NaCl胁迫下不同种源沙枣幼苗耐盐性差异生理机制研究

摘要

沙枣（Elaeagnus angustifolia L.）作为我国荒地和盐碱地的重要先锋树种，已经广泛应用于盐碱地的改良和治理。为了对沙枣进行选优，并且系统研究沙枣的耐盐生理机制，本文以6个沙枣种源（阿拉尔、昌吉、金昌、银川、盐池和磴口）的实生苗为材料，通过温室盆栽试验，系统研究和比较了6个种源沙枣的耐盐性差异，从中选择了耐盐能力差异较大的两个种源系统研究了其在不同NaCl浓度，不同胁迫时间下的生理变化和矿质离子代谢特征;同时，以水培苗为材料，利用非损伤微测技术(NMT)研究了两个种源的电生理学和药理学特性差异，从不同方面系统研究了不同种源沙枣耐盐性差异的生理机制。主要结果如下: 1.除阿拉尔种源在150 mmol·L-1NaCl胁迫条件下各生长指标与对照之间无明显差异外，随着盐浓度的增加，沙枣幼苗相对株高生长量、地径、单株叶面积、叶片数、总生物积累量和相对生物量均显著减少，而根冠比、比叶面积和叶面积比率与对照之间在低NaCl浓度下差异不明显，在高NaCl浓度下，沙枣幼苗的根冠比均显著增加，比叶面积和叶面积比率显著减少，其中对银川种源沙枣幼苗的抑制作用最大。利用隶属函数法结合权重综合评价6个种源沙枣幼苗的耐盐能力差异，其排序为:阿拉尔＞金昌＞磴口＞盐池＞昌吉＞银川。 2.NaCl胁迫下，随着盐浓度的增加和胁迫时间的延长，沙枣生物量积累的抑制效应越来越明显，而阿拉尔种源沙枣幼苗的抑制程度要低于银川种源。在150 mmol·L-1NaCl浓度下，与对照相比，阿拉尔种源随着胁迫时间的延长，生物量积累下降较小，根冠比值无明显变化。盐胁迫显著降低了沙枣幼苗叶片中的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量以及叶绿素a/b值，并且随着胁迫时间的延长，下降幅度逐渐越大，而盐胁迫对银川种源叶绿素含量的影响要大于阿拉尔种源。随着NaCl浓度的增加和胁迫时间的延长，沙枣叶片中的MDA含量逐渐增加，而银川种源的增加幅度要大于阿拉尔种源。脯氨酸含量随着NaCl浓度的增加而显著增加，但随着胁迫时间的延长，脯氨酸含量增加幅度逐渐下降。随盐浓度增加，处理7天后，沙枣叶片中可溶性糖含量下降，并且阿拉尔种源的下降幅度大于银川种源，当胁迫时间持续到30天，可溶性糖含量先降后升，NaCl胁迫60 d后，呈逐渐上升趋势，并且阿拉尔种源的增加幅度要大于银川种源。 3.NaCl胁迫后，沙枣幼苗各组织中Na+含量均急剧增加，并且随着胁迫时间延长根和叶中的增幅比较明显，而阿拉尔种源在根中的增幅要大于银川种源，在叶片中则正好相反。随着NaCl浓度的增加和胁迫时间延长，K+含量和Ca2+含量呈现逐渐下降的趋势，并且阿拉尔种源沙枣幼苗根和叶中的下降幅低于银川种源，而Mg2+含量变化规律随胁迫时间延长而有所改变，胁迫7天后，根系中随着盐浓度的升高而逐渐增加，而叶片中则逐渐减少;盐胁迫30天时，与对照组间无显著性差异;60天后，各组织呈逐渐下降的趋势。沙枣幼苗各组织和全株K+/Na+比值均随着NaCl浓度的增加和胁迫时间延长而呈下降趋势，叶片的下降幅度最大，其次为根，茎最小，根和叶片中K+/Na+比值在阿拉尔种源中的下降幅度要小于银川种源。在盐胁迫30天内，沙枣的K+选择性吸收系数和运输系数，随着NaCl浓度增加而增加或保持稳定，而当胁迫达到60天时，则随着盐浓度的增加逐渐降低，阿拉尔种源的K+吸收系数要略高于银川种源 4.NaCl处理后，沙枣幼苗根系的稳态Na+和K+外流均显著增加，而且阿拉尔种源的Na+净流量要明显大于银川种源，而K+外流要低于银川种源;在瞬时加入NaCl刺激下，K+的外流在沙枣幼苗中表现出显著增加，并且银川种源的外流净流量要大于阿拉尔种源，而H+由内流变为外流，阿拉尔种源H+外流量要显著性高于银川种源。药理学试验发现3种抑制剂（氯化四乙铵，阿米洛利，正钒酸钠）分别处理后，NaCl诱导的Na+和K+外流均能受到不同程度的限制，阿米洛利处理后，阿拉尔种源Na+外流仍然明显大于银川种源。正钒酸钠处理后，Na+和K+外流与相应抑制剂处理间差异不大或无差异，表明Na+和K+外流与质膜质子泵活性密切相关。沙枣在盐胁迫下，通过Na+/H+逆向转运体将Na+排出体内。同时，盐胁迫会使细胞去极化程度加强，增加K+外流。由于Na+外排需要质膜两侧产生H+电化学势梯度，这样降低了细胞去极化，从而使细胞内K+外流减少，这样造成了Na+和K+的竞争性外流。 基于上述结果，表明6个种源沙枣幼苗的耐盐能力差异，其排序为:阿拉尔＞金昌＞磴口＞盐池＞昌吉＞银川。NaCl胁迫不仅能够抑制沙枣有机物的积累，还能够影响有机物的分配，而且对耐盐能力较弱的种源影响较大。随着NaCl浓度增加和胁迫时间延长，耐盐性较强的沙枣种源的叶绿素含量下降幅度较小，并且能够更好的维持膜系统稳定性，以此保障植物体内各种新陈代谢的顺利进行。在渗透调节物质中，脯氨酸主要是在胁迫早期调节植物体内微环境，而可溶性糖在短期胁迫下，主要是作为能量来源，长期胁迫下，则主要是作为渗透调节物质，并且耐盐能较强的沙枣种源的调节能力较强。同时，耐盐能力强的沙枣种源能够更加有效的把Na+阻隔在根部，减少叶片中Na+含量，并且具有更强的保留K+能力。耐盐能力较强沙枣种源具有更强的Na+/H+逆向转运体活性，使更多的Na+外流，从而减少了K+的外流，因此，更好的维持细胞质中K+/Na+平衡。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的和意义

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 沙枣生物学特性及生态、经济价值

1．2．2 木本植物盐胁迫响应研究进展

1．2．3 植物种源耐盐性研究进展

1．2．4 沙枣盐胁迫研究进展

1．2．5 展望

1．3 研究目标和主要研究内容

1．3．1 关键的科学问题

1．3．2 研究目标

1．3．3 主要研究内容

1．4 研究技术路线

第二章 NaCl胁迫下不同种源沙枣的生长表现差异

2．1 材料与方法

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验设计

2．1．3 试验方法

2．1．4 数据处理与分析

2．2 结果与分析

2．2．1 NaCl胁迫下不同种源沙枣幼苗株高相对生长量差异

2．2．2 NaCl胁迫下不同种源沙枣幼苗地径的影响

2．2．3 NaCl胁迫对不同种源沙枣幼苗叶片生长的影响

2．2．4 NaCl胁迫对不同种源沙枣幼苗生物量积累和分配的影响

2．2．5 NaCl胁迫对不同种源沙枣幼苗根冠比值的影响

2．2．6 NaCl胁迫对不同种源沙枣幼苗相对生物量的影响

2．2．7 沙枣种源耐盐性综合评价

2．3 讨论

2．3 小结

第三章 NaCl胁迫下不同种源沙枣幼苗的生理特性

3．1 材料与方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 试验设计

3．1．3 试验方法

3．1．4 数据处理

3．2 结果与分析

3．2．1 NaCl胁迫对不同种源沙枣幼苗生物量积累与分配的影响

3．2．2 NaCl胁迫对不同种源沙枣叶绿素含量的影响

3．2．3 NaCl胁迫对不同种源沙枣丙二醛(MDA)含量的影响

3．2．4 NaCl胁迫对不同种源沙枣脯氨酸含量的影响

3．2．5 NaCl胁迫对不同种源沙枣可溶性糖含量的影响

3．3 讨论

3．4 小结

第四章 NaCl胁迫下不同种源沙枣幼苗的离子代谢特性

4．1 材料与方法

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验设计

4．1．3 试验方法

4．1．4 数据处理与分析

4．2 结果与分析

4．2．1 NaCl胁迫对不同种源沙枣幼苗矿质元素含量的影响

4．2．2 NaCl胁迫对不同种源沙枣幼苗各组织K+／Na+比值的影响

4．2．3 NaCl胁迫对不同种源沙枣幼苗K离子选择性吸收和运输的影响

4．3 讨论

4．4 小结

第五章 NaCl胁迫下不同种源沙枣根系组织K+／Na+平衡调控机制

5．1 材料与方法

5．1．1 试验材料

5．1．2 试验设计

5．1．3 试验方法

5．1．4 数据处理与分析

5．2 结果与分析

5．2．1 NaCl胁迫下不同种源沙枣幼苗根系稳态粒子流变化

5．2．2 NaCl胁迫下不同种源沙枣幼苗根系粒子流动力学变化

5．2．3 NaCl胁迫下不同种源沙枣幼苗根系粒子流药理学特性

5．3 讨论

5．4 小结

第六章 结论与讨论

6．1 主要研究结论

6．1．1 NaCl胁迫下不同种源沙枣幼苗的生长特性和耐盐性

6．1．2 NaCl胁迫下不同种源沙枣幼苗的生理特性差异

6．1．3 NaCl胁迫下不同种源沙枣幼苗的离子代谢差异

6．1．4 NaCl胁迫下沙枣根系组织K+／Na+平衡调控机制

6．2 讨论

6．3 展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢