗叶绿素含量和组成的变化
处理 30 d 后 , 测玉米幼苗叶绿素的含量和
组成 , 发现 5～10 mmol?L NaCl 处理的植株叶绿
素总量高于对照 , 其含量比对照分别 增加了
16 .9% ( P < 0 .05) 和 8 .1%。在叶绿素组成上 ,
低浓度 NaCl 主要影响叶绿素 a的含量和叶绿素 a
与叶绿素 b的比值 , 5 和 10 mmol?L NaCl 处理的
材料 , 叶绿素 a的含量分别比对照增加了 18 .0%
( P < 0 .05 ) 和 15 .3% ( P < 0 .05 ) , Chla?Chlb 值
也明显高于对照 ( P < 0 .05) (图 1)。
2 .2 低盐下玉米幼苗光合指标的变化
30 d后 , 低盐处理的玉米幼苗其光合速率明
显高于对照 , 5～ 10 mmol?L NaCl 处理的玉米幼
苗 , 光合速率分别是对照的 1 .33 倍 ( P < 0 .05)
和 1 .21 倍 ( P < 0 .05)。气孔导度随着盐浓度的
增加呈先升高后降低的趋势 , 10 mmol?L NaCl 处
理达最大值 , 但差异不显著 ( P > 0 .05 ) , 说明
低盐促进光合作用可能与气孔导度关系不大。就
细胞间隙 CO2 浓度而言 , 5～20 mmol?L NaCl 处理
的均低于对照 , 说明在低浓度 NaCl 处理下 , 光
合细胞对 CO2 的利用比较迅速 , 导致胞间 CO2
浓度降低。
在 5 , 10 mmol?L NaCl 处理 下 , 玉 米幼 苗
PEPCase活性分别比对照增加了 17 .3% ( P <
0 .01) 和 15 .2% ( P < 0 .05 ) , 而 20 mmol?L 处理
下 , 其活性与对照差别不大 , 为对照的 97 .9%。
由此可见 , 低浓度 NaCl 提高了玉米幼苗 PEPCase
活性 ( 图 2 )。
3 讨论
就 NaCl 与玉米幼苗光合作用的关系而言 ,
以往的研究主要集中在高浓度 NaCl 对其抑制的
机理方面 ( 郭书奎和赵可夫 , 2001; 王丽燕和赵
可夫 , 2005)。玉米属于 C4 植物 , 而钠对于 C4 植
物的特殊作用使得人们有必要从另一个角度来探
讨二者之间的关系。
从表 观 上 看 , 低 浓 度 NaCl 处 理 ( 5 , 10
mmol?L NaCl) 的玉米幼苗 , 叶片伸展良好 , 长势
要好于对照。同时 , 叶片叶绿素含量也明显高于
对照 ( 图 1 )。叶绿素含量增加 , 则光能的吸收、
图 1 低浓度 NaCl 对玉米叶绿素含量及 Chla?Chalb 的影响
( Chla: 叶绿素 a; Chlb: 叶绿素 b; Chl : 叶绿素总量 ; 图中数据为平均数±标准差 , n= 7 )
Fig . 1 Effect of low NaCl level on chlorophyll content and Chla?Chalb ratio of Zea mays
(Chla: chlorophyll a; Chlb: chlorophyll b; Chl : the total chlorophyll; Thevalue is mean ±SD, n= 7)
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图 2 低浓度 NaCl 对玉米光合指标的影响 (图中数据为平均数±标准差 , n= 7)
Fig . 2 Effect of low NaCl level on photosynthetic parameters of Zea mays (The value is mean ±SD, n= 7 )
传递与转化加强 , 进而导致光合作用强度的提
高。低钠盐处理增加植物叶绿素含量以前也有报
道 (邹邦基 , 1980; Munns 等 , 1986) , 其原因目
前尚不清楚。但 Matoh and Murata ( 1990) 认为钠
有利于植物叶绿 素的合成。另 外 , 在低 浓度
NaCl 处理下 ( 5、10 mmol?L NaCl ) , Chla?Chlb 要
高于对照 ( 图 1 )。Chla?Chlb 的比值代表类囊体
的垛叠程度 , 类囊体的垛叠程度越小 , 光抑制越
强 ( Eva-Mari 等 , 1993 ) , 低盐处理下 Chla?Chlb
比值的增大 , 意味着类囊体垛叠程度的提高 , 光
抑制减弱 , 从而提高了光合速率。
从图 2 可以看出 , 在 5～10 mmol?L NaCl 处理
下 , 玉米叶片的光合速率高于对照 , 叶肉细胞间
隙 CO2 浓度低于对照 , 气孔导度在该盐浓度处
理下虽有增大的趋势 , 但差异不显著 , 说明低盐
下玉米光合速率的增大可能与气孔因素无关。再
结合 PEPCase 活性变化 , 该酶在低浓度 NaCl 处
理下活性增大。作为 C4 植物光合途径的关键酶 ,
PEPCase活性增大可以提高 CO2 的初始固定效
率 , 为碳同化提供充足的原料 , 说明低盐下玉米
光合速率的增大与叶肉细胞的光合活性增强有
关。此外 , 还有证据表明 ( Brownell 等 , 1996 ) ,
在 C4 途径中 , 钠参与了将丙酮酸转化成 PEP 的
各个过程 , 例如将丙酮酸运输到叶肉细胞的叶绿
体 , 为丙酮酸运输及其转化成 PEP提供能量等。
综上所述 , 低浓度 NaCl 促进了玉米的光合
作用。但需要指出的是 , 不同的 C4 植物对钠的
需要量是不同的 , 超过了一定浓度 , 便会导致盐
害。
〔参 考 文 献〕
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5612 期 王宝增 : 低浓度 NaCl 对玉米幼苗光合作用的影响