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        不同燕麥品種耐鹽性差異及其生理機(jī)制

        2018-12-27 03:17:08苗玉紅韓燕來
        草業(yè)科學(xué) 2018年12期
        關(guān)鍵詞:白燕鹽害鹽濃度

        姜 瑛,周 萌,吳 越,苗玉紅,汪 強(qiáng),韓燕來

        (1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,河南 鄭州 450000; 2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與信息研究所,河南 鄭州 450008; 3.山東省土壤肥料總站,山東 濟(jì)南 250100)

        目前全世界鹽堿土壤面積大約有10億hm2[1],主要集中在歐亞大陸、非洲和北美西部,約占全球陸地總面積的25%,占可耕地面積的10%。我國鹽堿土面積約占世界鹽堿地的1/28,面積相當(dāng)于我國現(xiàn)有耕地的1/4。我國人口眾多,人均耕地面積不足0.1 hm2,如何改良和利用好鹽漬地區(qū)的土地資源是當(dāng)前面臨的重大課題。近年來,種植耐鹽植物成為鹽堿地利用和改良的重要舉措[2,3],隨著生物技術(shù)的廣泛應(yīng)用,篩選及培育耐鹽能力高的作物品種成為鹽堿地改良利用的重要方向,因而研究植物耐鹽性及其生理機(jī)制成為熱點(diǎn)問題之一。

        燕麥(Avenasativa)是一種特殊的糧、經(jīng)、飼、藥多用作物,在生態(tài)條件脆弱地區(qū)是不可替代的特色糧飼作物,主要分布在俄羅斯、美國、加拿大、德國、澳大利亞、中國和芬蘭等國[4]。我國燕麥品種資源豐富,加之從國外引進(jìn)的29個(gè)物種2 099份種質(zhì)資源,燕麥資源遺傳多樣性豐富,是燕麥育種的優(yōu)良基礎(chǔ)材料[5]。燕麥具有一定耐鹽性,不同來源的燕麥抗鹽性差異顯著[6],其在鹽堿地上的種植已成為鹽堿地改良利用的有效方式之一[7-8]。以往對于燕麥耐鹽性的研究多集中在耐鹽種質(zhì)資源選育[9-10]、營養(yǎng)離子吸收調(diào)控[11-12]、外源物質(zhì)耐鹽緩解效應(yīng)機(jī)制[13-14]等方面。植物的耐鹽性是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)量性狀,涉及諸多基因和多種耐鹽機(jī)制的協(xié)調(diào)作用,而對于燕麥耐鹽機(jī)理的研究還相對較少。

        本研究對比分析了4種不同基因型燕麥在不同鹽脅迫濃度和脅迫時(shí)間下表觀指標(biāo)、生理指標(biāo)及Na+、K+吸收積累變化規(guī)律,對不同品種燕麥的耐鹽性進(jìn)行綜合評價(jià),并探討燕麥響應(yīng)鹽脅迫的生理機(jī)制,以期為燕麥耐鹽育種和篩選提供科學(xué)依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        供試燕麥品種為加1(Tybor naked oat)、加8(Marion oat 2002)、加9(Nova oat 2003)和白燕6號(Baiyan 6),其中加1、加8、加9為加拿大燕麥品種,白燕6號來自吉林白城農(nóng)業(yè)科學(xué)院,以上引進(jìn)品種由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物營養(yǎng)研究室在當(dāng)?shù)貧夂驐l件下經(jīng)一年的繁殖后作為供試材料。

        1.2 試驗(yàn)方法

        本試驗(yàn)在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院恒溫光照培養(yǎng)室內(nèi)進(jìn)行。挑選大小均勻一致、籽粒飽滿且無病蟲害的燕麥籽粒以10%的次氯酸鈉消毒10 min,用蒸餾水沖洗干凈,25 ℃黑暗條件下浸種催芽,待種子露白后,挑選露白一致的沙盤育苗。待幼苗長至兩葉一心時(shí),進(jìn)行試驗(yàn)處理。試驗(yàn)采用水培法,在1/2劑量的Hoagland營養(yǎng)液的基礎(chǔ)上,設(shè)0(無鹽脅迫)、50(低鹽脅迫)、150(中鹽脅迫)和250 mmol·L-1(高鹽脅迫)4個(gè)NaCl鹽濃度水平。培養(yǎng)期為8 d,每2 d更換1次培養(yǎng)液,處理前取第1次樣,以后每2 d取1次樣,取相同部位葉片進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測定。育苗和處理時(shí)均以1/2的Hoagland營養(yǎng)液(約含Na+濃度3 mmol·L-1)為基礎(chǔ),故在試驗(yàn)開始時(shí)各供試燕麥品種有一定的Na+積累量。

        1.3 指標(biāo)測定方法

        K+、Na+含量的提取和測定參照王寶山等[15]的方法;脯氨酸(Pro)含量測定采用茚三酮比色法;丙二醛(MDA)含量測定采用硫代巴比妥酸反應(yīng)法;葉綠素含量測定用95%乙醇黑暗條件提取24 h,并分別在波長665、649、470 nm測定吸光度。

        鹽害指數(shù):每2 d記錄一次鹽害癥狀,鹽害分級標(biāo)準(zhǔn)參照馮毓琴等[16]的方法并略有修改。0級:無鹽害癥狀;1級:輕微鹽害,植株葉片尖端萎蔫或卷曲;2級:輕度鹽害,葉片尖端萎蔫且發(fā)黃;3級:中度鹽害,植株生長發(fā)育受抑制,約1/3的葉片焦枯發(fā)黃;4級:重度鹽害,植株生長發(fā)育嚴(yán)重受抑制,葉色整體變淺綠色,近1/2的葉片焦枯變黃;5級:極重度鹽害,植株葉片焦枯,萎蔫死亡。

        鹽害指數(shù)=[∑(鹽害級值×相應(yīng)鹽害級值株數(shù))/(總株數(shù)×鹽害最高級值)] ×100%。

        1.4 抗鹽性評價(jià)方法

        采用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)值法[16-17]對各燕麥品種抗鹽性差異進(jìn)行綜合評價(jià)。

        1.5 數(shù)據(jù)處理

        本試驗(yàn)采用SPSS 18.0進(jìn)行相關(guān)分析統(tǒng)計(jì),用Duncan法以及LSD法進(jìn)行數(shù)據(jù)的方差分析(P<0.05);運(yùn)用Origin 8.5和Office 2016進(jìn)行相關(guān)圖表的制作。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同燕麥品種鹽害指數(shù)

        各燕麥品種在空白和低鹽濃度下生長發(fā)育正常,沒有鹽害表現(xiàn)。而隨著鹽濃度的增加,鹽害指數(shù)不斷提高,鹽害程度逐漸增大,且隨著鹽脅迫時(shí)間的延長,鹽害程度也隨之增大,但不同品種鹽害指數(shù)對鹽脅迫反應(yīng)有所差異(表1)。

        在中鹽濃度下,加1和加9在脅迫2 d時(shí)開始表現(xiàn)輕度鹽害癥狀,且隨著脅迫時(shí)間的延長,兩品種鹽害的癥狀加劇,第6天和第8天時(shí),多數(shù)植株鹽害嚴(yán)重;加8和白燕6號在脅迫4 d時(shí)開始出現(xiàn)鹽害癥狀,白燕6號在脅迫第6天時(shí)出現(xiàn)較明顯的中度鹽害,加8在脅迫第8天時(shí)半數(shù)植株表現(xiàn)為中度鹽害。在高鹽濃度下,加1和加9在脅迫第2天有明顯的鹽害癥狀,在脅迫第4天,鹽害加劇,在第6天時(shí)鹽害嚴(yán)重,多數(shù)植株生長發(fā)育嚴(yán)重受抑制,脅迫第8天植株全部死亡。而加8和白燕6號在脅迫4 d開始表現(xiàn)明顯的鹽害,隨著脅迫時(shí)間的延長,兩品種出現(xiàn)鹽害癥狀的植株逐漸增多,以白燕6號的鹽害癥狀較明顯。比較4個(gè)燕麥品種的鹽害情況,加8對鹽分脅迫較不敏感,白燕6號居中,加1和加9對鹽害較為敏感。

        表1 鹽脅迫濃度和時(shí)間對不同品種燕麥鹽害指數(shù)的影響Table 1 Effect of salt stress time and concentration on oats salt injury index

        2.2 鹽脅迫對不同品種燕麥幼苗葉片葉綠素含量的影響

        隨著鹽濃度的增加和脅迫時(shí)間的延長,葉綠素含量整體呈下降趨勢(圖1)。與對照相比,各燕麥品種葉綠素含量在低鹽濃度下葉綠素含量總體上呈上升趨勢,品種間變化趨勢略有不同,其中加8葉綠素含量總體上增加9%,為4個(gè)品種增幅最大的,其他3個(gè)品種葉綠素含量增加幅度不大,范圍為1%~4%。在中鹽濃度下,加1和加9隨著脅迫時(shí)間的延長,葉綠素含量下降趨勢明顯,脅迫8 d兩品種葉綠素含量分別降低了29.12%、26.45%。而加8和白燕6號隨脅迫時(shí)間延長,葉綠素含量呈現(xiàn)先降低后上升最后降低的波動(dòng)變化趨勢,在脅迫2 d時(shí)葉綠素含量均有所降低,而后隨著脅迫時(shí)間延長,脅迫4 d時(shí),葉綠素含量略有升高,白燕6號在脅迫6和8 d時(shí)含量逐漸降低,較對照分別降低4.09%和7.60%,加8則在脅迫8 d時(shí)含量降低,降低了6.52%。在高鹽濃度下,隨著脅迫時(shí)間的延長,各燕麥品種葉綠素含量均呈下降趨勢,大致上以加1降低幅度最大,而加8降低幅度最小。

        圖1 各品種燕麥在不同鹽濃度和脅迫時(shí)間處理下葉綠素含量Fig. 1 Effect of salt stress time and concentration on chlorophyll content in different oats

        同一處理時(shí)間不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

        Different lowercase letters within the same time indicate significant difference at 0.05 level; similarly for the following figures.

        2.3 鹽脅迫對不同品種燕麥丙二醛含量的影響

        隨著鹽濃度的升高及脅迫時(shí)間的延長,所有燕麥品種幼苗葉片丙二醛含量大體呈逐漸升高的趨勢(圖2),不同品種間丙二醛積累趨勢有所差異。與對照相比,隨著脅迫時(shí)間的延長,加1、加9丙二醛含量呈先增高后降低的趨勢,而加8、白燕6號丙二醛含量低于前兩個(gè)品種,且隨脅迫時(shí)間延長逐漸趨于穩(wěn)定,其中白燕6號在脅迫初期各鹽濃度脅迫處理間差異不大。在中鹽和高鹽脅迫下,隨著脅迫時(shí)間的延長,各燕麥品種丙二醛含量基本呈上升趨勢,在鹽脅迫2 d時(shí)丙二醛含量有較快的上升趨勢,脅迫4和6 d時(shí)丙二醛含量上升趨勢漸緩,中鹽脅迫8 d時(shí)丙二醛含量較第6天大量增加,可見植株自身的適應(yīng)調(diào)控機(jī)制難以抵抗持續(xù)的鹽脅迫傷害,正常的生理機(jī)能受到影響,正常生長受抑制,高鹽脅迫8 d時(shí),大量植株已不能抵抗高鹽濃度傷害,植株生長嚴(yán)重受影響甚至死亡。在各鹽濃度條件下,加1和加9丙二醛含量均高于加8和白燕6號。由此可見,在不同濃度鹽處理下,相比加8和白燕6號,加1和加9對鹽脅迫更敏感。

        圖2 各品種燕麥在不同鹽濃度和脅迫時(shí)間處理下丙二醛含量Fig. 2 Effect of different salt concentrations and stress time on malonaldehyde content of different oats

        2.4 鹽脅迫對不同品種燕麥脯氨酸含量的影響

        脯氨酸是在細(xì)胞中起著滲透調(diào)節(jié)作用的細(xì)胞相溶性物質(zhì),它被廣泛的積累在各器官中[18]。鹽分脅迫下,植物通過脯氨酸的合成和離子吸收降低細(xì)胞的水勢,同時(shí)在高滲溶液中加強(qiáng)水分吸收[19]。鹽脅迫下各燕麥品種脯氨酸積累情況如圖3所示,各燕麥品種不同鹽濃度處理間脯氨酸積累變化有所差異,隨脅迫時(shí)間的延長,低鹽濃度處理下各品種脯氨酸含量變化不大,中鹽處理下,加1、加8和加9脯氨酸含量不斷累積,而白燕6號脯氨酸含量在第2天與其他品種相比即有較快的積累增長趨勢,隨著時(shí)間的延長,處于相對穩(wěn)定并逐步累積的狀態(tài),在脅迫第8天又快速積累,所有品種在脅迫處理第8天時(shí)達(dá)到最高值,脯氨酸含量以加8最高,白燕6號次之,加9,加1最低。高鹽處理下,各品種間脯氨酸積累變化趨勢不一致,加1和加9隨著脅迫時(shí)間的延長,脯氨酸含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,而加8和白燕6號脯氨酸含量則是不斷積累,但增速降低,在脅迫第8天,與中鹽脅迫處理間相差不大,脯氨酸含量趨于穩(wěn)定。

        2.5 不同鹽濃度對燕麥品種Na+、K+吸收的影響

        隨著鹽脅迫濃度的提高和鹽脅迫時(shí)間的延長,所有供試燕麥品種地上部葉片中Na+含量總體呈逐漸增加的趨勢(圖4),K+含量呈逐漸降低的趨勢(圖5),不同品種間Na+、K+含量及K+/Na+值變化趨勢(圖6)稍有不同。在低、中鹽脅迫下,各個(gè)脅迫時(shí)間段內(nèi)加8體內(nèi)的Na+含量均低于其他3個(gè)燕麥品種,K+含量明顯高于其他3個(gè)燕麥品種,由于加8較低的Na+吸收和較高的K+吸收,導(dǎo)致其K+/Na+均明顯高于其他3個(gè)燕麥品種。與其他品種相比較,白燕6號在低、中鹽脅迫條件下Na+含量相對較高,并且具有較低的K+吸收能力,表現(xiàn)出較低的K+/Na+值。在高鹽脅迫下,隨著脅迫時(shí)間的延長,加8和白燕6號對Na+吸收仍保持繼續(xù)增加的趨勢,其中加8的持K+能力在前期具有明顯的優(yōu)勢,到后期優(yōu)勢減弱,但仍高于其他品種,總體上加8的K+/Na+在脅迫各時(shí)期均為最高值。

        圖3 不同鹽濃度和脅迫時(shí)間處理對各品種燕麥脯氨酸含量的影響Fig. 3 Effect of different salt concentrations and stress time on proline content of different oats

        圖4 燕麥地上部葉片中Na+含量Fig. 4 Content of Na+ in the leaves aboveground

        圖5 燕麥地上部葉片中K+含量Fig. 5 Content of K+ in the leaves aboveground

        圖6 燕麥地上部葉片中K+/Na+比例Fig. 6 Ratios of K+/Na+ in the leaves aboveground

        2.6 不同品種燕麥耐鹽性綜合評價(jià)

        通過對以上指標(biāo)結(jié)果進(jìn)行分析,計(jì)算得出各指標(biāo)的耐鹽隸屬函數(shù)值(表2)。脯氨酸在低鹽脅迫下和中、高鹽脅迫下的含量積累結(jié)果不能說明其與作物的耐鹽性存在一致的正相關(guān)或負(fù)相關(guān)關(guān)系,此外,鹽脅迫下耐鹽表現(xiàn)較好的品種Na+含量偏高或許與該品種耐鹽類型和耐鹽閾值有關(guān),在此不作綜合評價(jià)分析。

        對照表2數(shù)據(jù),在對照和低鹽脅迫下,各品種隸屬函數(shù)平均值差異不大,隨著鹽濃度的升高,品種之間的差異逐漸增大,在中鹽和高鹽脅迫下差異達(dá)到最大值。在各個(gè)鹽濃度下,品種加8和白燕6號隸屬函數(shù)平均值較高,加1和加9隸屬函數(shù)平均值較低,總體上以加8耐鹽性最好,加1耐鹽性最弱。

        表2 不同品種燕麥指標(biāo)隸屬函數(shù)值及耐鹽綜合評價(jià)Table 2 Subordinate function values of the indexes and comprehensive evaluation of salt stress on different oats

        3 討論與結(jié)論

        本研究作物表觀鹽害表現(xiàn)結(jié)果顯示,加8和白燕6號鹽害癥狀相對較輕,而加1和加9在高鹽脅迫初期開始就表現(xiàn)明顯的鹽害癥狀。不同燕麥品種對鹽脅迫的適應(yīng)性差異在葉綠素含量上也有具體的表現(xiàn),在中鹽濃度條件下,隨脅迫時(shí)間的延長,加8和白燕6號葉綠素呈先降低后上升最后降低的波動(dòng)變化趨勢,而加1和加9葉綠素含量則不斷降低,在高鹽濃度下,隨著鹽脅迫的加劇,各燕麥品種葉綠素含量均呈下降趨勢,前兩個(gè)品種比后兩個(gè)品種葉綠素含量降低幅度要小。各品種葉綠素含量降低,說明鹽脅迫對燕麥植株的光合抑制,鹽脅迫一方面可通過減少水勢抑制光合作用,另一方面,在高鹽濃度下,高濃度的Na+誘導(dǎo)葉綠素酶活性提高,從而加速葉綠素被降解,促使其含量降低[20]。同時(shí)高鹽濃度下,細(xì)胞內(nèi)離子含量穩(wěn)定性發(fā)生變化,葉綠素和葉綠體之間的連接都是松散的,葉綠素易被破壞[21]。加8和白燕6號葉綠素含量在降低后又出現(xiàn)上升的現(xiàn)象說明,在植株遭受鹽脅迫初期,葉片葉綠素和葉綠體膜蛋白含量受到影響出現(xiàn)短暫的降低,植株通過耐鹽機(jī)制調(diào)節(jié)自身耐鹽適應(yīng)性,緩和鹽脅迫傷害,保持正常生長和光合作用,則葉綠素含量會有短暫的上升現(xiàn)象。一些植物通過增加水利用效率實(shí)現(xiàn)耐鹽途徑,如冰葉日中花(Mesembryanthemumcrystallinum,它們把光合作用模式從C3轉(zhuǎn)換到CAM模式,在長期鹽分存在的條件下,植物會在晚上張開氣孔,進(jìn)而減少蒸騰水損失[22]。濱藜(Atriplexlentiformis)在鹽脅迫情況下可將光合作用模式從C3路徑轉(zhuǎn)換到C4路徑[23]。

        在鹽漬化土壤中,Na+是造成植物傷害的重要因素。鹽脅迫下,大量Na+流入細(xì)胞可以導(dǎo)致細(xì)胞膜去極化,從而誘導(dǎo)K+外流,活性氧代謝系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡遭到破壞,膜脂過氧化或膜蛋白過氧化作用造成膜質(zhì)或膜蛋白損失,導(dǎo)致植物細(xì)胞的正常生理功能發(fā)生紊亂,甚至傷害死亡[24]。對許多植物來說,如果Na+的毒性是由于Na+利用K+吸收途徑并通過競爭K+的結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)入植物體內(nèi)造成的,則維持高的K+/Na+比簡單地維持低的Na+濃度更有意義[25]。如大麥(Hordeumvulgare)通過調(diào)節(jié)H+泵的傳輸驅(qū)動(dòng)力和K+和Na+的表達(dá)和活性,使細(xì)胞溶質(zhì)中維持了K+高鹽和Na+低鹽[26]。本研究中,隨著鹽脅迫程度的加劇,加8對Na+的吸收及K+/Na+較穩(wěn)定,尤其是在鹽脅迫下有著較強(qiáng)的持K+能力,能夠保持較高的K+/Na+,加8的耐鹽性表現(xiàn)也驗(yàn)證了以上觀點(diǎn);加1和加9對Na+的吸收及K+/Na+易受到鹽濃度及脅迫時(shí)間的影響,耐鹽性相對較弱。

        游離脯氨酸在細(xì)胞內(nèi)的積累對于降低細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)的滲透勢、均衡原生質(zhì)體內(nèi)外的滲透強(qiáng)度、維持細(xì)胞內(nèi)酶正常的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象、減少細(xì)胞內(nèi)可溶性蛋白的沉淀等具有重要的作用。在鹽漬條件下植物細(xì)胞中吸收和積累大量的鹽分,其中大部分鹽離子被區(qū)隔化在液泡中,因此液泡本身的水勢很低,造成細(xì)胞質(zhì)脫水。在此情況下細(xì)胞質(zhì)合成一定數(shù)量的脯氨酸和其他可溶性有機(jī)物質(zhì),增大細(xì)胞質(zhì)濃度,平衡液泡和細(xì)胞質(zhì)的水勢,防止液泡從細(xì)胞質(zhì)中吸水,避免細(xì)胞質(zhì)受到影響。Cuin和Shabala[27]研究表明鹽脅迫下脯氨酸的積累不僅僅是植物受到鹽脅迫的一個(gè)癥狀,它可以通過提高蛋白和膜的穩(wěn)定性來緩解細(xì)胞的傷害,減緩NaCl誘導(dǎo)K+外流,這對保持細(xì)胞質(zhì)高的K+/Na+,從而提高植物的耐鹽性非常關(guān)鍵。小麥(Triticumaestivum)受NaCl脅迫時(shí),植株內(nèi)大部分氨基酸濃度會隨著鹽脅迫的誘導(dǎo)而增加,脯氨酸增幅尤為顯著[28]。本研究中,在高鹽脅迫下,加8和白燕6號的脯氨酸含量不斷累積,而加1和加9脯氨酸含量達(dá)到最高值后分別在脅迫第8天和第6天開始降低,說明加1和加9在高鹽處理下,隨著鹽脅迫時(shí)間的延長,細(xì)胞主動(dòng)調(diào)節(jié)滲透勢和維持膜穩(wěn)定性的適應(yīng)能力下降,細(xì)胞受到鹽脅迫的傷害,這一推測在本研究中兩個(gè)品種在高鹽濃度下丙二醛含量明顯升高的結(jié)論中得到驗(yàn)證。

        丙二醛是植物細(xì)胞膜脂過氧化自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中產(chǎn)生的膜脂內(nèi)過氧化物進(jìn)一步降解的產(chǎn)物[29],逆境條件下植物往往會發(fā)生膜脂過氧化傷害。丙二醛的含量高低是反映細(xì)胞膜脂過氧化作用強(qiáng)弱和質(zhì)膜破壞程度大小的重要指標(biāo),丙二醛含量越高,質(zhì)膜受到的傷害也越大[30]。Al-Quraan[31]和Chaves等[32]研究表明,隨著外界脅迫時(shí)間的延長,植物MDA含量有所下降,這可能是因?yàn)榈望}濃度下,植物鹽脅迫程度低,在脅迫一段時(shí)間后植物開啟自身的滲透調(diào)節(jié)保護(hù)機(jī)制減輕鹽脅迫的影響,植株能夠繼續(xù)正常生長,生物量有所增長,從而使MDA含量有所降低。加8和白燕6號相對加1和加9有著較低的MDA含量值,可見前兩個(gè)品種有著較強(qiáng)的鹽脅迫適應(yīng)能力,受到鹽脅迫的傷害相對較小,這點(diǎn)在二者表觀鹽害表現(xiàn)和較高的葉綠素含量得到了印證,與Mansour[33]和Ashraf和Ali[34]認(rèn)為質(zhì)膜透性增加及增加幅度與品種耐鹽性呈負(fù)相關(guān)的研究結(jié)果相一致。

        由此可見,脯氨酸、丙二醛的積累規(guī)律與品種的耐鹽能力具有相關(guān)性,鹽脅迫下脯氨酸、丙二醛的積累可作為品種是否耐鹽的判定指標(biāo),這與前人研究結(jié)果相一致[35-37]。

        耐鹽植物通過諸多生物化學(xué)和分子機(jī)制應(yīng)對外界鹽脅迫,如選擇性積聚或釋放離子、控制離子從根部到葉片的運(yùn)輸、合成相溶性物質(zhì)、改變光合作用途徑、改變膜結(jié)構(gòu)、誘導(dǎo)抗氧化酶、植物激素等的產(chǎn)生。不同作物、不同品種之間機(jī)理不同、作用強(qiáng)度不同,導(dǎo)致作物耐鹽性差異[38]。本研究不同鹽濃度處理下耐鹽隸屬函數(shù)值結(jié)果可知,品種加8和白燕6號隸屬函數(shù)平均值較高,加1和加9隸屬函數(shù)平均值較低,隨著鹽濃度的升高,品種之間的差異逐漸增大,在中、高鹽脅迫下差異達(dá)到最大值反映出前兩者具有較高的耐鹽性,而后兩者屬于耐鹽相對敏感品種,品種間耐鹽性由強(qiáng)到弱排列為加8>白燕6號>加9>加1。

        植物復(fù)雜耐鹽機(jī)制涉及植物在受到鹽脅迫時(shí)的主要生理變化過程,主要目的是保護(hù)光合作用、呼吸作用、水利用效率和維持一些重要的植物特征(如細(xì)胞架、細(xì)胞壁、質(zhì)膜—細(xì)胞壁間的交互作用)、染色體和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變(DNA甲基化、染色體增倍,特定次序的改變或DNA消除)等。本研究中加8和白燕6號雖然較其他兩個(gè)品種較耐鹽,但兩個(gè)品種間還是存在不同的耐鹽表現(xiàn)。加8對Na+的吸收及K+/Na+較穩(wěn)定,尤其是在鹽脅迫下有著較強(qiáng)的持K+能力,能夠保持較高的K+/Na+,這或許是加8耐鹽性高于其他品種的主要原因。在脯氨酸積累方面,白燕6號對于中鹽脅迫能快速啟動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制,大量增加脯氨酸含量,維持細(xì)胞質(zhì)膜穩(wěn)定性,減少膜脂過氧化傷害,在鹽脅迫初期不同鹽濃度處理下白燕6號丙二醛含量較低并維持穩(wěn)定的結(jié)果也證明了這一觀點(diǎn)。白燕6號在Na+、K+吸收方面,白燕6號相比于加8 Na+含量較高,而K+含量明顯不及加8,可能與其在Na+區(qū)隔化或脯氨酸滲透調(diào)節(jié)能力具有一定的優(yōu)勢有關(guān)。

        隨著植物耐鹽途徑及耐鹽機(jī)理的不斷研究,目前通過植物分子學(xué)已鑒定出了一些由鹽脅迫誘導(dǎo)的基因[39-40]。擬南芥(Arabidopsisthaliana)在鹽脅迫和脫落酸作用下,耐鹽性基因AtNHX1基因的轉(zhuǎn)錄本為上調(diào),說明NaCl、KCl或脫落酸能促進(jìn)AtNHX1啟動(dòng)因子[41]。同樣在鹽脅迫轉(zhuǎn)錄下,諸多研究從分子角度驗(yàn)證了耐鹽機(jī)理[42-43]。耐鹽性具有多基因支配特征,不同功能組的基因共同參與編碼鹽脅迫蛋白質(zhì),包括光合作用酶基因、相溶性物質(zhì)合成基因、液泡酶基因和清除活性離子酶基因等,大部分基因在功能組上被劃分為鹽脅迫下的鹽誘導(dǎo)基因。但是當(dāng)前對鹽誘導(dǎo)基因認(rèn)識仍然不足,需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。

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