单一胁迫抗性在星星草复合胁迫抗性中的整合研究

论文摘要

星星草（Puccinellia tenuiflora）属禾本科碱茅属多年生旱中生草本植物,具有很强的耐盐能力,经人工种植可在pH10以上的碱斑地上生长发育。本研究采用4种胁迫10种处理（每种处理溶液设置2个梯度,以Na2CO3溶液浓度0.4%、1.0%为基准:（1）对应渗透势相等的不同浓度NaCl、Na2CO3、PEG溶液处理;（2）对应Na离子浓度相等的不同浓度NaCl、Na2CO3、NaHCO3溶液处理）,探讨等渗胁迫和等Na离子胁迫下,星星草幼苗叶片中K+和Na+的离子平衡和渗透调节作用对复合胁迫的抗性适应;星星草幼苗叶片PSⅡ光能利用和热耗散对复合胁迫的抗性适应;星星草幼苗叶片组织膜脂过氧化和活性氧清除系统对复合胁迫的抗性适应等问题。将碱性盐胁迫这一复合胁迫分解为单一胁迫,以解析复合胁迫下抗单一胁迫生理生态之整合机制的问题。研究表明:等渗胁迫下,离子和pH是可能影响星星草渗透调节能力的主要因素。作为盐生植物,星星草可能更适应碱性盐碱生境。通过对星星草叶表元素能谱分析,低强度等渗胁迫下,推断出在离子胁迫下,星星草是以向细胞外排出Na,减小K的排出来维持K/Na平衡以对抗离子胁迫的,在离子和pH双重胁迫下,Na、K的增减幅度增大,说明pH对K、Na离子平衡的影响因素是很大的。一定范围的碱性pH可以促进星星草体内Na离子的积累。星星草在盐碱胁迫下通过Na的排出或Na的分室化作用维持较高的K/Na比,低强度等渗胁迫下,星星草叶内的K/Na比为NaCl>Na2CO3,在高强度等渗胁迫下,星星草叶内的K/Na比为Na2CO3>NaCl,表明星星草在不同强度胁迫下,K、Na离子平衡存在不同的调节机制。一定浓度的盐胁迫下可以改善PSⅡ的功能,星星草幼苗可能存在精细的渗透调节机制调节着气孔开度,使其光合作用顺利进行。星星草对盐的耐受能力要强于碱,影响星星草光合作用的不是离子毒害而是pH。盐碱胁迫所导致的不同胁迫下其过剩光能的耗散机制可能不同,这可能也是星星草能够在盐碱生境中生长的一个重要条件,而且暗示着星星草幼苗在盐碱胁迫所造成的不同强度胁迫下存在着不同的方式以调节光能吸收与利用之间的平衡。不同盐碱胁迫下影响星星草膜透性的主要是pH胁迫而不是Na离子的毒害作用。高强度等离子胁迫下,星星草幼苗的MDA含量为:Na2CO3> NaHCO3> NaCl,对膜脂过氧化作用的影响则可能是渗透胁迫和pH的复合作用。不同处理条件下,星星草幼苗的SOD、POD、CAT活性均有不同程度的提高,从而发挥其协同作用,有效的清除因胁迫作用中产生的自由基。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 土壤盐渍化
• 1.1.2 盐生植物的概念及起源
• 1.2 植物的耐盐机理
• 1.2.1 植株形态上的盐适应性
• 1.2.2 渗透调节
• 1.2.3 盐分外排与离子区隔化
• 1.3 活性氧清除系统与植物抗盐性
• 1.4 叶绿素荧光与植物抗盐性
• 1.4.1 叶绿素荧光诱导
• 1.4.2 叶绿素荧光的淬灭
• 1.5 研究目的和意义
• 2 实验设计与研究方法
• 2.1 实验设计
• 2.1.1 材料培养
• 2.1.2 处理方法
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 渗透势测定
• 2.2.2 叶片电解质外渗率测定
• +、K⁺含量的测定'>2.2.3 Na⁺、K⁺含量的测定
• 2.2.4 星星草叶片荧光动力学参数测定
• 2.2.5 星星草幼苗保护酶的测定
• 2.2.6 MDA 含量测定
• 2.2.7 数据统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 不同胁迫强度下星星草叶片渗透势变化
• 3.1.1 等渗胁迫下星星草叶片渗透势变化
• 3.1.2 等离子胁迫下星星草叶片渗透势变化
• 3.2 不同胁迫强度下星星草叶片电解质外渗率变化
• 3.3 不同胁迫强度下星星草幼苗叶片表面元素的变化
• 3.4 不同胁迫强度下星星草幼苗叶内离子浓度的变化
• +、K⁺、K⁺/Na⁺比值的变化'>3.4.1 等渗胁迫下星星草幼苗叶内Na⁺、K⁺、K⁺/Na⁺比值的变化
• +、K⁺、K⁺/Na⁺比值的变化'>3.4.2 等离子胁迫下星星草幼苗叶内Na⁺、K⁺、K⁺/Na⁺比值的变化
• 3.5 不同胁迫强度下叶绿素荧光动力参数变化
• 3.5.1 不同胁迫强度下叶片Fv/Fm，Fv/Fo 的变化
• 3.5.2 不同胁迫强度下叶片Fv’/Fm’的变化
• 3.5.3 不同胁迫强度下叶片ΦPSⅡ的变化
• 3.5.4 不同胁迫强度下叶片qP 的变化
• 3.5.5 不同胁迫强度下叶片qNP 的变化
• 3.5.6 不同胁迫强度下叶片ETR 的变化
• 3.6 不同胁迫强度下星星草幼苗膜脂过氧化和活性氧清除系统
• 3.6.1 等渗胁迫下星星草幼苗膜脂过氧化和活性氧清除系统
• 3.6.2 等离子胁迫下星星草幼苗膜脂过氧化和活性氧清除系统
• 4 讨论
• +和 Na⁺的离子平衡和渗透调节作用对复合胁迫的抗性适应'>4.1 星星草幼苗叶片中 K⁺和 Na⁺的离子平衡和渗透调节作用对复合胁迫的抗性适应
• 2CO₃ 和PEG 处理条件下的解析'>4.1.1 基于对应等渗的不同浓度NaCl、Na₂CO₃ 和PEG 处理条件下的解析
• +浓度的不同浓度 NaCl、Na₂CO₃ 和 NaHCO₃ 处理条件下的解析'>4.1.2 基于对应等 Na⁺浓度的不同浓度 NaCl、Na₂CO₃ 和 NaHCO₃处理条件下的解析
• 4.2 星星草幼苗叶片PSII 光能利用和热耗散对复合胁迫的抗性适应
• 2CO₃ 和PEG 处理条件下的解析'>4.2.1 基于对应等渗的不同浓度NaCl、Na₂CO₃ 和PEG 处理条件下的解析
• +浓度的不同浓度 NaCl、Na₂CO₃ 和 NaHCO₃ 处理条件下的解析'>4.2.2 基于对应等 Na⁺浓度的不同浓度 NaCl、Na₂CO₃ 和 NaHCO₃处理条件下的解析
• 4.3 星星草幼苗叶片组织膜脂过氧化和活性氧清除系统对复合胁迫的抗性适应
• 2CO₃ 和PEG 处理条件下的解析'>4.3.1 基于对应等渗的不同浓度NaCl、Na₂CO₃ 和PEG 处理条件下的解析
• +浓度的不同浓度 NaCl、Na₂CO₃ 和 NaHCO₃ 处理条件下的解析'>4.3.2 基于对应等 Na⁺浓度的不同浓度 NaCl、Na₂CO₃ 和 NaHCO₃处理条件下的解析
• 参考文献
• 致谢