新疆杨不同成熟度叶片在碱胁迫下的生理响应

[目的]了解碱胁迫下不同成熟度杨树叶片的生理响应差异,为揭示干旱地区木本植物耐碱机制提供理论依据。[方法]以新疆地区分布面积较大的树种银白杨变种新疆杨为材料,进行碱处理(土壤pH8.5~9.0,100 mmol·L^-1 Na⁺),分析碱胁迫下新疆杨不同成熟度叶片的离子含量(Na⁺,K⁺,Na⁺/K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺)变化及分配规律、光和色素[叶绿素和类胡萝卜素(Car)]响应和抗氧化生理指标[过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)]的变化。[结果]与未成熟幼叶相比,对照条件下新疆杨老叶含有较高的Na⁺含量和较低的K⁺含量,有较高的Na⁺/K⁺;碱胁迫下新疆杨的Na⁺含量和Na⁺/K⁺在成熟老叶中进一步大幅度升高,而在幼叶中无明显变化,K⁺含量在老叶和幼叶中受碱胁迫均无明显变化;相反,二价离子(Ca²⁺和Mg²⁺)含量在对照条件下主要在老叶中积累,碱胁迫下Ca²⁺和Mg²⁺在成熟老叶中下降,而在幼叶中升高。新疆杨老叶的光合色素含量(叶绿素a,叶绿素b和类胡萝卜素)在对照条件下显著高于幼叶,但是碱胁迫下老叶的光合色素含量大幅度下降并低于幼叶含量;而幼叶的叶绿素(a,b及总叶绿素)维持不变,类胡萝卜素甚至显著升高。同时,老叶膜脂过氧化水平(丙二醛含量)显著升高,在幼叶中仍然维持了较低水平。老叶内抗氧化酶活性如CAT、SOD、POD碱胁迫下均大幅度升高,幼叶中上述抗氧化酶除SOD酶稍微下降外均没有显著变化,保持较低水平。[结论]碱胁迫下新疆杨叶片多余的Na⁺几乎完全进入了老叶,这种离子分配策略使老叶受到严重氧化胁迫;面对盐碱敏感的幼叶可避免离子危害且受到良好的保护。这种有利于幼叶的离子分配方式是新疆杨抵抗碱胁迫的重要生存策略,对其在荒漠地区的生存具有重要意义。