干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 钾钠离子吸收分配和脯氨酸积累与荒漠植物抗逆性研究

Arid

	钾钠离子吸收分配和脯氨酸积累与荒漠植物抗逆性研究
	王锁民; 张金林; 李三相; 王春梅; 周向睿; 刘雪松; 陈托兄; 郭正刚; 陆妮
完成单位	兰州大学
登记(发布)日期	2005
中文摘要	1. Na+与多浆旱生植物抗旱性研究 5～100mmol/LNaCl对霸王的生长有促进作用,其中50mmol/LNaCl对霸王生长的刺激作用最大,与对照相比,叶、茎和根的鲜重分别增加了104%、57%和149%(P＜0.05),干重分别增加了34%、51%和65%(P＜0.05),含水量分别增加了52%、35%和17%(P＜0.05);同时 MDA含量显著降低,质膜透性减小,叶肉质化程度增强,有机干重增加。300mmol/LNaCl对霸王的生长产生抑制作用,与对照相比,叶和根的鲜重分别下降了19%和38%(P＜0.05),其叶片质膜透性和MDA含量都显著增加。不同强度的渗透胁迫(-0.5、-1.0和-1.5MPa)下,50mmol/LNaCl显著提高霸王的抗旱能力,减轻了渗透胁迫对霸王生长造成的伤害,霸王鲜重和含水量显著增加(P＜0.01)。在轻度渗透胁迫下(-0.5MPa),NaCl缓解渗透胁迫的作用最大,使植株的含水量和有机干重分别增加了201%和30%。相同渗透胁迫(-1.0MPa)下,在一定浓度范围内,随NaCl浓度的增加,霸王适应干旱环境的能力增强。与未施NaCl的处理相比较,5、50、100和200mmol/L NaCl处理使霸王叶鲜重分别增加了103%、177%、186%和131%(P＜0.01),茎鲜重分别增加了26%、83%和157%和22%(P＜0.05),根鲜重除200mmol/LNaCl处理使其降低了48%(P＜0.05)外,其它处理对根鲜重影响不显著(P＞0.05),叶质膜透性和MDA含量减小。在盆栽土培实验中,NaCl同样可以缓解缓慢干旱胁迫对霸王生长的抑制作用。干旱+盐处理组与干旱处理组相比,植株叶、茎和根的干重分别增加了18%、37%和37%(P＞0.05)。在此研究基础上,我们研制出了能增强旱生植物抗逆性的钠复合肥。在霸王上的应用表明,干旱胁迫下施钠复合肥能显著地改善植株的水分状况、促进植株的生长、减轻膜损伤程度。该钠复合肥亦能显著地促进多浆旱生植物梭梭和白刺、泌盐型旱生植物红砂的生长、并提高其抗旱能力。该钠复合肥已申请国家发明专利,其在荒漠区植被恢复方面将有广阔的应用前景。此外,基于多浆旱生植物适应干旱环境的最有效策略是积累Na+、而不是拒排Na+的观点,鉴定霸王根高亲和性Na+吸收转运蛋白、叶片Na+区域化抗旱功能基因的申请获2006年国家863计划资助,这将在优良牧草等农作物抗旱性的遗传改良方面有重要应用价值。 2. 抗盐植物K+、Na+与游离脯氨酸分布特征及其激素调节途径用3项生理指标--SA值、ST1 值和整株中的游离脯氨酸含量,基本上可以区分出三种类型(拒盐、泌盐和稀盐)的抗盐植物。几种拒盐植物的SA值、特别是ST1值远高于稀盐植物和泌盐植物,其根的选择性吸收能力很强,拒绝吸收过量Na+、选择性吸收大量K+进入体内,因而其整株中的Na+/ K+比明显低于后二类植物;拒盐植物根的选择性运输能力也很强,以控制Na+通过茎输入到植株上部各器官;几种拒盐植物整株中的游离脯氨酸含量明显高于稀盐植物和泌盐植物。泌盐植物昆诺阿藜的SA值是盐地碱蓬的2.7倍,但明显低于几种拒盐植物,其根的选择性吸收能力介于稀盐植物与拒盐植物之间。稀盐植物盐地碱蓬的SA值最低,其根的选择性吸收能力很弱,根系吸收大量Na+进入植物体,以满足植株渗透调节与生长的需要。不同生态类型的抗盐植物在Na+、K+和脯氨酸分配方面的一个共同特点是,为了在盐逆境下维持其自身的生存和种族的繁衍,优先保护其光合器官和生殖器官,这是抗盐植物对盐渍生境的一种生态适应对策。植物激素的平衡是盐渍生境下抗盐植物优先保护其光合器官和生殖器官的一个重要原因。喷施S3307后,植物抗盐性的提高与植株水平上Na+、K+和脯氨酸的优化分配密切相关。ABA和BA 是调节Na+、K+和脯氨酸在不同层位叶中分配的重要因素。植物的繁殖器官中Na+、K+和脯氨酸的分布格局不仅受其自身激素平衡的调节,而且也受植株其他部位激素平衡的协调。 3. 盐生植物小花碱茅拒Na+机制的研究当25 mmol/L 、50 mmol/L和150 mmol/LNaCl胁迫后的小花碱茅在不添加NaCl的营养液中分别培养6 h、12 h、24 h、48 h、96 h和168 h,取样测单个植株Na+含量。在不添加NaCl的营养液中培养的单个植株Na+含量较盐胁迫下不但没有下降、还有微量的增加,因此小花碱茅根部无明显的排Na+活动,根部排Na+并不是其主要的拒Na+方式。利用洗叶法,测盐胁迫处理的小花碱茅地上部浸洗液中Na+含量和整株Na+含量,发现植株地上部浸洗液中Na+含量不足植株Na+含量的十万分之六。由此知叶片泌盐并不是小花碱茅拒排Na+的主要途径。将小花碱茅和小麦在NaCl浓度分别为5 mmol/L 、25 mmol/L 、50 mmol/L 、100 mmol/L 、150 mmol/L 和200 mmol/L 的营养液中培养1 d、2 d、4 d和7d。随着盐浓度的增加和时间的变化,小麦的Na+吸收速率大于小花碱茅。小花碱茅和小麦根系的选择性吸收能力(SA值)随着盐浓度的增加依次增加,但到200 mmol/L时降低;同时随着时间的变化依次降低,但相同时间相同盐处理下小花碱茅的SA值均高于小麦。小花碱茅和小麦的选择性运输能力(ST值)变化规律与它们的SA值变化规律相同。结果表明,较之于小麦,小花碱茅根系对K+、Na+具有更强的选择性吸收能力,且小花碱茅根系对K+、Na+选择性运输能力也很强。小花碱茅根系对K+、Na+强的选择性吸收和运输能力是其拒Na+的主要机制。盐生植物小花碱茅拒排Na+、强选择性吸收K+生理机制的阐明为克隆其抗逆相关基因提供了充分的生理依据,这在栽培植物抗盐性的遗传改良方面有重要意义和应用前景。
中文关键词	钾钠离子 ; 荒漠植物 ; 抗逆性
成果类型	应用技术
语种	中文
国家	中国
中图法分类号	Q945.78
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001339861
来源机构	兰州大学
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/241859
推荐引用方式 GB/T 7714	王锁民,张金林,李三相,等. 钾钠离子吸收分配和脯氨酸积累与荒漠植物抗逆性研究[Z]. 应用技术,2005.