盐腺泌盐在超旱生植物红砂响应盐及干旱中的生理作用

论文摘要

干旱与土壤盐渍化是植物生长面临的两大重要非生物逆境,大部分农作物对干旱及盐均很敏感。长期生存于西北荒漠区的野生植物在漫长的进化过程中,形成了独特的逆境适应机制,对其抗旱及耐盐机理进行探究将对优良牧草和农作物的遗传改良提供理论依据。泌盐型超旱生植物红砂（Reaumuria soongorica （Pall.）Maxim）是我国西北荒漠草原的主要牧草,也是防风固沙的重要物种,具有极强的耐盐性和抗旱性。其逆境适应机制一直是学术界关注的重要问题,但目前对于盐腺泌盐在泌盐型旱生植物响应盐渍、特别是干旱生境中的生理作用还缺少系统认识。本论文探讨了150 mmol·L-1 NaCl处理下红砂的盐腺泌盐、生长状况以及整株Na+分配格局,在此基础上进一步分析了短期砂培实验条件下盐处理(50mmol·L-1渗透胁迫（-0.5 MPa）和渗透胁迫+盐处理以及长期盆栽实验条件下盐处理（100 mmol·L-1 NaCl）、干旱胁迫（田间最大持水量的30%）和干旱胁迫+盐处理对其盐腺泌盐、生长、植株体内Na+、K+以及渗透势等指标的影响,主要研究结果如下：1、在高盐条件（150 mmol·L-1 NaCl）下,红砂能够吸收大量Na+并将其绝大部分通过盐腺排出体外或积累在地上部中,从而减轻Na+毒害、维持植株水分状况,促进植株生长。150 mmol·L-1 NaCl处理红砂7 d后,红砂地上部鲜重和干重分别比对照均有不同程度的增加,而组织含水量则与对照相当；根系的Na+净吸收速率显著增加了44倍,植株地上部Na+分泌量和积累量也相应增多,分别为对照的25倍和2.1倍；整株Na+分配格局发生了显著变化,通过盐腺分泌的Na+比例由对照的4.3%增至35%,而积累在地上部的Na+比例也高达43%。2、NaCl处理可促进红砂的生长,并显著提高其抗旱能力。无论短期砂培实验还是长期盆栽实验,盐处理均使得红砂植株地上部鲜重分别显著增加了23%和34%；干旱处理使植株的生长明显受抑,但50或100 mmol·L-1 NaCl的加入显著缓解了干旱对红砂的不利影响,使红砂的地上部鲜重恢复到对照水平（砂培实验）,甚至高于对照（盆栽实验）。3、红砂盐腺泌盐受干旱胁迫的显著诱导。不论介质中是否加入NaCl,干旱处理均可显著提高红砂地上部泌Na+量：在短期砂培实验中,-0.5MPa渗透胁迫使红砂地上部Na+分泌量显著上升,是对照的2.2倍,而渗透胁迫+盐处理后的地上部Na+分泌量则达到对照的4.3倍；长期盆栽实验也得到了类似的结果,干旱处理下,尽管介质中只有微量的Na+,但地上部Na+分泌量依然是对照的1.6倍,渗透胁迫+盐处理后盐腺分泌的Na+量是对照的2.4倍。4、盐腺泌盐可能是渗透胁迫下红砂维持体内水分平衡的重要手段。在砂培实验中,各处理下红砂体内水分含量基本保持稳定、地上部渗透势均显著降低,但地上部积累的Na+和K+对渗透势的贡献并未增加。5、维持地上部稳定的K+水平是红砂适应盐及干旱胁迫的又一重要策略。在砂培实验和盆栽实验的各处理下,红砂地上部K+浓度始终保持相对稳定。

论文目录

• 缩写词表
• 中文摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 国内外研究进展
• 1.1 植物的抗旱机理
• 1.2 植物的耐盐机理
• 1.3 泌盐植物及其泌盐机理研究
• 1.3.1 盐腺及盐囊泡的结构
• 1.3.2 泌盐机理研究
• 1.4 红砂抗逆性研究
• 第二章 高浓度NaCl对红砂的影响
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验材料及材料培养
• 2.1.2 实验处理
• 2.1.3 指标的测定和计算
• 2.1.4 数据分析
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 NaCl处理对红砂盐腺分泌Na+、K+和Ca2+量的影响
• 2.2.2 NaCl处理对红砂鲜重、干重和组织含水量的影响
• +K⁺和Ca²⁺浓度的影响'>2.2.3 NaCl处理对红砂整株Na⁺K⁺和Ca²⁺浓度的影响
• +分配格局及根系Na⁺吸收的影响'>2.2.4 NaCl处理对红砂整株Na⁺分配格局及根系Na⁺吸收的影响
• 2.3 讨论
• 2.4 小结
• 第三章 短期砂培条件下红砂对盐处理和渗透胁迫的响应
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料及材料培养
• 3.1.2 实验处理
• 3.1.3 指标的测定
• 3.1.4 数据分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 不同处理对红砂地上部分泌阳离子量的影响
• 3.2.2 不同处理对红砂鲜重、干重和组织含水量的影响
• +、K⁺积累的影响'>3.2.3 不同处理对红砂体内Na⁺、K⁺积累的影响
• +和K⁺格局的影响'>3.2.4 不同处理对红砂整株分配Na⁺和K⁺格局的影响
• 3.2.5 不同处理下红砂渗透势变化及渗透调节能力
• 3.3 讨论
• 3.4 小结
• 第四章 长期盆栽条件下红砂对盐和干旱处理的响应
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料及材料培养
• 4.1.2 实验处理
• 4.1.3 指标的测定
• 4.1.4 数据分析
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 不同处理对红砂地上部分泌阳离子量的影响
• 4.2.2 不同处理对红砂鲜重、干重和组织含水量的影响
• +、K⁺积累的影响'>4.2.3 不同处理对红砂体内Na⁺、K⁺积累的影响
• 4.3 讨论
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学期间（2010-2013年）的研究成果
• 致谢