干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 阿拉善特有珍稀植物长叶红砂抗盐胁迫的适应机制研究

Arid

	阿拉善特有珍稀植物长叶红砂抗盐胁迫的适应机制研究
	王迎春; 许月英; 侯鑫; 曹瑞
完成单位	内蒙古大学
登记(发布)日期	2009
中文摘要	土壤盐渍化是人类面临的一个世界性的资源环境和生态问题,全世界每年因盐渍造成的经济损失高达数百亿美元。盐渍土限制了绝大多数植物的生长,盐生植物是目前盐渍土环境中唯一能够生长的特殊的自然植物区系。近年来迫于人口增加、资源短缺、环境恶化的压力,利用盐生植物开发利用盐渍土正成为人类关注的热点,利用盐生植物开发利用盐渍土资源,不仅可以解决人口增长和资源短缺的矛盾,而且也是遏制土地荒漠化、促进生态良性循环的根本途径。长叶红砂为古地中海残遗珍稀植物,对于盐渍荒漠环境具有极强的适应性,为盐生荒漠区重要的生态屏障和良好草场。对长叶红砂这种典型的超旱生盐生植物的适应生理和耐盐机理没有研究记载。盐生植物抗盐机理的阐明是未来开发利用盐碱土资源、治理环境亟待解决的课题,也可为从根本上解决由于土壤盐碱化导致植物无法生长等问题提供帮助,同时为利用长叶红砂改良盐碱地、固持土壤和防止水土流失提供理论依据,也为未来培育耐盐的转基因植株奠定基础。另外,加之长叶红砂这一阿拉善荒漠植物省特有种的分布区植被日益退化的现状,迫切要求对其进行深入研究。本项目以长叶红砂的野生植株、种子、室内栽培幼苗为材料,对其进行以下几个方面的研究： 1.长叶红砂的生存环境长叶红砂生存的土壤环境中阳离子以Na+为主,阴离子在重盐土中SO42-含量明显高于Cl-,在非盐渍化土壤或盐渍化土壤中SO42-含量高于Cl-或差异不明显(P＞0.05),K+、Mg2+和Ca2+含量较低;土壤中Na+/K+比显示,Na+含量要高出K+含量6倍以上;长叶红砂生存的土壤环境均呈碱性。 2.野生状态下长叶红砂的生理适应机制 ①长叶红砂适应盐渍环境的形态学特征本研究通过对长叶红砂叶片扫描电镜和石蜡切片的观测,发现长叶红砂的叶片和嫩茎上均有盐腺分布,这为证实长叶红砂是一种向外泌盐的盐生植物提供了形态学方面的证据,此项研究也为我国盐生植物名录增加了一个新种。 ②长叶红砂盐腺分泌的日变化及影响因素的分析盐腺分泌特点表现为：盐腺分泌的离子种类与生存的土壤环境、植物体内离子种类一致,但Na+、Cl-的分泌量大,K+、Mg2+等的分泌量小;分泌的日变化表现为上午高于下午,白天高于夜间,而且白天中受大气相对湿度的影响,从早到晚分泌量表现出降低的趋势。这些结果说明在外界环境因素的调节下,长叶红砂通过盐腺的选择性分泌使植物体内保持适当的盐分和养分浓度以适应盐渍生境。 3.室内盐胁迫下,长叶红砂种子、幼苗抗盐的生理生化机制 ①盐胁迫对长叶红砂种子萌发的影响种子萌发的适宜温度为20～25℃。温度高于25℃时,温度越高,萌发率越低;在25℃下,浓度低于100mM的NaCl对种子萌发的影响不大,但高于150mM时,NaCl下种子的萌发率随NaCl浓度的增高而下降,直至0,说明长叶红砂种子萌发期间对土壤含盐量有一定要求,在土壤盐分含量高的生境中,植物的更新会受到一定的影响;NaCl溶液处理9d的未萌发种子转移至蒸馏水中后,经高浓度NaCl胁迫(200～500mM)处理的种子萌发恢复率约为90%,且在1～2d内即迅速萌发。利用这个特点,先用高浓度的盐溶液处理种子,之后播种,可提高种子的萌发速度和整齐度。 ②盐胁迫对长叶红砂幼苗生长发育的影响盐胁迫对长叶红砂生长的影响：不同浓度盐胁迫对长叶红砂地上部分形态、植物干、鲜重及含水量的研究结果显示：一定浓度的NaCl可以促进长叶红砂幼苗的生长,200mM 浓度的NaCl是长叶红砂幼苗生长的最适浓度,比种子的耐盐半致死浓度148.107mM要高,显示长叶红砂幼苗耐盐的能力比种子要强。说明盐渍环境对幼苗生长的影响不大,使长叶红砂成为残遗种、局限分布和更新速度缓慢主要与长叶红砂种子萌发阶段对盐分的要求低,而盐渍环境造成种子萌发困难有关。 4.克隆已知耐盐特定基因,分析其在长叶红砂耐盐过程中的表达情况。利用RT-PCR法克隆两个耐盐相关基因：液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因(MrSOS1)、脯氨酸合成酶基因(MrP5CS),应用Realtime-PCR和拟南芥或烟草等模式植物转化实验,对这些基因的表达特性及功能进行分析。 5.长叶红砂耐盐特有基因的初步筛选利用mRNA差异显示(DDRT-PCR)技术,将正常生长和用400mM NaCl处理48 h的长叶红砂的mRNA逆转录合成cDNA,然后在6%变性聚丙烯酰胺凝胶上分离。从凝胶上回收到了80个差异条带的克隆,经Reverse Northern斑点杂交验证,获得了5个阳性克隆,对其进行测序,使用blast工具将测序结果与GenBank数据库中的资料进行序列比对,得到5条长叶红砂特异表达基因的cDNA序列。本项研究从多学科出发,综合运用植物学、植物生理学、种群生态学、分子生物学的方法和手段,从形态、生理、分子生物学多个角度对阿拉善荒漠珍稀古老盐生植物长叶红砂的抗盐机理进行了系统全面的研究,从理论到方法具有开拓性,为我国盐生植物抗盐机理、利用盐生植物改良盐碱地、荒漠化土地及濒危植物保护具有重要的理论意义和实践意义。
中文关键词	土壤盐渍化 ; 盐渍 ; 珍稀植物 ; 长叶红砂 ; 耐盐机理 ; 适应机制
成果类型	基础理论
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=SNAD000001546609
来源机构	内蒙古大学
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/242606
推荐引用方式 GB/T 7714	王迎春,许月英,侯鑫,等. 阿拉善特有珍稀植物长叶红砂抗盐胁迫的适应机制研究[Z]. 基础理论,2009.