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        兩種檉柳對(duì)鹽脅迫的生理生化響應(yīng)

        2021-03-18 05:22:10梁維維馬海燕
        草食家畜 2021年1期
        關(guān)鍵詞:剛毛檉柳蒸騰速率

        梁維維,李 莉,王 璐,馬海燕

        (新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所,烏魯木齊 830000)

        全世界的檉柳屬(Tamarix chinensis L.)植物約有90 種[1],我國(guó)的檉柳屬植物主要分布在干旱半干旱地區(qū),有18 種1 變種[2],天然分布在新疆的有 16 種,主要分布在準(zhǔn)噶爾盆地西南部和塔里木盆地。 新疆是中國(guó)檉柳屬植物的分布中心。新疆大力發(fā)展檉柳屬植物的優(yōu)勢(shì)原因基于:該屬植物具有耐鹽、抗旱、喜沙、耐熱 、喜水等生理特性,此外,新疆地處干旱地區(qū)土壤鹽堿化程度高,獨(dú)特的大陸性氣候,氣候干燥降雨量小,致使檉柳屬植物能夠廣泛的分布與發(fā)展[3]。 檉柳是溫帶荒漠地區(qū)生長(zhǎng)的灌木或小喬木, 且常常作為此類地區(qū)的優(yōu)勢(shì)種和建群種, 作為防風(fēng)固沙植物在荒漠地區(qū)尤為重要, 為減緩荒漠化過(guò)程發(fā)揮著重要的生態(tài)功能[4]。 本研究以剛毛檉柳和長(zhǎng)穗檉柳為研究材料,在室內(nèi)水培條件下,比較兩種檉柳鹽脅迫的生理生化變化規(guī)律,明晰檉柳屬植物的耐鹽生理特征與泌鹽特征,從而確定兩種檉柳耐鹽性的強(qiáng)弱,為將來(lái)利用檉柳屬植物改造鹽堿土地提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        吐魯番沙漠植物園檉柳專類園內(nèi)(東經(jīng) 89°11",北緯 40°51",海拔- 95~- 76 m)選取長(zhǎng)度一致的剛毛檉柳和長(zhǎng)穗檉柳多年生同化枝,裝于密封袋中,快速帶回植物園實(shí)驗(yàn)室。

        1.2 試驗(yàn)方法

        兩種檉柳同化枝生根培養(yǎng),分別對(duì)每株進(jìn)行稱重,將其分成兩組,一組開(kāi)展正常生長(zhǎng)試驗(yàn),另一組開(kāi)展耐鹽性研究。 正常生長(zhǎng)試驗(yàn):剛毛檉柳和長(zhǎng)穗檉柳用去離子水培養(yǎng) 15 d 后,改為1/2Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液,開(kāi)展耐鹽性實(shí)驗(yàn):中性鹽 NaCl,設(shè) 0、50、100、150 和 200 mmoL/L5 個(gè)濃度水平,每個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置 3 個(gè)重復(fù)。

        1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

        用GSF-3000 光合儀測(cè)定各處理植株的凈光合速率,蒸騰速率。 將所有材料置于105 °C 烘箱殺青10 min,然后在 80 °C 烘干至恒重,稱取各組織干重(DW)[5]。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        利用SAS 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析,用DUNCAN 多重比較進(jìn)行差異顯著性分析(P<0.05)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 光合效率的影響

        光合作用是植物賴以生存的生理基礎(chǔ)[6]。 當(dāng)遭受脅迫時(shí),植株的光合能力明顯下降,其凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)出現(xiàn)顯著的下降的趨勢(shì)[7]。 由圖1 可知,隨著鹽濃度的升高,檉柳光合速率呈下降趨勢(shì)。 在NaCl 濃度為200 mmoL/L ,與對(duì)照相比剛毛檉柳的光合速率有顯著的變化(P<0.05),達(dá)到最低值,僅為對(duì)照的35%。 長(zhǎng)穗檉柳的光合速率也達(dá)到最低值,僅為對(duì)照的33%,具有顯著差異(P<0.05)。

        圖1 鹽脅迫下凈光合速率的變化

        由圖2 可知,隨著鹽濃度的升高,檉柳蒸騰速率呈下降趨勢(shì)。 在NaCl 濃度為200 mmoL/L,與對(duì)照相比剛毛檉柳的蒸騰速率有顯著的變化(P<0.05),達(dá)到最低值,僅為對(duì)照的49%。 長(zhǎng)穗檉柳的蒸騰也達(dá)到最低值,僅為對(duì)照的46%,具有顯著差異(P<0.05)。

        圖2 鹽脅迫下蒸騰速率的變化

        兩種檉柳的光合氣體交換參數(shù),凈光合速率和蒸騰速率都隨脅迫強(qiáng)度的增大而顯著下降,剛毛檉柳的下降幅度較為平緩,而長(zhǎng)穗檉柳的下降幅度比較大,表明與長(zhǎng)穗檉柳相比剛毛檉柳對(duì)光合作用不利影響會(huì)小。

        2.2 脯氨酸含量的影響

        脯氨酸作為一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),它的功能主要起保護(hù)蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì),阻止其產(chǎn)生錯(cuò)誤的折疊,維持環(huán)境滲透和細(xì)胞原生質(zhì)之間平衡的作用,并減緩由脅迫產(chǎn)生毒害效應(yīng),給植物提供恢復(fù)生長(zhǎng)的能源和含氮的儲(chǔ)藏物質(zhì)[8]。

        由圖3 可知, 剛毛檉柳和長(zhǎng)穗檉柳的脯氨酸含量隨著鹽脅迫的濃度的增大而增大, 在NaCl 為200 mmoL/L ,與對(duì)照相比剛毛檉柳的脯氨酸出現(xiàn)顯著的變化(P<0.05),達(dá)到最大值,是對(duì)照的2.3 倍。 長(zhǎng)穗檉柳的脯氨酸也達(dá)到最大值,是對(duì)照的1.8 倍,具有顯著差異(P<0.05)。

        圖3 鹽脅迫下脯氨酸含量的變化

        2.3 生長(zhǎng)的影響

        不同程度的鹽脅迫處理后,較對(duì)照檉柳生長(zhǎng)均受到一定影響,隨著脅迫程度加劇,植株長(zhǎng)勢(shì)變?nèi)酢?與以往不同的是,當(dāng) NaCl 的濃度為100 mmoL/L 時(shí),植株的長(zhǎng)勢(shì)相比對(duì)照明顯變好。 在 NaCl 的濃度為200 mmoL/L,對(duì)照相比剛毛檉柳的干重沒(méi)有顯著的變化(P<0.05),表明剛毛檉柳的生長(zhǎng)沒(méi)有受到抑制,而長(zhǎng)穗檉柳的干重與對(duì)照相比顯著降低(P<0.05)。 表明長(zhǎng)穗檉柳的生長(zhǎng)受到抑制,高濃度的鹽脅迫對(duì)長(zhǎng)穗檉柳的影響較大,見(jiàn)表1。

        表1 不同鹽處理下檉柳干重

        3 討 論

        檉柳屬植物分布廣泛、具有頑強(qiáng)的生命力[9,10]、抗干旱、耐受貧瘠、適應(yīng)性強(qiáng)、耐受鹽堿、防風(fēng)沙等許多優(yōu)點(diǎn)的植物是涵養(yǎng)水源、改造鹽堿土地、防止沙漠化、保護(hù)生態(tài)環(huán)境以及園林綠化和人工造林的優(yōu)良樹(shù)種。檉柳屬植物利用鹽腺把存在于體內(nèi)的多余鹽分排出體外,從而達(dá)到維持植物體內(nèi)的離子平衡狀態(tài),使其具有較強(qiáng)耐鹽性能力。此外,通過(guò)體內(nèi)積累和吸收較多的鹽離子,使檉柳屬植物實(shí)現(xiàn)鹽生環(huán)境與植物細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)的平衡,這就是檉柳屬植物的耐鹽生理特征與泌鹽特征。

        游離氨基酸,可溶性蛋白和有機(jī)酸都有助于保護(hù)細(xì)胞膜的完整性,清除活性氧以及穩(wěn)定酶/蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)[11,12]。 脯氨酸作為滲透調(diào)節(jié)劑在逆境時(shí)協(xié)助植物體抵御滲透脅迫帶來(lái)的傷害,NaCl 的添加促進(jìn)脯氨酸積累,脯氨酸保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的完整性,從而提高了植物的抗逆性。 適當(dāng)濃度NaCl 不但可以增加植物的生物量還可以有效緩解滲透脅迫所產(chǎn)生的不利影響。檉柳通過(guò)積累大量Na+在組織和鹽囊泡中參與滲透調(diào)節(jié)[13],來(lái)減輕Na+的毒害;同時(shí),用于外源NaCl 還可以促進(jìn)植株中大量積累機(jī)溶質(zhì)和小分子有,一方面進(jìn)一步增強(qiáng)植株滲透調(diào)節(jié)能力,另一方面保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。 這些過(guò)程共同增強(qiáng)鹽脅迫下檉柳植株的光合作用和保水能力,促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育,并且提高其對(duì)滲透脅迫的耐受性。

        4 結(jié) 論

        研究結(jié)果表明:兩種檉柳隨鹽脅迫強(qiáng)度的增大,凈光合速率和蒸騰速率都呈顯著下降趨勢(shì),脯氨酸含量呈顯著上升趨勢(shì),說(shuō)明剛毛檉柳和長(zhǎng)穗檉柳受NaCl 脅迫影響存在差異。 總體來(lái)看,剛毛檉柳和長(zhǎng)穗檉柳均表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐鹽能力,但剛毛檉柳受 NaCl 脅迫的影響較小,可作為檉柳屬植物耐鹽生理和分子機(jī)制研究的備選材料。

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