盐胁迫下马蔺的生理反应研究

Chinese iris （Iris lactea Pall. var. chinensis （Fisch） Koidz.）, a robust iridaceous plant, is widespread in arid and semiarid regions with high salinity. However, the mechanism of its salt tolerance is not well understood. In this study, plant growth, water status, content and distribution of inorganic ions, cell membrane permeability, and proline content of I. laetea under salt stress were investigated using nutrient solutions with six NaCl concentrations ranging from 0 to 350 mmol L^-1. The results indicated that the biomass, height, fresh weight, K^＋ content, and K^＋/Na^＋ and Ca^2＋/Na^＋ ratios decreased with increasing NaCl stress, whereas plant water deficit and contents of Na^＋ and Cl- increased with increasing NaCl stress. In all salt treatments, water deficit of shoots was found to be higher than that of roots and had a positive correlation with salt concentration. When the NaCl concentration was less than 280 mmol L^-1, the ion absorption selectivity ratio and the transportation selectivity ratio sharply increased with increasing NaCl stress. Under medium salt stress, I. lactea exhibited a strong K^＋ selective absorption and the transportation of K^＋ from roots to shoots increased, whereas Na^＋ was not transported and was mostly retained in roots. The plants were able to maintain osmotic adjustment through the accumulation of Na^＋, Cl-, and proline. On the basis of its biomass production under salt stress, I. lactea could be considered as a facultative halophyte.     

Pb胁迫下外源GSH对马蔺体内Pb积累和非蛋白巯基化合物含量的影响

采用溶液培养研究Pb胁迫以及Pb胁迫下添加外源谷胱甘肽(GSH)和丁胱亚磺酰胺(BSO)对马蔺根和叶干质量、Pb含量以及非蛋白巯基总肽(NPT)、谷胱甘肽(GSH)和其他非蛋白巯基化合物(植物螯合肽(PC)、半胱氨酸(Cys))含量的影响.结果表明,300 mg/L高浓度Pb胁迫下马蔺根系内Pb的大量积累显著抑制马蔺根系的生长,但同浓度Pb胁迫下添加100 mg/L GSH后马蔺体内Pb含量和干质量均不同程度增加,尤其是地上部,地上部干质量比300 mg/L单独Pb胁迫下马蔺根系干质量增加20.5％,接近于对照水平.而300 mg/L的Pb胁迫下添加100 mg/L BSO(GSH和PC合成抑制剂)后马蔺根系和地上部干质量均不同程度下降,根系降幅较大.根和叶中非蛋白巯基化合物含量检测显示,与单独Pb胁迫相比,Pb胁迫下添加GSH后马蔺根系和地上部NPT、GSH和其他非蛋白巯基化合物含量均呈增加的趋势;而Pb胁迫下添加BSO后除马蔺地上部其他非蛋白巯基化合物含量略有增加外,马蔺根系和地上部NPT、GSH和其他非蛋白巯基化合物含量较单一Pb胁迫下均出现不同程度下降,尤其根系内GSH含量降幅最大.综合分析Pb胁迫下添加外源GSH和BSO后马蔺干质量、Pb含量以及不同非蛋白巯基化合物含量的变化及关系,表明Pb胁迫下添加BSO后马蔺生物量的下降可能与非蛋白巯基化合物合成受抑尤其是GSH的合成降低有关.因此,Pb胁迫下GSH在马蔺Pb吸收转运和解毒中具有更重要的作用.     

氯化钠胁迫下施氮对冬小麦生长发育及体内氯、钠离子积累的影响

温室盆栽试验研究了不同NaCl胁迫水平下施氮对冬小麦生长发育及氯、钠离子吸收特性的影响。结果表明,在盐胁迫下,施用化学氮肥能显著增加小麦株高与叶面积,使产量提高。施氮后不但增加了小麦植株体含氮量,而且抑制了苗期Cl-在植株体的积累和生长后期Na+在植株体的积累。利用植株体N/Cl比和N/Na比可作为衡量施氮对小麦不同生育期植株体累积Cl-、Na+抑制效果的指标。     

壳聚糖对NaCl胁迫下菜用大豆结瘤固氮的影响

【目的】研究壳聚糖对盐胁迫抑制菜用大豆结瘤固氮的缓解效应,为进一步探讨壳聚糖抗逆机理提供新的线索。【方法】以蛭石为基质,以菜用大豆‘特早王’–根瘤菌共生体系为研究对象,采用人工气候箱培养,研究NaCl胁迫下壳聚糖对菜用大豆根瘤形成、生物固氮的影响。菌种为与‘特早王’共生匹配性较好的快生根瘤菌N18。接种后的植株进行如下4个处理:1)叶面喷施清水,根部浇灌无氮营养液(CK);2)叶面喷施壳聚糖水溶液,根部浇灌无氮营养液(CTS);3)叶面喷施清水,根部浇灌溶有NaCl的无氮营养液(Cl);4)叶面喷施壳聚糖水溶液,根部浇灌溶有NaCl的无氮营养液(CTS+Cl)。上述各处理施用的水或水溶液均为无菌水配制,NaCl处理的浓度为50 mol/L,CTS处理的适宜浓度为200 mg/L。接种30天后,将大豆植株取出,用清水将根部蛭石冲洗干净后,立即测定根瘤固氮酶活性、根瘤数及根瘤鲜重,然后测定根瘤豆血红蛋白含量和根系活力,最后测植株干重和全氮量。【结果】氯化钠胁迫下,植株干重显著下降,与CK相比降幅达49%,喷施壳聚糖后(CTS+Cl),降低幅度显著减小,但依然显著低于CK (P <0.05)。无盐条件下,与CK相比,壳聚糖处理(CTS)增加植株干重的效果不明显。喷施壳聚糖显著增加了菜用大豆的根瘤数、根瘤鲜重、植株含氮量、根系活力、豆血红蛋白含量及固氮酶活性(P <0.05)。NaCl胁迫显著抑制了菜用大豆的结瘤固氮作用,其中根瘤数、根瘤鲜重分别较CK下降了79%、90%,而壳聚糖处理(CTS+Cl)使菜用大豆在盐逆境下的结瘤数、根瘤鲜重、植株全氮含量、根系活力、豆血红蛋白含量及固氮酶活性等均显著回升,增幅分别达对照的29%、20%、17%、48%、19%、21%,但均显著低于CK。【结论】非NaCl胁迫下,喷施壳聚糖可以显著促进菜用大豆结瘤,提高豆血红蛋白含量及固氮酶活性,最终增加植株含氮量。在NaCl胁迫下,外源壳聚糖可以显著缓解氯化钠胁迫导致的对根系活力和结瘤固氮的影响。因此,叶面喷施壳聚糖是促进菜用大豆结瘤固氮和生长的有效措施。     

外源EBR对NaCl胁迫下紫花苜蓿幼苗微量元素 吸收及叶绿素荧光动力学参数的影响

为明确外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,EBR)诱导紫花苜蓿(Medicago sativa L.)幼苗抗盐性的效果及其可能的生理调节机制,采用营养液水培法,以紫花苜蓿品种‘中苜3号’和‘陇中苜蓿’为材料,研究Na Cl胁迫下施用外源EBR对紫花苜蓿幼苗微量元素吸收及叶片PSⅡ功能、电子传递速率和光能分配的影响。结果表明:150 mmol·L~(-1) Na Cl胁迫下,苜蓿幼苗不同器官(叶片、茎秆、根系)中的Cu~(2+)含量显著升高,Fe~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)含量和Fe~(2+)/Na+、Mn~(2+)/Na+、Cu~(2+)/Na+、Zn~(2+)/Na+显著降低,无机离子的吸收、运输和分配等代谢平衡被打破;同时Na Cl胁迫造成苜蓿幼苗叶片PSⅡ反应中心受损,天线耗散、反应中心耗散增加,光合能力下降。Na Cl胁迫下,施用0.1μmol·L~(-1)外源EBR后,苜蓿幼苗不同器官(叶片、茎秆、根系)中的Cu~(2+)含量显著降低,Fe~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)含量及Fe~(2+)/Na+、Mn~(2+)/Na+、Cu~(2+)/Na+、Zn~(2+)/Na+显著升高,幼苗体内无机离子的吸收、运输得到有效调控,Na+和Fe~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)等阳离子间的拮抗作用减小;苜蓿幼苗叶片的F_0、NPQ显著降低,F_m、F_v/F_0、F_v/F_m、ФPSⅡ、F_v′/F_m′、q P和ETR显著升高,苜蓿幼苗叶片吸收的光能用于光化学反应部分(P)增加、天线色素耗散部分(D)和反应中心过剩光能部分(E)降低。说明外源EBR能够促进Na Cl胁迫下苜蓿幼苗对无机离子的选择性吸收、运输和分配,维持体内的离子代谢平衡,通过提高光合电子传递效率,降低天线热耗散和反应中心过剩光能,维持较高的PSⅡ光化学活性,进而平衡激发能在PSⅠ、PSⅡ之间的分配,降低Na Cl胁迫对PSⅡ反应中心的损伤程度,有效缓解Na Cl胁迫对苜蓿幼苗所造成的伤害。     

盐胁迫下宁夏枸杞盐分与甜菜碱累积及其与光合作用的关系

试验研究盐胁迫下宁夏枸杞盐分与甜菜碱及光合作用的动态变化结果表明,9～12g/kg NaCl胁迫下枸杞叶片由下向上逐渐发黄脱落,生长严重受抑,0.8～6g/kg NaCl胁迫下枸杞下部叶片仅个别出现发黄萎蔫现象,生长未严重受抑,随盐处理浓度增加和胁迫时间的延长,枸杞叶片中Na~ 、Cl~-含量呈持续增加趋势。而0.8～9g/kgNaCl胁迫下甜菜碱呈增加趋势,12g/kg NaCl胁迫下甜菜碱呈先升后降趋势。由于Na~ 、Cl~-大量积累,枸杞叶片光合作用总体呈下降趋势,0.8～6g/kg NaCl胁迫下光合速率下降主要受气孔限制,而PSⅡ光化学活性却保持较强稳定性。但>6g/kg NaCl胁迫下光合速率下降是因Na~ 、Cl~-大量积累对光合酶产生直接的毒害作用,使非气孔限制因素成为主要限制因子,同时PSⅡ光化学活性受到损伤。枸杞叶片对Na~ 、Cl~-的积累呈现先快后慢趋势,而甜菜碱则随胁迫时间的延长大量积累,枸杞叶片内甜菜碱大量积累是宁夏枸杞抗盐的重要生理原因之一。     

干旱胁迫下氮用量对烤烟养分积累与分配及烟叶产量和品质的影响

采用盆栽试验研究了干旱胁迫下氮用量对烤烟(Nicotiana.Tabacum.L.)养分的积累与分配及烟叶产量和品质的影响。结果表明,在干旱胁迫下随氮用量增加,烟株体内N、P、K、Mn含量显著增加,Ca、Mg、Fe含量明显减少,烟株对各种养分的积累量都显著增大。氮用量还影响烟株体内养分的分配,随施氮量增大,伸根期干旱烟株体内大多数养分在根和茎中的分配比例增加,在叶中的分配比例减少;旺长期和成熟期干旱时则相反。在干旱条件下增加氮用量可以提高烟叶产量和总氮、烟碱含量,降低烟叶还原糖含量。     

高盐胁迫下小麦幼苗离子吸收动态及耐盐性筛选

耐盐能力评价是小麦引种、筛选和育种的研究基础。为利用离子流检测技术快速筛选耐盐小麦品种提供依据,本文以普通小麦耐盐品种‘德抗961’和‘薛早’、中度耐盐材料3D232、盐敏感品种‘辽春10号’和‘京411'为试验材料,利用动态离子流检测技术对250 mmol·L~(-1) NaCl胁迫下小麦苗期根部对K~+、Na~+、C~-的吸收情况进行检测,并对小麦生长性状及离子浓度变化进行测定,以确立离子吸收与小麦耐盐性的关系。研究结果表明:1)与无盐胁迫(CK)相比,250 mmol·L~(-1) NaCl胁迫24 h后,盐敏感小麦品种‘辽春10’和‘京411’的K~+由内流转变为外流,中等耐盐材料3D232表现出K~+外流速度减少,耐盐品种‘德抗961’和‘薛早’则表现出维持K~+的内流或K~+外流变为内流;Na~+均表现为胁迫后外排速度增大,速度值区间由13.86～46.88 pmol·cm~(-2)·s~(-1)变为61～150 pmol·cm~(-2)·s~(-1):相较Na~+,Cl~-外排速度升高幅度较大,其中‘辽春10号’外排量变化最大,外排速度是胁迫前的10倍,Na~+、Cl~-外排速度变化与品种耐盐性无明显相关性。2)高盐胁迫下,盐敏感小麦的根苗比降低,耐盐小麦根苗比升高;盐敏感小麦品种鲜重较CK显著下降,耐盐小麦品种变化不显著。3)盐胁迫条件下,耐盐及中等耐盐小麦品种,根部及地上部K~+含量较CK分别增加57%～88%和18%～112%,盐敏感小麦则分别降低40%～44%和24%～42%;耐盐小麦地上部Na~+增加倍数小于盐敏感材料,将更多的Na~+阻隔在根部,表现出了较好的区隔Na~+能力。4)盐胁迫后k~+流速与耐盐性评价指标根冠比变化量、鲜重变化率均呈高度的相关,其拟合度分别为0.972和0.832。250 mmol·L~(-1) NaCl胁迫24 h后小麦根部成熟区K~+流速可以作为小麦耐盐性筛选的重要生物标记。     

La(NO3)3 对盐胁迫下黑麦草幼苗生长及抗逆生理特性的影响

为探讨稀土元素镧(La)对牧草盐胁迫伤害的缓解作用, 采用水培法研究了叶面喷施20 mg·L^-1La(NO₃)₃ 对NaCl 胁迫下黑麦草幼苗生长及其抗逆生理特性的影响。结果表明: 盐胁迫显著抑制黑麦草幼苗的生长, 提高叶片电解质渗漏率及丙二醛(MDA)、O₂^- 和H₂O₂ 含量, 其作用随盐浓度的增大而增强。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性和抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)、可溶性蛋白质、脯氨酸含量随盐浓度增大呈先升后降趋势, 可溶性糖和Na⁺/K⁺比逐渐增大, 质膜H⁺-ATP 酶活性逐渐降低, 过氧化物酶(POD)活性及POD 同功酶数量表达增强。喷施La(NO₃)₃ 处理可降低盐胁迫下黑麦草幼苗叶片的O₂^- 和H₂O₂ 含量, 提高SOD、CAT、POD、APX 和质膜H⁺-ATP 酶的活性及POD 同功酶的表达, 使AsA、GSH、可溶性蛋白质、可溶性糖和游离脯氨酸含量及幼苗生物量增加, Na⁺/K⁺比降低。表明La(NO₃)₃ 可通过提高抗氧化系统的活性和积累渗透溶质减轻盐胁迫伤害, 从而提高黑麦草的耐盐性。     

不同水分条件下CO2浓度升高对冬小麦碳氮转运的影响

CO2浓度升高对作物的影响日益受到重视,水分是作物生长的必要条件之一。冬小麦是我国的主要粮食作物之一,阐明高CO2浓度和水分条件互作对冬小麦碳氮转运的影响,对客观认识气候变化背景下作物的水分管理及肥料施用具有实际指导意义。本研究利用开放式CO2富集系统(FACE)平台,以冬麦品种‘中麦175’为试验材料,采用盆栽试验方法,研究了不同CO2浓度[正常浓度(391±40)μmol·mol?1和高浓度(550±60)μmol·mol?1]及水分条件(湿润条件和干旱条件,即75%和55%田间土壤最大持水量)的冬小麦花前碳氮积累及花后碳氮转运的规律特征。结果表明:湿润条件下,与正常CO2浓度相比,高CO2浓度促进冬小麦地上部干物质及碳氮积累,开花期增幅分别为18.1%、16.5%、14.9%,成熟期增幅分别为6.6%、1.3%、4.5%,并提高碳氮转运能力及对籽粒贡献率,转运量、转运率及对籽粒贡献率的增幅碳素依次为39.3%、20.0%、30.0%,氮素依次为19.1%、3.8%、10.8%。干旱条件下,与正常CO2浓度相比,高CO2浓度对地上部碳氮积累有一定的促进作用,开花期和成熟期碳积累量分别增加3.0%和10.7%,氮积累量分别增加0和15.8%;但高CO2浓度阻碍了碳氮的转运,转运量、转运率降幅碳素分别为10.2%、12.8%,氮素分别为7.2%、7.1%;碳氮对籽粒贡献率则变化不同,碳降低14.4%,而氮升高31.3%。干旱及高CO2浓度互作与湿润条件正常CO2浓度处理相比,冬小麦碳素转运对籽粒贡献率降低更明显,地上部碳素转运量、转运率及对籽粒贡献率降幅分别为36.2%、16.9%、22.3%,但提高了氮素转运对籽粒贡献率,氮素转运量及转运率分别降低35.7%、15.2%,对籽粒贡献率增加7.0%。综合而言,高CO2浓度可促进冬小麦碳氮积累及其在花后向籽粒的转运,水分不足可能成为主要的物质转运障碍因子,限制CO2促进作用发挥。