干旱胁迫对油松和柴松钾钙离子流的影响

【目的】比较干旱胁迫下,油松与柴松幼苗根、叶对K~+、Ca~(2+)的积累规律及其根尖表皮细胞对K~+、Ca~(2+)的跨膜转运模式,从K~+、Ca~(2+)平衡的角度揭示2种松树幼苗对干旱胁迫的响应差异。【方法】以培育5个月的油松和柴松幼苗为试验材料,对其分别进行短期(连续7d不浇水)和长期(连续21d不浇水)干旱胁迫处理,以每周浇2次水的幼苗为对照,于干旱胁迫结束时采用原子吸收法测定2种松树根、叶中K~+、Ca~(2+)含量,采用非损伤微测技术检测根尖离子流速;同时在干旱胁迫结束后,对油松和柴松根尖分别采用500μmol/L质膜H~+-ATP酶抑制剂原钒酸钠(sodium orthovanadate,Vanadate)预处理50min、采用20mmol/L质膜K~+通道抑制剂氯化四乙胺(tetraethylammonium,TEA)预处理30min、采用1mmol/L质膜Ca~(2+)通道抑制剂三氯化钆(Gadolinium chloride,GdCl3)预处理1h、采用5μmol/L质膜Ca~(2+)-ATP酶抑制剂Eosin yellow(Eosin-Y)预处理1h,然后检测根尖K~+流与Ca~(2+)流。【结果】与对照相比,短期干旱胁迫对2种松树根、叶组织中K~+、Ca~(2+)含量影响不显著,但长期干旱胁迫下2种松树根、叶组织中K~+、Ca~(2+)含量显著减少,其中油松对K~+、Ca~(2+)的积累大于柴松。短期干旱胁迫诱导油松根尖K~+从对照的轻微外排转为内流,长期干旱胁迫则增强K~+外排流速;与对照相比,柴松在短期与长期干旱胁迫下K~+外排均加强;对照条件下油松Ca~(2+)内、外流基本平衡,短期胁迫下Ca~(2+)内流加强,长期胁迫下在根尖伸长区Ca~(2+)外排加强;柴松在短期与长期干旱胁迫下较对照不同程度地加强了Ca~(2+)外排;油松根尖表皮细胞的K~+和Ca~(2+)内流速度均大于柴松。TEA显著抑制2种松树K~+外流,但Vanadate显著促进2种松树K~+外流,且其对柴松的影响没有油松显著;Eosin-Y可有效抑制2种松树Ca~(2+)外排,但GdCl3仅显著抑制油松Ca~(2+)内流,对柴松Ca~(2+)外流无效。【结论】油松通过较高的H+-ATP酶活性调控依赖去极化激活的离子通道限制K~+外流,同时通过Ca~(2+)-ATP酶与Ca~(2+)通道调控细胞Ca~(2+)跨膜转运,在组织与根尖表皮细胞上减少K~+流失并维持Ca~(2+)平衡,因而较柴松抗旱性强。

Effect of drought stress on potassium and calcium fluxes in Pinus tabulaeformis and Pinus tabulaeformis f.shekanensis