盐胁迫下氮素形态对油菜和水稻幼苗离子运输和分布的影响

【目的】土壤盐碱化是制约农作物产量的主要因素之一,盐胁迫影响养分运输和分布,造成植物营养失衡,导致作物发育迟缓,植株矮小,严重威胁着我国的粮食生产。在必需营养元素中,氮素是需求量最大的元素,NO-3和NH+4是植物吸收氮素的两种离子形态。植物对盐胁迫的响应受到不同形态氮素的调控,研究不同形态氮素营养下植物的耐盐机制对提高植物耐盐性及产量具有重要的意义。【方法】本文以喜硝植物油菜(Brassica napus L.)和喜铵植物水稻(Oryza sativa L.)为试验材料,采用室内营养液培养方法,研究了NO-3和NH+4对Na Cl胁迫下油菜及水稻苗期生长状况、对Na+运输和积累的影响,以对照与盐胁迫植株生物量之差与Na+积累量之差的比值,评估Na+对植株的伤害程度。【结果】1)在非盐胁迫条件下,硝态氮营养显著促进油菜和水稻根系的生长;盐胁迫条件下,油菜和水稻生物量均显著受到抑制,Na Cl对供应铵态氮营养植株的抑制更为显著。2)盐胁迫条件下,两种供氮形态下,油菜和水稻植株Na+含量均显著增加,硝态氮营养油菜叶柄Na+显著高于铵态氮营养,叶柄Na+含量/叶片Na+含量大于铵营养油菜,硝态氮营养水稻根系Na+含量显著低于铵营养,地上部则相反。3)铵营养油菜和水稻Na+伤害度显著高于硝营养植株。4)盐胁迫条件下,硝态氮营养油菜地上部和水稻根系K+含量均显著高于铵态氮营养。5)盐胁迫条件下,硝营养油菜和水稻木质部Na+浓度,韧皮部Na+和K+浓度及水稻木质部K+浓度均高于铵营养植株。【结论】与铵营养相比,硝营养油菜和水稻具有更好的耐盐性。硝态氮处理油菜叶柄Na+显著高于铵态氮处理,能够截留Na+向叶片运输。同时,供应硝态氮营养更有利于油菜和水稻吸收K+,有助于维持植物体内离子平衡。盐胁迫下,硝营养油菜和水稻木质部Na+浓度,韧皮部Na+和K+浓度及水稻木质部K+浓度均高于铵营养植株,表明硝态氮营养油菜和水稻木质部-韧皮部对离子有较好的调控能力,是其耐盐性高于铵营养的原因之一。     

大麦盐害及耐盐机理的研究进展

大麦是禾谷作物中较为耐盐的粮食作物。然而在盐胁迫环境下,Na+能把膜系统中的其他离子置换下来,使细胞过多地吸收Na+和Cl-,从而导致细胞膜系统受损、DNA降解、植物营养亏缺、生理干旱以及细胞死亡等伤害。大麦自身在受到盐分胁迫下,耐盐机制有:离子的选择性吸收、拒盐排盐性、渗透调节物质的合成以及离子在植株体内的运输交换。进行大麦耐盐性选择时,萌发力、耐盐指数、Na+/K+和渗透调节物质的合成能力,都是比较重要的选择标准。基于大麦较好的耐盐性,可通过遗传育种改良、化学控制、耕作等措施和途径提高大麦的耐盐抗盐能力,减轻盐害,提高大麦产量和品质。     

叶面喷施褪黑素调控水稻幼苗耐盐性的浓度效应研究

为了探讨褪黑素(MT)对植物耐盐性的调控,以水稻"盐稻12号"为试验材料,研究了外源MT对75 mmol L-1 Na Cl胁迫下水稻幼苗株高、干重(DW)、根冠比(R/S)、氮磷钾(NPK)及钠(Na)含量的影响,并计算不同处理下各器官的K/Na和K、Na的选择性比率(SK,N a)。结果表明:盐胁迫下,外源喷施25~400μmol L-1 MT能够有效提高水稻植株的株高、DW,降低R/S;且随着MT浓度的升高,该效应越发显著,在MT施用浓度为200μmol L-1时,植株株高和DW均达到最大值。MT浓度为200和400μmol L-1时,植株生长指标差异均不显著。盐胁迫下,喷施MT明显提高植株的NPK含量,降低Na含量,显著增加氮转运系数(N-TF)、磷转运系数(P-TF)和钾转运系数(KTF),显著提高植株根吸收SK,Na(ASK,N a),而叶片运输SK,Na(TSK,Na)随着MT浓度增加逐渐降低。综上所述,盐胁迫下,喷施25~400μmol L-1 MT可明显提高水稻幼苗的NPK吸收,降低植株Na的积累,显著提高了水稻幼苗对K的选择性吸收,维持体内的离子稳态,增加植株地上部和根部生物量积累,从而显著提高水稻的耐盐性,其中,提高水稻耐盐的最适MT浓度为200μmol L-1。     

水稻耐盐生理及分子调节机制

土壤钠盐积累导致的土壤盐渍化程度越来越严重,已成为制约水稻产量和品质的重要因素之一。钠离子是引起水稻盐胁迫伤害的主要离子,研究钠离子在水稻植株体内的吸收运输机制,及水稻应对盐胁迫的生理分子调节机制,有助于抗盐品种的选育以及盐碱地的综合治理与利用。本文综述了水稻对盐信号的感应及盐分在水稻体内的吸收转运特征;分析了盐分进入水稻机体后对植株形态及生长发育的影响;探讨了水稻为缓解盐分伤害,诱发的渗透调节、养分、抗氧化系统、激素等生理调节机制,以及通过抗逆蛋白差异性表达和耐盐相关基因应激表达,来控制水稻体内离子平衡,保护膜系统及光合系统的分子调节机制。同时,本文对提高水稻耐盐性提出了外源调控措施,并对该领域的研究进行了展望。     

外源K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)对3个玉米自交系萌发期和幼苗期耐盐性的影响

为了研究盐胁迫条件下营养元素K+、Ca2+和Mg2+对不同自交系玉米耐盐性影响的差异,探讨玉米耐盐胁迫的生理机制,以玉米耐盐自交系81162和8723及盐敏感自交系P138为材料,在盐胁迫条件下(180mmol/L NaCl),提高溶液中Ca2+和Mg2+的含量,比较营养元素K+、Ca2+和Mg2+浓度的变化对不同基因型玉米萌发期和幼苗期耐盐性的影响。结果表明,盐胁迫条件下提高溶液中Ca2+和Mg2+的含量,可显著降低萌发期和幼苗期植株体内Na+含量和Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+比,各项萌发指标、生长和生理生化指标都得到明显改善,明显减轻盐胁迫的危害,增强玉米耐盐胁迫能力,且Ca2+处理的效果优于Mg2+处理;提高溶液中K+含量的效果远远小于Ca2+和Mg2+处理,K+对玉米耐盐性的影响相对不明显,不能显著降低植株体内Na+含量和Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+比,这也是K+处理对玉米耐盐性影响相对不明显的内在原因。盐胁迫条件下,耐盐自交系(81162和8723)与盐敏感自交系(P138)相比,植株体内有较低的Na+含量和Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+比,有较高的K+含量,这些都是耐盐自交系耐盐胁迫能力高于盐敏感自交系的内在原因。因此,K+、Ca2+和Mg2+在植株体内的含量及其与Na+的比值变化都会影响玉米萌发期和幼苗期耐盐性;适当提高玉米生长环境的Ca2+和Mg2+浓度可以明显增强植株耐盐胁迫能力,营养元素Ca2+的效果比Mg2+明显;而K+对玉米耐盐性的影响相对不明显。     

盐胁迫下三角叶滨藜根系超滤特性的分析

对耐盐蔬菜三角叶滨藜(Atriplex triangularis)在盐胁迫下的蒸腾吸水量、Na+吸收和根系径向反射系数进行了测定,分析其根系超滤特性与植物耐盐性的关系。结果表明,随着盐胁迫强度的增加,三角叶滨藜的Na+吸收量逐渐增多、蒸腾吸水量和根系径向反射系数则逐渐降低;但以根外溶液盐浓度为基础的Na+相对吸收量却呈降低趋势,同时进入木质部的Na+的量也不随根的径向反射系数的减小而显著增多。说明三角叶滨藜在盐胁迫下一方面通过改变根系的超滤特性,降低根系径向反射系数来防止木质部拉力过大导致的木质部空化的危险,另一方面通过减少对盐分的吸收来避免盐分过多积累对植株的伤害。     

硅对盐胁迫下黄瓜幼苗生长和矿质元素吸收的影响

采用幼苗水培实验,研究外源硅对盐胁迫下黄瓜幼苗生长过程中吸收某些矿质元素的影响。对植株地上部和地下部各元素的分析表明,盐胁迫条件下,外源硅有效调节了黄瓜根系对Na+、Ca2+、K+的吸收以及向地上部的转运。适量的硅降低了黄瓜根系从介质中吸收Na+量,并减少其向地上部的运输,而增加了植株体对K+、Ca2+的吸收和转运量,有效缓解了Na+对黄瓜植株体造成的盐胁迫伤害,保证了黄瓜幼苗的正常生长。在相同的处理条件下,盐分敏感品种的Na+在根系和地上部累积量都要比耐盐品种高,而K+的积累量却正好相反,这可能是耐盐品种减轻盐害的主要方式。对其它营养元素的研究表明,施硅抑制了对N素的吸收,对P素的吸收则影响不大。     

保水缓释肥对盐胁迫下水稻矿质元素分配的调控

研究了施加盐碱地保水缓释肥(ZL 2012 1 0400570.0)对盐胁迫水稻幼苗叶长、叶温、氮磷钾(NPK)及钠(Na)的吸收和转运的影响。结果表明:盐胁迫下,水稻植株最大叶长随基质肥配比(1%、2%和4%)的增加而增加,且随处理时间延长,其增加效应愈明显,而其叶温逐渐降低;随高盐(4.68 g kg~(-1)盐分)处理的进行,植株逐渐枯萎死亡。盐胁迫下,该肥料施用明显提高植株的NPK含量,降低Na含量。低盐(2.68 g kg~(-1)盐分)胁迫下,播种40 d,施肥显著增加N和K向植株地上部转运,但显著降低其P转运系数(P-TF)和Na转运系数(Na-TF),显著提高植株K~+、Na~+的选择性比率(S_(K,Na));而播种80 d,施肥导致植株N、P、Na转运下降,而K转运和S_(K,Na)显著上升。高盐胁迫下,施肥对植株氮转运系数(N-TF)无显著影响,而P和Na转运上升,钾转运系数(K-TF)和S_(K,Na)随肥施量增加而显著下降。综上所述,低盐胁迫下,施该颗粒状盐碱地保水缓释肥,可明显提高水稻幼苗植株的NPK吸收,降低植株Na的积累,显著提高了水稻幼苗植株对K的选择性运输,维持体内的离子稳态,从而显著提高水稻植株的耐盐性。高盐胁迫下,该肥短期内亦可明显促进植株矿质营养在体内的积累,降低植株Na含量,从而一定程度上缓解植株盐害。     

提高水稻耐盐能力的根际核心菌株筛选及应用

根际微生物能通过多种途径增强作物对盐胁迫的适应性。为获得能显著提高水稻耐盐性的根际促生菌并探究其应用效果,选择耐盐品种湖南籼和盐敏感品种南粳46两个水稻品种,分别比较了耐盐水稻和盐敏感水稻在自然盐土和灭菌盐土中的生理指标,然后基于16S rRNA基因扩增子测序,通过根系细菌群落差异分析和共现网络分析,鉴定了在耐盐水稻根际富集且与耐盐性相关的关键类群。随后,采用根际微生物宏培养方法从耐盐水稻根际筛选出关键细菌类群的可培养菌株。最后通过盆栽试验评估了菌株增强盐敏感水稻耐盐能力的作用效果。结果表明,自然盐土中耐盐水稻株高和根长均显著高于灭菌土壤中的植株,而脯氨酸含量则显著低于灭菌土壤中的植株,表明耐盐水稻品种根际的微生物群落在增强水稻耐盐能力中具有重要作用。扩增子测序分析发现耐盐水稻品种和盐敏感水稻品种根际微生物群落差异显著,差异分析明确黄杆菌科（Flavobacteriaceae）和假单胞菌科（Pseudomonadaceae）为耐盐水稻根际富集的关键细菌类群。通过设置盐胁迫下盐敏感水稻发芽试验和苗期水培试验,筛选出普氏假单胞菌P34和大安金黄杆菌C18两株功能菌。最后通过盆栽试验证明C18和P34作为直接接种剂或种子包衣剂均能在盐胁迫下显著促进盐敏感水稻生长。综上,C18和P34具有良好的增强水稻耐盐能力的潜力,可作为开发盐碱地专用的种子包衣及微生物肥料的候选菌剂。     

不同供氮形态下油菜幼苗对盐胁迫的响应

为比较不同供氮形态下油菜对盐胁迫的响应,通过供应铵态氮和硝态氮,探讨盐胁迫对油菜幼苗生物量、 光合作用、 离子含量等的效应。结果表明: 非盐胁迫条件下的硝态氮处理的植株生物量和叶片光合参数均显著高于其它处理; 在盐胁迫条件下,两种供氮形态处理油菜的生长和光合均受到明显抑制,其中铵态氮处理表现的抑制效应较显著,且其光合抑制主要来自气孔限制。在两种供氮条件下,盐胁迫使得植株Na+浓度均显著增加,其中铵态氮处理的叶片和叶柄中Na+浓度的增幅大于硝态氮处理,而其根中Na+浓度则小于硝态氮处理。盐胁迫导致两种供氮形态下整株和叶柄中K+浓度均显著降低,而在根中,则只造成硝态氮处理的K+浓度的显著降低。在整株水平上,盐胁迫下铵态氮处理的K+ 、 Na+的选择性比率（SK,Na）要显著低于硝态氮处理。综上,在盐胁迫条件下,硝态氮处理对K+吸收维持较高的相对选择性是其耐盐性高于铵态氮处理的重要原因。     

Significance of salt transport patterns in rice varieties differing in salt tolerance

Abstract

The absorption mechanisms for Na, K, SO₄ and Cl were tested in a salt tolerant (PVR 1) and a salt sensitive (GEB 24) rice varieties. The salt tolerant variety accumulated significantly larger amounts of Na than the salt sensitive variety. Further, PVR 1 absorbed SO₄ from Na₂SO₄ in preference to that from K₂SO₄. The absorption patterns for K and Cl were similar in both the varieties. It is concluded that the capacity of plant species to accumulate greater amounts of Na is a reflection of their halophytic feature.     

水稻野生型愈伤组织中耐盐细胞频率的影响因素

利用组织培养技术研究愈伤组织的倍性、品种、外植体对野生型愈伤组织中耐盐细胞频率的影响。发现 :( 1)单倍体和二倍体愈伤组织的耐盐细胞频率比较接近 ,四倍体愈伤组织的耐盐细胞频率一般比单倍体和二倍体愈伤组织的小 ;( 2 )不同品种的耐盐细胞频率差异大 ;( 3)二倍体植株幼穗培养产生的二倍体愈伤组织和四倍体植株花药培养产生的二倍体愈伤组织的耐盐细胞频率没有显著的差异     

不同品种稻米品质形成对盐胁迫的响应

为明确盐浓度对稻米品质形成的影响及其机制,以江苏省大面积种植水稻品种南粳9108和盐稻12号为试验材料,种植于土培池中,全生育期以盐水灌溉代替淡水灌溉,盐浓度设置0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%,并以淡水(盐浓度0%)灌溉为对照(CK),研究不同盐浓度对稻米品质形成的影响。结果表明,与CK相比,在低盐浓度(0.10%~0.15%)下,直链淀粉含量显著降低,稻米的糙米率、精米率和整精米率增加,稻米淀粉黏滞特性(RVA谱)的峰值黏度、热浆黏度和最终黏度增加,米饭的外观、黏度、平衡度和食味值在0.10%盐浓度下高于CK,南粳9108和盐稻12号的胶稠度在0.10%盐浓度下分别较CK高4.5和3.5 mm;在中、高盐浓度(0.20%~0.35%)下,稻米的加工品质、蒸煮食味品质和稻米淀粉黏滞特性明显降低。稻米的垩白粒率和垩白度随着盐浓度的增加而减小。综上可知,在低盐浓度(0.10%~0.15%)下,稻米的品质总体有一定的改善;高盐浓度(0.35%)下,稻米品质明显变劣。本研究通过分析不同盐浓度下水稻的品质状况,为滩涂水稻高产与品质调优栽培提供了参考。     

向日葵芽苗期离子对复合盐胁迫的响应

研究向日葵耐盐的离子响应机制,可为快速筛选耐盐向日葵品种提供科学依据。本试验以油用向日葵盐敏感品种‘YK18’、中度耐盐品种‘YK06’和耐盐品种‘GF01’为试验材料,研究0 mmol·L~(–1)、50 mmol·L~(–1)、100 mmol·L~(–1)、150 mmol·L~(–1)、200 mmol·L~(–1)和250 mmol·L~(–1)复合盐(NaCl和Na_2SO_4按9∶1摩尔比混合)浓度下的种子萌发和离子在萌发幼苗中积累分布情况,并利用离子流检测技术,动态监测了复合盐胁迫24 h后植株根系的K~+、Na~+、Ca~(2+)等离子的流速流向。结果表明,复合盐胁迫抑制向日葵种子萌发,导致发芽率下降,平均发芽时间延长。盐胁迫后向日葵根系K~+大量外排,流速为‘YK18’‘YK06’‘GF01’;随着盐胁迫浓度升高,根系Na~+流速由内吸转为外排,内吸时‘YK18’速度最大,‘YK06’次之,‘GF01’最小,外排时‘GF01’流速最大,其"排盐"现象明显。复合盐胁迫后,整株的Na~+积累量增加,K~+减少,K~+/Na~+随着盐浓度升高而下降;低盐浓度(150 mmol·L~(–1))下‘GF01’和‘YK06’茎秆中K~+/Na~+低于‘YK18’;高盐胁迫(≥150 mmol·L~(–1))下,‘GF01’整株Na~+积累最少,叶片K~+/Na~+最高。另外,盐胁迫下向日葵幼苗根系Ca~(2+)的吸收速率加快,‘GF01’是‘YK18’的2倍。由此可见,不同耐盐性的油用向日葵植株在盐胁迫下可通过调节Na~+、K~+和Ca~(2+)的吸收与外排来适应盐胁迫环境,耐盐性强的品种具有更强的保K~+能力,并通过区域化Na~+(低盐胁迫)和拒盐机制(高盐胁迫)来提高其对盐胁迫的耐受性,维持植株叶片中合理的K~+/Na~+值。本研究结果可为盐碱地耐盐品种筛选和栽培提供理论依据。     

不同苜蓿品种种子发芽对盐胁迫的响应

[目的]针对内蒙古西部地区草地土壤盐碱化,选择盐碱土壤的主要成分NaCl和Na_2SO_4配成混合盐溶液进行室内发芽试验,筛选适合当地种植的耐盐苜蓿品种,为内蒙古西部盐碱草场的苜蓿种植提供理论依据。[方法]将NaCl和Na_2SO_4按摩尔浓度1∶1,用蒸馏水配成含盐量0.0%,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%,1.2%,1.4%,1.6%,1.8%,2.0%共11个梯度盐溶液,对25个苜蓿品种进行发芽试验,测定种子发芽率、相对发芽指数、种子相对简易活力指数,进行耐盐类型的划分。[结果]轻度盐分胁迫(0.2%和0.4%盐浓度)促进了苜蓿种子发芽,提高了种子的发芽率、相对发芽指数、种子相对简易活力指数;不同苜蓿品种间种子发芽的适宜盐浓度、半致死浓度、极限浓度差异较大。多数苜蓿品种的种子发芽适宜盐浓度是0.0%~0.6%,半致死盐浓度为0.8%,中草3号高达1.4%;极限盐浓度在1.0%~2.0%。[结论]综合聚类分析和种子发芽指标的表现得出,中草3号、新苜2号品种表现出较强的耐盐性,属于耐盐品种,magnumV-wet、赤草1号耐盐性较差,属盐敏感品种     

小盐芥 TsPIP1;1 与 TsTIP1;1 基因增强转基因水稻耐盐性

【目的】为更好地了解植物水通道蛋白盐胁迫下的调节作用,对小盐芥质膜内在蛋白TsPIP1;1及液泡膜内在蛋白TsTIP1;1在转基因水稻中的盐胁迫生理响应机制进行探究,旨在为水通道蛋白在耐盐作物分子改良育种中的应用提供理论支撑。【方法】以野生型 (WT) 与 T3 代转 TsPIP1;1 及 TsTIP1;1 基因水稻为材料,进行了水培试验,并设置了 0、100、200 mmol/L NaCl 处理。处理一周后,分别测定水稻的光合参数、株高、生物量、相对含水量、失水率及钾、钠含量。【结果】在盐胁迫处理下,与野生型相比,转基因水稻的生物量和含水量明显增加,渗透势和失水率显著降低。转 TsPIP1;1 及 TsTIP1;1 基因水稻根部及地上部的 Na+ 含量都显著降低,K+ 在转基因株系中的累积显著高于野生型,降低了体内 Na+/K+ 比,并且能够保持更强的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率及水分利用效率。在 200 mmol/L NaCl 处理下,与野生型相比,TsTIP-5、TsTIP-7 及 TsPIP-19 的株高分别高出 8.2%、11.6%、4.9%;单株干重分别高出 17.9%、23.9%、16.9%;地上部 Na+/K+ 比分别降低 24.3%、24.4%、24.8%;根部 Na+/K+ 比分别降低 29.6%、27.5%、32.4%;渗透势分别显著降低了 18.3%、19.4%、30.3%;相对含水量分别增加了 5.8%、5.5%、5.4%;净光合速率分别增加了50.4%、 78.5%、56.2%。【结论】TsPIP1;1 及 TsTIP1;1 增强了转基因水稻的光合呼吸作用,通过降低植物体内 Na+/K+ 比,参与植物细胞的渗透调节,提高了细胞持水能力,促进转基因水稻的生长发育,增强了水稻的耐盐性。     

诱抗剂对水稻幼苗耐盐性的诱导作用

本试验对水稻幼苗做诱抗剂处理并进行盐胁迫,测定了不同品种幼苗各性状耐盐性诱导率,并进一步对品种R6幼苗的生理特性分析。结果表明,诱抗剂对不同水稻品种幼苗的耐盐性诱导率有明显差异,品种R6的根长诱导率最高;用诱抗剂处理水稻品种R6后,耐盐能力比盐胁迫对照显著提高,表现为增加了根系活跃吸收表面积、叶绿素含量和可溶性糖含量,明显增强了根系活力,降低丙二醛含量。诱抗剂还具有调节IAA和ABA内源激素含量及其分布的作用。     

水稻耐盐性的机理

Shaheen Basmati was evolved as a salt tolerant fine rice variety by the Soil Salinity Research Institute,Pindi Bhattian, Pakistan. Water culture studies were conducted to investigate the physiological mechanism exercised by this variety in particular and rice plant in general to face the saline environment. Performance of this rice variety and the concentration and uptake of ions were studied under stress of three salinity levels(30, 60 and 90 mmolL^-1) created with NaC1. Recorded data indicated that shoot dry matter was not significantly affected by all the three levels of salinity. However, NaC1 levels of 60 and 90 mmol L^-1 affected the root dry matter significantly. Sodium concentration and uptake was enhanced significantly in root and shoot at the first level of salinity (30 mmol L^-1) but thereafter the differences were non-significant, indicating the preferential absorption of this cation. The K concentration decreased significantly in shoots at all the levels. The impact was less pronounced in roots as far as K absorption was concerned. The effect on Ca and Mg concentrations was not significant. The values of K:Na, Ca:Na and (Ca Mg):Na ratios in shoot and root were comparatively low under stress conditions, indicating that selective ion absorption may be the principal salt tolerance mechanism of variety Shaheen Basmati when grown in a saline medium.