沙棗對氯化鈉和硫酸鈉脅迫差異性響應的生理機制.pdf

1、針對我國鹽漬土面積廣大、類型復雜多樣的現(xiàn)狀，本論文以北方生態(tài)脆弱區(qū)造林綠化先鋒樹種沙棗（Elaeagnus angustifoliaL.）為對象，在溫室盆栽和溶液培養(yǎng)控制試驗條件下，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)、掃描離子選擇電極技術(SIET)并結合其他常規(guī)儀器與方法，系統(tǒng)研究和對比分析了2種鹽(NaCl和Na2SO4)脅迫下沙棗的(1)鹽害癥狀、生長表現(xiàn)和耐鹽性;(2)光合氣體交換參數(shù)、光響應與CO2響應曲線及其特

2、征參數(shù);(3)鹽離子(Na+、Cl-、SO42-)的吸收、運輸與分配，以及K+、Ca+、Mg2+、NO3--N、P等礦質營養(yǎng)狀況;以及(4)粒子流(Na+、K+、H+)的軸向、穩(wěn)態(tài)和原初動態(tài)變化。
　　 基于上述4個方面的研究內容，本論文驗證了沙棗的耐鹽性并量化了其耐鹽閾值，探討了沙棗的鹽適應機制，揭示了沙棗對NaCl和Na2SO4脅迫具有差異性響應的光合生理、離子代謝生理以及電生理學機制，旨在為沙棗的規(guī)?；茝V與應用、適應不同

3、鹽堿地類型新種質的培育提供理論基礎，為不同類型鹽堿地生物治理中植物材料的選擇提供參考和借鑒。主要研究結論歸納如下:
　　 1.鹽脅迫對沙棗生長具有顯著的抑制效應。經NaCl和Na2SO4脅迫后，沙棗幼苗呈現(xiàn)出不同程度的葉片脫落、枯黃等典型鹽害癥狀，幼苗的株高、基徑與側枝生長、葉片生長參數(shù)、各組織以及全株生物量累積均低于或顯著低于對照。隨脅迫溶液中[Na+]的升高，上述鹽害癥狀呈現(xiàn)出加劇的趨勢，各生長參數(shù)呈不同程度的下降，根生物量

4、分配百分比和根冠比值則呈增加的趨勢。
　　 2.Na2SO4脅迫下沙棗的耐鹽性強于NaCl脅迫。在相同[Na+]（均為100或200mmol· L-1）條件下，與NaCl脅迫相比，Na2SO4脅迫沙棗的鹽害癥狀較輕、生長表現(xiàn)較好、耐受性較強，且植株的鹽害率、生長抑制效應、耐鹽性在NaCl和Na2SO4之間的差異隨鹽脅迫的加劇呈增大的趨勢。沙棗耐鹽性很強，在NaCl和Na2SO4脅迫下的生長臨界鈉離子濃度(C50)分別為180和2

5、80 mmol·L-1。
　　 3.鹽脅迫顯著降低了沙棗的光合能力。與對照相比，2種鹽脅迫均顯著降低了沙棗的Pn、Gs、Ci、Tr和LUE，增大了Ls和WUE，且Pn下降主要受氣孔限制。鹽脅迫對沙棗光合作用和葉片功能參數(shù)的影響最終反映到植株的生長和生物量累積上。在等[Na+]條件下，NaCl脅迫對沙棗光合作用的抑制效應顯著強于Na2SO4脅迫;與NaCl脅迫相比，沙棗幼苗在Na2SO4脅迫下具有更高的最大光合能力、光能轉化效率和

6、Rubisco羧化效率，更為寬泛的CO2利用域，對光的生態(tài)適應性也更強。
　　 4.沙棗的鹽(NaCl)適應機制為根系拒鹽和冠組織耐鹽。鹽脅迫改變了植株體內Na+和Cl-的分配格局，200 mmol· L-1 NaCl脅迫沙棗根和葉中聚積的Na+分別占全株Na+凈累積量的36.2％和42.3％，而葉中聚積的Cl-占全株Cl-凈累積量的58.9％，并顯著提高了根系向葉片選擇性運輸K+、Ca2+的能力。200 mmol· L-1 N

7、aCl脅迫沙棗莖[Na+]、葉[Na+]、冠Na+凈累積量以及JNa+shoot分別是對照植株的7.22、9.58、5.45和5.36倍，而莖[Cl-]、葉[Cl-]、冠Cl-凈累積量以及JCl-shoot分別是對照的2.27、3.70、2.03和2.01倍，但植株仍正常生長，葉片并未呈現(xiàn)出典型的鹽害癥狀、肉質化特征和避鹽機制。
　　 5.沙棗在NaCl和Na2SO4脅迫下具有不同的鹽適應機制和礦質營養(yǎng)狀態(tài)。在200mmol·

8、L-1等[Na+]條件下，NaCl脅迫植株將更大比例的Na+滯留、聚積在根系和葉片中;而Na2SO4脅迫植株將更大比例的Na+滯留、限制在莖組織中，從而維持了較好的K+-Na+平衡。NaCl脅迫植株葉片是Cl-凈累積量最大的組織和Cl-分配的主要組織（約占全株Cl-凈累積量的60％）;而Na2SO4脅迫幼苗吸收的SO42-主要聚集、限制在根系中（約占全株SO42-凈累積量的50％），葉片[SO42-]仍維持在對照水平;NaCl脅迫植株對

9、Cl-的吸收或運輸速率遠大于Na2SO4脅迫幼苗對SO42-的吸收或輸運速率。NaCl脅迫對沙棗吸收NO3--N、P等礦質營養(yǎng)的抑制效應顯著強于Na2SO4脅迫。
　　 6.粒子流的短期響應機制和原初響應機制具有鹽類型差異性。鹽脅迫改變了沙棗根系的顯微組織結構，根系粒子流測定的最佳掃描位置為距離根尖約600μm（對照/50mmol· L-1 Na2SO4脅迫植株）和300～450μm范圍內（100 mmol·L-1 NaCl脅迫

10、植株）。經對照、Na2SO4和NaCl脅迫24 h，根系穩(wěn)態(tài)Na+、K+均為外流，其中，K+流速在對照和Na2SO4脅迫之間無顯著差異，且均顯著低于NaCl脅迫，而Na+流速在3種處理之間的差異均達到顯著水平;對于穩(wěn)態(tài)H+，對照幼苗為內流，而Na2SO4和NaCl脅迫幼苗均為外流，且Na2SO4脅迫的流速顯著低于NaCl脅迫。不同化學試劑或試劑組合(Na2SO4、NaCl、Choline Cl以及Na2SO4+Choline Cl)瞬時

11、脅迫后初始5min以及約25 min時間域內，沙棗根系平均K+、H+流速具有較大差異，且2種離子流速在Na2SO4與NaCl脅迫之間的差異均達到顯著水平。
　　 總之，本研究證實，在NaCl和Na2SO4脅迫下，沙棗幼苗根系具有不同的顯微組織結構以及短期(24 h)和原初(10～25 min) Na+、K+、H+粒子流動態(tài)交換特性，從而使得植株在長期(30 d)鹽脅迫下具有不同的離子組織區(qū)隔化水平和礦質營養(yǎng)狀態(tài)，繼而抑制幼苗葉片