外源Ca2+对盐胁迫下唐古特白刺光合作用及氮代谢的影响

摘要

唐古特白刺（Nitraria tangutorum Bobr.）是白刺科（Nitrariaceae）白刺属(Nitraria)小灌木，具有很强的耐盐、抗旱、耐瘠薄和防风固沙能力，生态作用明显，是荒漠和半荒漠地区重要的建群植物，也是改良盐碱土的优良植物材料。本研究选取唐古特白刺为试验材料，针对外源Ca2+对不同浓度盐胁迫下白刺的气体交换参数、叶绿素含量和叶绿素荧光参数的影响进行研究，探究盐胁迫对白刺氮代谢途径的干扰作用及外源Ca2+的调控效应。得到以下结论:
　　(1)随着NaCl浓度的升高，叶片相对含水量变化呈波动性趋势，叶绿素含量先升后降，NaCl浓度超过300 mmol·L-1时，叶绿素含量急剧下降。加入外源Ca2+后，在NaCl浓度不超过300 mmol·L-1的处理组中，唐古特白刺叶片相对含水量和叶绿素含量较对照相比升高，且Ca2+浓度≤15 mmol·L-1时效果较好，表明外施一定浓度Ca2+可以缓解因盐胁迫引起的伤害，保持叶片内水分含量，并促进叶绿素合成，使白刺维持较高的生活力。Ca2+(＞15 mmol·L-1)对叶片叶绿素作用不明显，甚至表现为抑制作用。
　　(2)盐胁迫影响唐古特白刺气体交换参数，NaCl浓度超过200 mmol· L-1时，净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)呈下降趋势，胞间CO2浓度(Ci)显著上升。随着NaCl浓度的升高，PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ）和光化学猝灭系数(qP)先升后降，非光化学猝灭系数(qN)先降后升，
　　当NaCl浓度超过300 mmol·L-1后，对叶绿素荧光参数影响明显，各指标均显著变化。说明当盐胁迫浓度超过白刺可承受范围后，会减少白刺通过气孔与外界的交换，并降低植株对CO2的利用率，减少PSⅡ电子传递份额，使大量光能转化为热能，降低光合速率，影响PSⅡ光化学效率，破坏光合碳循环途径。
　　(3)添加外源Ca2+能有效提高Pn、Gs和Tr，并使Ci显著降低，以Ca2+浓度为15 mmol·L-1时，处理效果最佳，说明一定浓度Ca2+促进气孔开放，提高白刺与外界的交换值，增加光合效率。高浓度Ca2+(＞15 mmol·L-1)对唐古特白刺气体交换参数表现出不同程度的抑制作用。当Ca2+浓度为15 mmol·L-1时，各NaCl浓度下Fv/Fm、ΦPsⅡ和qP显著高于对照，qN则降低，超过15 mmol·L-1的Ca2+的作用效果则明显减弱。说明适宜浓度的外源Ca2+能够有效增加PSⅡ电子传递份额，增加植物热耗散能力，提升光化学效率，减缓由盐胁迫造成的光抑制。
　　(4)随着NaCl浓度的升高，唐古特白刺氮代谢途径受到影响，硝态氮含量（NO3--N）、硝酸还原酶(NR)活性和谷氨酰胺合成酶(GS)活性均逐渐降低，铵态氮含量(NH4+-N)和可溶性蛋白含量升高。说明高浓度盐胁迫减少白刺对硝态氮的吸收和利用，降低NR和GS对氮代谢的调控作用，使植物体内自由铵含量升高，对植物产生毒害作用。随着外源Ca2+浓度升高，NO3--N、NR活性和GS活性均先升后降，NH4+-N先降后升。说明外源Ca2+能有效提高氮代谢中关键酶的活性，促进对硝态氮的吸收和利用，催化铵态氮合成氨基酸和蛋白质，减少植株体内自由铵含量，保护氮代谢途径不受损害。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究的目的与意义

1．2 文献综述

1．2．1 盐胁迫对植物的影响

1．2．2 植物对盐胁迫的适应性

1．2．3 Ca2+与植物的耐盐性

1．2．4 白刺的生物学研究进展

1．3 研究内容

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验设计

2．3 材料的培养与处理

2．3．1 材料的培养

2．3．2 材料的处理

2．4 试验方法

2．4．1 白刺叶片相对含水量测定

2．4．2 白刺叶片叶绿素含量测定

2．4．3 气体交换参数测定

2．4．4 叶绿素荧光参数测定

2．4．5 硝态氮含量测定

2．4．6 铵态氮含量测定

2．4．7 硝酸还原酶活性测定

2．4．8 可溶性蛋白含量测定

2．4．9 谷氨酰胺合成酶活力测定

2．5 数据处理

3 结果与分析

3．1 外源Ca2+对盐胁迫下唐古特白刺叶片相对含水量的影响

3．2 外源Ca2+对盐胁迫下唐古特白刺光合作用的影响

3．2．1 外源Ca2+对盐胁迫下唐古特白剌叶绿素含量的影响

3．2．2 外源Ca2+对盐胁迫下唐古特白刺气体交换参数的影响

3．2．3 外源Ca2+对盐胁迫下唐古特白刺叶绿素荧光参数的影响

3．2．4 光合作用相关指标与NaCl浓度和Ca2+浓度间的方差分析

3．2．5 光合作用相关指标与NaCl浓度和Ca2+浓度间的相关性分析

3．3 外源Ca2+对盐胁迫下唐古特白刺氮代谢的影响

3．3．1 外源Ca2+对盐胁迫下唐古特白刺硝态氮含量的影响

3．3．2 外源Ca2+对盐胁迫下唐古特白刺铵态氮含量的影响

3．3．3 外源Ca2+对盐胁迫下唐古特白刺硝酸还原酶活性的影响

3．3．4 外源Ca2+对盐胁迫下唐古特白刺可溶性蛋白含量的影响

3．3．5 外源Ca2+对盐胁迫下唐古特白刺谷氨酰合成酶活·I生的影响

3．3．6 氮代谢相关指标与NaCl浓度和Ca2+浓度间的方差分析

3．3．7 氮代谢相关指标与NaCl浓度和Ca2+浓度间的相关性分析

4 讨论

4．1 外源Ca2+与盐胁迫下唐古特白刺相对含水量的关系

4．2 外源Ca2+与盐胁迫下唐古特白刺光合作用的关系

4．2．1 外源Ca2+与盐胁迫下唐古特白刺叶绿素含量的关系

4．2．2 外源Ca2+与盐胁迫下唐古特白刺气体交换参数的关系

4．2．3 外源Ca2+与盐胁迫下唐古特白刺叶绿素荧光参数的关系

4．3 外源Ca2+与盐胁迫下唐古特白刺氮代谢的关系

4．3．1 外源Ca2+与盐胁迫下唐古特白刺无机氮利用的关系

4．3．2 外源Ca2+与盐胁迫下唐古特白刺氮代谢酶的关系

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文