不同种源青钱柳幼苗对渗透胁迫适应机理的研究

摘要

青钱柳[Cyclocarya paliurus(Batal.)Iljinskaja]是我国特有单种属和国家重点保护的濒危植物，具有极高的开发利用价值。本论文以青钱柳为研究对象，在智能人工气候生长室内采用无土水培法，从细胞、组织、器官水平上探讨了渗透胁迫下供试幼苗的耐盐、抗旱机理。同时，结合形态、生理、生长等指标的测定结果，对供试不同种源幼苗的耐盐抗旱性进行综合评价，从而为今后合理扩大青钱柳人工林的栽培范围提供科学依据。主要结论如下： 渗透胁迫下，供试种源幼苗叶肉细胞中ATP酶的活性大小及分布位置的差异较大。正常情况时，供试种源ATP酶活性较小，分布位置差异不大，均多分布于细胞核核膜及核染色质上；胁迫后，供试种源ATP酶活性均有所增加，而ATP酶分布位置因处理及种源而异。 渗透胁迫下，供试种源幼苗叶片超微结构均受到不同程度的伤害。主要表现为类囊体片层结构肿胀，叶绿体发生降解，细胞核核膜消失，核染色质发生固缩，并伴随有质壁分离现象。 渗透胁迫下，供试幼苗叶肉细胞失水，导致栅栏组织、海棉组织变薄，叶片肉质化程度降低，贮水能力下降。同时，由于叶片失水，引起气孔开度变小，尤其以PEG胁迫下的较为明显。 盐胁迫下，供试幼苗根系离子微域分布受到显著影响。在0.3％或0.5％NaCl胁迫下，Na<'+>、Cl<'->的相对含量增加，K<'+>、Ca<'2+>、Mg<'2+>的相对含量降低。随着盐浓度增加，根系各区Na<'+>/X(K<'+>、Ca<'2+>、Mg<'2+>)值总体呈上升趋势，Na<'+>在表皮和皮层中富集，而Cl<'->在中柱、皮层中均含量较高。 盐浓度越高，根际pH值越大，根系由介质中吸收养分的潜力减弱。在耐盐阈值范围内，Na<'+>、Cl<'->主要集中分布于根茎柄等运输器官中，在叶片中的分布较少，随着盐胁迫程度加重，幼苗离子区隔化能力遭到破坏，叶片中Na<'+>、Cl<'->含量迅速增加。在离子选择性运输过程中，盐浓度越高，幼苗地上器官离子选择性运输能力越弱。 渗透胁迫下，供试幼苗叶片发生水分亏缺，相应叶水势降低，进而引起细胞脱水，细胞膜损伤，质膜相对透性增大，叶绿体结构的完整性遭到破坏，加上水分亏缺引起气孔导度降低，导致叶绿素含量降低、光合速率和蒸腾速率下降。同时，叶片水分亏缺导致幼苗迅速启动渗透调节功能，叶片中的脯氨酸、可溶性糖含量增加。 渗透胁迫下，供试幼苗器官热值、能量积累增长量及能量分配总体上以叶片较大、根茎居中、叶柄较小。随着胁迫强度增加，幼苗各器官热值减小，能量积累增长量降低，叶片能量所占比例减少，根系能量所占比例增加，茎柄能量所占比例变化不大。 渗透胁迫下，供试幼苗受到伤害，根茎发育受阻，幼苗存活率下降。随着胁迫强度增加，苗高、地径、叶面积及生物量增量均呈现下降趋势，各构件及数量的生长变化主要表现为苗高、单株复叶数、侧根数减少，叶片生物量所占比例减少，根系所占比例增大。用主成分分析法对渗透胁迫下供试不同种源、不同处理幼苗的耐盐、抗旱性进行综合评价，结果表明，盐胁迫下供试3个种源幼苗的耐盐能力大小顺序为：安徽黄山>云南昆明>江西九江；PEG胁迫下供试3个种源幼苗的抗旱能力大小则为：云南昆明>安徽黄山>江西九江；等渗胁迫及其钙调节下，各钙处理幼苗的耐盐能力差异较小，而抗旱能力差异较大；高温与低盐胁迫交互作用下，供试4个种源幼苗的耐盐抗高温能力大小为：江西赣州>安徽黄山>云南昆明>江西九江。 综合本试验结果可得，(1)供试4个种源中以江西九江种源的耐盐抗旱能力较弱，云南昆明种源居中，江西赣州和安徽黄山种源较强；(2)供试幼苗的耐盐阈值为1.0g.L<'-1>左右；(3)等渗胁迫下，外源钙对PEG胁迫调节作用较盐胁迫的明显，相对而言以0.2％Ca(NO<,3>)<,2>的作用效果佳。(4)相同胁迫程度时，高温条件下供试幼苗受到的伤害较适温条件下的重。