華春，周峰，丁春霞，陳全戰(zhàn)，王仁雷，李萍，3

(1.南京曉莊學(xué)院生物化工與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 南京 211171; 2.江蘇教育學(xué)院，江蘇 南京 210013;3.南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210046)

外源亞精胺對(duì)NaCl脅迫下畢氏海蓬子光合參數(shù)和葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響

華春1，周峰1，丁春霞1，陳全戰(zhàn)1，王仁雷2，①，李萍1，3

(1.南京曉莊學(xué)院生物化工與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 南京 211171; 2.江蘇教育學(xué)院，江蘇 南京 210013;3.南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210046)

在0、100、300、500和700 mmol·L－1NaCl脅迫條件下比較了噴施0.1 mmol·L－1亞精胺(Spd)對(duì)畢氏海蓬子(Salicornia bigeloviiTorr.)幼苗葉綠素含量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:畢氏海蓬子的葉綠素含量、凈光合速率和氣孔導(dǎo)度均呈低濃度條件下(0、100和300 mmol·L－1NaCl)升高、高濃度條件下(500和700 mmol·L－1NaCl)降低的趨勢(shì)，在300 mmol·L－1NaCl脅迫條件下達(dá)到最高值;胞間CO2濃度則呈低濃度NaCl脅迫條件下降低、500 mmol·L－1NaCl條件下升高、700 mmol·L－1NaCl條件下略降低的趨勢(shì);在0～500 mmol·L－1NaCl脅迫條件下葉綠素a/b值變化不明顯，但在700 mmol·L－1NaCl條件下急劇降低。在低濃度NaCl脅迫條件下，葉綠體整體膨脹，類囊體片層結(jié)構(gòu)松散，但葉綠體和類囊體結(jié)構(gòu)仍保持完整;而經(jīng)500和700 mmol·L－1NaCl處理后，葉綠體超微結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，葉綠體膜結(jié)構(gòu)破裂、類囊體結(jié)構(gòu)松散呈放射狀、有些葉綠體完全解體。而在相應(yīng)的NaCl脅迫條件下噴施0.1 mmol·L－1Spd，畢氏海蓬子的葉綠素含量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度雖然也呈現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，但其數(shù)值均顯著高于對(duì)照(未噴施Spd);且葉綠體超微結(jié)構(gòu)的損傷程度也輕于對(duì)照。研究結(jié)果說明:噴施外源Spd能夠減緩NaCl脅迫對(duì)畢氏海蓬子的傷害作用。

畢氏海蓬子;亞精胺;NaCl脅迫;光合參數(shù);葉綠體超微結(jié)構(gòu)

鹽分是影響植物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的重要環(huán)境因子之一，鹽脅迫對(duì)植物光合系統(tǒng)的傷害是影響其生長(zhǎng)的一個(gè)重要原因，主要表現(xiàn)為氣孔開度減小、光合速率下降和葉綠體超微結(jié)構(gòu)遭到破壞［1－2］，因此降低鹽脅迫對(duì)植物光合系統(tǒng)的破壞作用對(duì)增強(qiáng)植物的耐鹽性具有重要意義［3］。

多胺(polyamine，PA)廣泛存在于原核生物和真核生物細(xì)胞中，是一類具有生理活性的低分子量脂肪族含氮堿。高等植物中常見的多胺有腐胺(Put)、亞精胺(Spd)、精胺(Spm)等。研究結(jié)果表明:多胺在植物體內(nèi)能影響DNA、RNA和蛋白質(zhì)的生物合成，促進(jìn)植物生長(zhǎng)和發(fā)育，延遲植物體衰老，并與植物的抗逆性關(guān)系密切［4］。此外，Spd與植物葉綠體抗逆境脅迫密切相關(guān)。例如:低溫脅迫條件下，菠菜(Spinacia oleraceaL.)葉綠體內(nèi)高氯酸結(jié)合態(tài)Spd含量的降低可引起類囊體電子傳遞及碳代謝酶活性降低，導(dǎo)致類囊體膜脂過氧化程度加劇，光抑制程度加強(qiáng)［5］;外源Spd可以阻止鹽脅迫條件下水稻(Oryza sativaL.)葉片葉綠素的降解，抑制光化反應(yīng)及葉綠體編碼基因psbA、psbB、psbE和rbcL等的負(fù)調(diào)［6］;外源Spd還可以提高鹽脅迫下水稻葉綠體內(nèi)高氯酸結(jié)合態(tài)多胺的含量，增強(qiáng)植株光合能力［7］。

畢氏海蓬子(Salicornia bigeloviiTorr.)是一種肉質(zhì)化真鹽生植物，原產(chǎn)于美國西部海濱，其抗鹽能力極強(qiáng)，可用海水直接灌溉;畢氏海蓬子可作為營養(yǎng)保健食品、動(dòng)物飼料及制造建材的原料，大面積種植還可以改良鹽堿灘涂的生態(tài)環(huán)境，具有很高的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價(jià)值［8］。

目前，對(duì)外源Spd在植物脅迫反應(yīng)中的作用研究較少，且主要集中在外源Spd對(duì)非鹽生植物如玉米(Zea maysL.)、大麥(Hordeum vulgareL.)和黃瓜(Cucumis sativusL.)等的影響研究［9－11］。有關(guān)外源多胺對(duì)鹽脅迫條件下鹽生植物畢氏海蓬子的光合特性和葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響未見報(bào)道。

作者研究了添加0.1 mmol·L－1Spd對(duì)不同濃度(0、100、300、500和700 mmol·L－1)NaCl脅迫條件下畢氏海蓬子葉片葉綠素含量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響，探討了外源Spd在畢氏海蓬子對(duì)NaCl脅迫適應(yīng)中的作用，并為應(yīng)用外源Spd提高植物的耐鹽性提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)使用的畢氏海蓬子種子由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物逆境與光合生理實(shí)驗(yàn)室提供。將種子用體積分?jǐn)?shù)0.2%的H2O2浸泡消毒20 min，自來水充分沖洗后用蒸餾水浸種30 min，播種于盛有干凈細(xì)沙的塑料盆(上口直徑15 cm、高25 cm)中，用蒸餾水澆灌，置于溫度(23±2)℃、光照時(shí)間12 h·d－1、光照強(qiáng)度約100 μmol·m－2·s－1、空氣相對(duì)濕度70%～80%的溫室中培養(yǎng)，每盆保留20株幼苗，苗高約5 cm時(shí)進(jìn)行NaCl脅迫處理。

1.2 方法

1.2.1 NaCl脅迫處理方法分別用含有0、100、300、500、700 mmol·L－1NaCl的1/4 Hoagland營養(yǎng)液進(jìn)行脅迫處理，為避免鹽沖擊效應(yīng)，采用每天遞增100 mmol·L－1NaCl的方式提高1/4 Hoagland營養(yǎng)液中的NaCl濃度直至達(dá)到設(shè)定的NaCl脅迫濃度。處理組每天18:00向葉面噴施0.1 mmol·L－1Spd溶液，每株2 mL;對(duì)照組則在同一時(shí)間用蒸餾水噴施葉面，每株2 mL。每處理3盆，均重復(fù)3次。噴施Spd溶液第7天取樣進(jìn)行葉綠素含量和光合參數(shù)的測(cè)定測(cè)定和葉綠體超微結(jié)構(gòu)觀察。

1.2.2 光合參數(shù)的測(cè)定取相同部位葉片5 g，用去離子水洗凈并吸干水分，采用Arnon法［12］測(cè)定葉綠素含量并計(jì)算葉綠素a/b值，重復(fù)測(cè)定3次。

采用CIRAS－2便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)(英國PP Syestms公司)測(cè)定葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度，每組隨機(jī)選取5株幼苗進(jìn)行測(cè)定，重復(fù)測(cè)定3次。測(cè)定時(shí)設(shè)定光合測(cè)定系統(tǒng)的葉室溫度為30℃，CO2濃度為340 μmol·mol－1，大氣相對(duì)濕度為80%，光照強(qiáng)度為1 000 μmol·m－2·s－1。

1.2.3 葉綠體超微結(jié)構(gòu)的觀察在各組植株上取頂端第3節(jié)莖段，洗凈后切成體積為1 mm3的小塊，置于體積分?jǐn)?shù)2.5%戊二醛溶液和體積分?jǐn)?shù)1%鋨酸溶液中進(jìn)行雙重固定，然后依次經(jīng)過體積分?jǐn)?shù)30%、50%、70%、80%和90%丙酮梯度脫水各15 min，再用純丙酮脫水2次，每次10 min。經(jīng)過處理的莖段用Epon 812浸透包埋，并用Leica Ultracut E超薄切片機(jī)(德國徠卡公司)鉆石刀切片，切片經(jīng)醋酸雙氧鈾－檸檬酸鉛雙重染色后置于Hitachi H－7650型透射電鏡(日本日立公司)下觀察并拍照。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

使用Excel 2003軟件對(duì)葉綠素含量、葉綠素a/b值、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度與NaCl濃度的相關(guān)性分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，并計(jì)算各指標(biāo)的平均值(珔X)及標(biāo)準(zhǔn)誤(SE)。使用t檢驗(yàn)法對(duì)處理組和對(duì)照組相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 外源Spd對(duì)NaCl脅迫下畢氏海蓬子葉片光合參數(shù)的影響

2.1.1 對(duì)葉綠素含量的影響葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，其含量高低與光合作用能力強(qiáng)弱密切相關(guān)［13－15］，而葉綠素a/b值則反映了葉綠體將光能轉(zhuǎn)化為生物化學(xué)能的效率［16］。研究結(jié)果表明:隨著NaCl脅迫濃度的升高，對(duì)照組(未噴施Spd)與Spd處理組的畢氏海蓬子葉片葉綠素含量都表現(xiàn)為低濃度NaCl脅迫處理?xiàng)l件下升高、高濃度NaCl脅迫處理?xiàng)l件下降低的趨勢(shì)，并且都在300 mmol·L－1NaCl脅迫處理?xiàng)l件下達(dá)到最大值(圖1－A)。t檢驗(yàn)結(jié)果表明:向不同濃度NaCl脅迫下畢氏海蓬子植株葉面噴施0.1 mmol·L－1Spd后，其葉片葉綠素含量顯著升高(t=0.004 1)，說明外源Spd能夠減緩NaCl脅迫對(duì)畢氏海蓬子葉片葉綠素的破壞作用。

圖1 外源亞精胺(Spd)對(duì)不同濃度NaCl脅迫下畢氏海蓬子幼苗葉綠素含量(A)及葉綠素a/b值(B)的影響Fig.1 Effect of exogenous spermidine(Spd)on chlorophyll content(A)and Chla/Chlb(B)of Salicornia bigelovii Torr.seedling under NaCl stress with different concentrations

研究結(jié)果(圖1－B)還表明:0～500 mmol·L－1NaCl脅迫條件下，Spd處理組的葉綠素a/b值基本都低于相應(yīng)的對(duì)照組(未噴施Spd);在NaCl脅迫濃度為700 mmol·L－1時(shí)，畢氏海蓬子葉片葉綠素a/b值急劇降低，噴施0.1 mmol·L－1Spd后葉綠素a/b值稍有升高，但并未恢復(fù)到正常水平，說明700 mmol· L－1NaCl已經(jīng)超出了畢氏海蓬子的耐受能力，噴施0.1 mmol·L－1Spd也不能有效減緩NaCl脅迫對(duì)葉片葉綠素的破壞作用。

2.1.2 對(duì)凈光合速率的影響在NaCl脅迫條件下噴施0.1 mmol·L－1Spd對(duì)畢氏海蓬子幼苗葉片凈光合速率的影響見圖2。由圖2可見:對(duì)照組(未噴施Spd)和Spd處理組畢氏海蓬子幼苗葉片的凈光合速率具有相同的變化趨勢(shì)，在NaCl脅迫濃度低于300 mmol·L－1的條件下，畢氏海蓬子幼苗葉片的凈光合速率略有上升，當(dāng)NaCl濃度超過300 mmol·L－1時(shí)凈光合速率急劇下降，說明高濃度NaCl脅迫對(duì)畢氏海蓬子的光能轉(zhuǎn)化效率具有明顯的抑制作用。但噴施外源Spd后各處理組幼苗葉片的凈光合速率均高于相應(yīng)的對(duì)照組，且差異顯著(t=0.001 2)，說明添加0.1 mmol·L－1Spd可以緩解NaCl脅迫對(duì)畢氏海蓬子光合系統(tǒng)的傷害，且在高濃度NaCl脅迫條件下的緩解效果更明顯。

圖2 外源亞精胺(Spd)對(duì)不同濃度NaCl脅迫下畢氏海蓬子幼苗葉片凈光合速率的影響Fig.2 Effect of exogenous spermidine(Spd)on net photosynthetic rate of leaf of Salicornia bigelovii Torr.seedling under NaCl stress with different concentrations

2.1.3 對(duì)氣孔導(dǎo)度的影響由圖3可見:對(duì)照組(未噴施Spd)和Spd處理組畢氏海蓬子幼苗葉片氣孔導(dǎo)度具有相同的變化趨勢(shì)，均呈現(xiàn)低濃度NaCl脅迫條件下升高、高濃度NaCl脅迫條件下降低的趨勢(shì)，但總體變化趨勢(shì)緩和，在300 mmol·L－1NaCl脅迫條件下達(dá)到最大值。噴施0.1 mmol·L－1Spd后，各處理組幼苗葉片的氣孔導(dǎo)度均高于相應(yīng)的對(duì)照組，且差異顯著(t=0.001 6)。

2.1.4 對(duì)胞間CO2濃度的影響研究結(jié)果(圖4)表明:不同濃度NaCl脅迫條件下，對(duì)照組(未噴施Spd)和Spd處理組畢氏海蓬子幼苗葉片胞間CO2濃度具有類似的變化趨勢(shì)，但變化趨勢(shì)比較復(fù)雜。在0～300 mmol·L－1NaCl脅迫條件下，胞間CO2濃度逐漸降低，在300 mmol·L－1NaCl脅迫條件下降至最低;NaCl濃度超過300 mmol·L－1，胞間CO2濃度有較大幅度升高，在500 mmol·L－1NaCl脅迫條件下達(dá)到最高;700 mmol·L－1NaCl脅迫條件下胞間CO2濃度略有降低，但高于0～300 mmol·L－1NaCl脅迫處理組。但噴施0.1 mmol·L－1Spd后，各處理組畢氏海蓬子幼苗葉片的胞間CO2濃度均高于相應(yīng)的對(duì)照組，且差異顯著(t= 0.004 8)。

圖3 外源亞精胺(Spd)對(duì)不同濃度NaCl脅迫下畢氏海蓬子幼苗葉片氣孔導(dǎo)度的影響Fig.3 Effectofexogenousspermidine(Spd)onstomatal conductance of leaf of Salicornia bigelovii Torr.seedling under NaCl stress with different concentrations

圖4 外源亞精胺(Spd)對(duì)不同濃度NaCl脅迫下畢氏海蓬子幼苗葉片胞間CO2濃度的影響Fig.4 Effect of exogenous spermidine(Spd)on intercellular CO2concentration of leaf of Salicornia bigelovii Torr.seedling under NaCl stress with different concentrations

2.2 外源Spd對(duì)NaCl脅迫下畢氏海蓬子葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響

在不同濃度NaCl脅迫條件下對(duì)照組(未噴施Spd)及噴施0.1 mmol·L－1Spd后畢氏海蓬子幼苗葉片葉綠體的超微結(jié)構(gòu)見圖5。

在0 mmol·L－1NaCl脅迫下，對(duì)照組(圖5－1)和噴施0.1 mmol·L－1Spd處理組(圖5－6)幼苗的葉綠體均呈紡錘形，在細(xì)胞內(nèi)沿質(zhì)膜排列;基粒片層整齊并通過間質(zhì)片層互相連接，基粒片層排列緊密，嗜鋨顆粒相對(duì)較少。100 mmol·L－1NaCl脅迫下，對(duì)照組(圖5－2)幼苗的葉綠體膨脹變形，基粒類囊體腫脹且垛疊變薄，片層結(jié)構(gòu)松散并發(fā)生彎曲，部分類囊體的排列方向不再與葉綠體長(zhǎng)軸平行，基質(zhì)片層模糊，葉綠體膜不平滑;Spd處理組(圖5－7)幼苗的葉綠體整體膨脹程度較對(duì)照組明顯減輕，只有局部類囊體結(jié)構(gòu)松散、紊亂，而間質(zhì)類囊體、基粒類囊體的結(jié)構(gòu)仍較清晰。300 mmol·L－1NaCl脅迫下，對(duì)照組(圖5－3)和Spd處理組(圖5－8)幼苗的葉綠體結(jié)構(gòu)幾乎未受破壞。500 mmol·L－1NaCl脅迫下，對(duì)照組(圖5－4)幼苗的葉綠體變形較嚴(yán)重，由原來的紡錘形膨脹成球形，葉綠體雙層膜部分損壞，基粒片層間的連接出現(xiàn)斷裂，膜周圍的類囊體結(jié)構(gòu)松散、雜亂，葉綠體膜發(fā)生破裂，基質(zhì)部分外泄;Spd處理組(圖5－9)幼苗的葉綠體也呈膨脹狀態(tài)，但結(jié)構(gòu)破壞程度較對(duì)照組明顯減輕，葉綠體膜較完整，仍有部分完整的類囊體和較規(guī)則的基粒片層。700 mmol·L－1NaCl脅迫下，對(duì)照組(圖5－5)幼苗的葉綠體質(zhì)膜破損嚴(yán)重，葉綠體膜結(jié)構(gòu)完全破裂，類囊體結(jié)構(gòu)幾乎呈放射狀，有些葉綠體已經(jīng)完全解體;Spd處理組(圖5－10)幼苗的葉綠體膜不完整，類囊體結(jié)構(gòu)松散、紊亂甚至解體。

圖5 外源亞精胺(Spd)對(duì)不同濃度NaCl脅迫下畢氏海蓬子幼苗葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響Fig.5 Effect of exogenous spermidine(Spd)on chloroplast ultrastructure of Salicornia bigelovii Torr.seedling under NaCl stress with different concentrations

上述觀察結(jié)果說明:畢氏海蓬子能夠耐受300 mmol·L－1NaCl脅迫，添加外源Spd能減輕NaCl脅迫對(duì)畢氏海蓬子幼苗葉片葉綠體超微結(jié)構(gòu)的傷害，使葉綠體片層結(jié)構(gòu)得到較好的保護(hù)，維持了膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的正常性與完整性，延緩了葉綠體的衰老和解體過程。

3 討論

植物受到鹽分毒害的一個(gè)重要特征是葉綠素減少，植物失綠并出現(xiàn)傷害癥狀［17－18］。本實(shí)驗(yàn)中，100和300 mmol·L－1NaCl脅迫對(duì)畢氏海蓬子幼苗葉片的葉綠素合成有一定的促進(jìn)作用，表現(xiàn)為葉綠素含量的升高;在NaCl濃度為500 mmol·L－1的脅迫條件下，葉綠素含量呈下降趨勢(shì);而在700 mmol·L－1NaCl脅迫條件下，葉綠素含量的下降幅度更大，說明高濃度NaCl脅迫對(duì)葉綠素合成有明顯的破壞作用。然而，噴施0.1 mmol·L－1Spd后，不同濃度NaCl脅迫下畢氏海蓬子葉片葉綠素含量均明顯高于對(duì)照組(未噴施Spd)，說明噴施Spd可以緩解NaCl脅迫對(duì)畢氏海蓬子葉綠素的破壞作用。

鹽脅迫對(duì)植物光合作用的抑制效應(yīng)是多因素共同作用的結(jié)果，既包括滲透脅迫引起的氣孔限制因素，也包括非氣孔限制因素。短時(shí)間內(nèi)的抑制作用以氣孔限制因素為主，長(zhǎng)時(shí)間的抑制作用則以非氣孔限制因素為主［19－20］。本實(shí)驗(yàn)中，在0～300 mmol· L－1NaCl脅迫條件下葉片凈光合速率和氣孔導(dǎo)度增加、胞間CO2濃度下降，而在300～500 mmol· L－1NaCl脅迫條件下凈光合速率和氣孔導(dǎo)度下降、胞間CO2濃度增加，氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度的變化趨勢(shì)不一致，表明在300～500 mmol·L－1NaCl脅迫條件下引起畢氏海蓬子葉片凈光合速率降低的主要因素是非氣孔因素，即光合作用減弱主要是由葉肉細(xì)胞的光合活性降低引起的［21］。在非氣孔因素中，活性氧增加是主導(dǎo)因素，一方面漂白葉綠素，使光抑制作用加強(qiáng);另一方面破壞植物抗氧化酶系統(tǒng)，造成光合器官損傷，導(dǎo)致羧化效率降低，使葉肉細(xì)胞不能迅速同化胞間CO2，反饋調(diào)節(jié)氣孔，引起氣孔導(dǎo)度快速降低，對(duì)光合作用產(chǎn)生反饋性抑制［22－23］。因此，高濃度NaCl脅迫條件下植物的抗氧化酶活性下降、活性氧清除系統(tǒng)水平下降并誘發(fā)膜脂過氧化損傷，是導(dǎo)致植物光合作用下降的原因之一。本實(shí)驗(yàn)中，葉綠素含量的變化趨勢(shì)與凈光合速率相同，說明葉綠素含量的變化可影響凈光合速率的變化且呈正相關(guān)關(guān)系，高濃度NaCl脅迫條件下畢氏海蓬子葉綠素含量下降也是凈光合速率下降的原因之一。噴施外源Spd可顯著提高畢氏海蓬子幼苗的氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度及凈光合速率，可能是Spd通過參與膜的構(gòu)成阻止膜脂過氧化及膜蛋白的水解作用，穩(wěn)定類囊體膜組成，阻止葉綠素?fù)p失;也可能是Spd通過維持抗氧化酶系統(tǒng)的較高活性或含量，有效減少NaCl脅迫條件下活性氧對(duì)葉綠素分子的過氧化損傷［19］。

徐勤松等［24］認(rèn)為:NaCl脅迫能引起植物葉綠體膨脹破裂、類囊體膜解體，從而導(dǎo)致葉綠素流失;而帶正電荷的多胺則可與膜上帶負(fù)電荷的磷脂頭部及其他帶負(fù)電荷的基團(tuán)結(jié)合，提高膜的穩(wěn)定性，延緩NaCl脅迫引起的類囊體膜的破壞，以阻止葉綠素流失。本實(shí)驗(yàn)中，在NaCl濃度低于300 mmol·L－1的脅迫條件下畢氏海蓬子葉綠體結(jié)構(gòu)受損傷程度較輕，而在NaCl濃度高于300 mmol·L－1的脅迫條件下葉綠體雙層膜損壞嚴(yán)重，類囊體腫脹，基粒間的連接斷裂;NaCl脅迫濃度達(dá)到700 mmol·L－1時(shí)葉綠體的基粒消失，甚至整個(gè)葉綠體發(fā)生溶解。畢氏海蓬子葉綠體超微結(jié)構(gòu)的這一變化趨勢(shì)與葉綠素含量變化趨勢(shì)相一致。在700 mmol·L－1NaCl脅迫條件下，畢氏海蓬子葉綠素a/b值明顯降低，表明類囊體膜的垛疊程度降低，致使植物對(duì)光量子的有效吸收、傳遞和利用能力減弱，從而降低光能轉(zhuǎn)化為生物化學(xué)能的效率［24］。葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的重要器官，其內(nèi)的氧濃度高于其他細(xì)胞器，更易產(chǎn)生活性氧，從而誘發(fā)葉綠體膜脂過氧化。葉綠體精細(xì)結(jié)構(gòu)遭到破壞后，光合色素蛋白復(fù)合體將處于不穩(wěn)定狀態(tài)，從而引起葉綠素解體、降低葉綠體對(duì)光能的吸收能力。因此，NaCl脅迫條件下葉綠體結(jié)構(gòu)受損也是造成畢氏海蓬子葉片光合能力下降的重要原因之一。噴施Spd則能提高畢氏海蓬子葉片中光合色素的含量，緩解NaCl脅迫對(duì)葉綠體結(jié)構(gòu)的破壞，從而提高畢氏海蓬子的光合能力。這可能是由于外源Spd提高了畢氏海蓬子體內(nèi)葉綠素酶的活性，促進(jìn)了葉綠素的合成;或者是由于外源Spd對(duì)細(xì)胞內(nèi)某些抗氧化酶類及抗氧化物質(zhì)(如類胡蘿卜素)的活性有穩(wěn)定作用，使活性氧水平降低，從而減輕活性氧對(duì)葉綠素的漂白作用，保護(hù)了葉綠體膜結(jié)構(gòu)，使植物的光合活性增強(qiáng)［25］。

綜上所述，外源Spd可以維持NaCl脅迫下畢氏海蓬子葉綠體結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定性，從而提高光化學(xué)反應(yīng)效率，因此，噴施外源Spd可作為增強(qiáng)畢氏海蓬子抗NaCl脅迫的有效措施之一。

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(責(zé)任編輯:佟金鳳)

Effects of exogenous spermidine on photosynthetic parameters and chloroplast ultrastructure of Salicornia bigelovii under NaCl stres

HUA Chun1，ZHOU Feng1，DING Chun-xia1，CHEN Quanzhan1，WANG Ren-lei2，①，LI Ping1，3(1.School of Biochemical and Environmental Engineering，Nanjing Xiaozhuang College，Nanjing 211171，China;2.Jiangsu Institute of Education，Nanjing 210013，China;3.College of Life Sciences，Nanjing Normal University，Nanjing 210046，China)，J.Plant Resour.＆Environ.2012，21(2):89－95

Under 0，100，300，500 and 700 mmol·L－1NaCl stress，effects of spraying 0.1 mmol·L－1spermidine(Spd)on chlorophyll content，net photosynthetic rate，stomatal conductance，intercellular CO2concentration and chloroplast ultrastructure ofSalicornia bigeloviiTorr.seedling were compared.The results show that chlorophyll content，net photosynthetic rate and stomatal conductance ofS.bigeloviiall appear the trend of increasing under low concentration condition(0，100 and 300 mmol·L－1NaCl)and decreasing under high concentration condition(500 and 700 mmol·L－1NaCl)with the highest value under 300 mmol·L－1NaCl stress.While intercellular CO2concentration appears the trend of decreasing under low concentration NaCl stress，increasing under 500 mmol·L－1NaCl stress and slightly decreasing under 700 mmol·L－1NaCl stress.Under 0－500 mmol·L－1NaCl stress，Chla/Chlbvalue has an unobvious change，but sharply decreases under 700 mmol·L－1NaCl stress.Under low concentration NaCl stress，chloroplast overall swells and thylakoid lamella loosens but structures of chloroplast and thylakoidstill remain intact.While under 500 and 700 mmol·L－1NaCl stress，chloroplast ultrastructure is damaged seriously with membrane structure rupturing and thylakoid loosening to radial，and some chloroplasts completely disaggregate.After spraying 0.1 mmol·L－1Spd under corresponding NaCl stress，though chlorophyll content，net photosynthetic rate，stomatal conductance and intercellular CO2concentration ofS.bigeloviialso appear the same change trend，but their values all are significantly higher than those of the control(not spraying Spd)and the damage of chloroplast ultrastructure is also lighter than that of the control.It is suggested that spraying exogenous Spd can alleviate the injury of NaCl stress toS.bigelovii.

Salicornia bigeloviiTorr.;spermidine(Spd);NaCl stress;photosynthetic parameter; chloroplast ultrastructure

book=2012,ebook=11

Q945.11;Q944.5

A

1674－7895(2012)02－0089－07

2011－06－21

江蘇省高校自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(KJD180118);江蘇省植物生理學(xué)精品課程建設(shè)項(xiàng)目(2010);南京市環(huán)境科學(xué)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(2011001)

華春(1963—)，女，江蘇江陰人，本科，教授，主要從事植物生理學(xué)研究。

①通信作者E-mail:wrl3501988@163.com