小花碱茅对渗透胁迫与等渗透势盐胁迫的生理响应

发布时间：2020-04-09 11:02

【摘要】：盐与干旱是限制植物生长与农业发展最主要的非生物胁迫。小花碱茅是一种禾本科盐生植物,与水稻、小麦等粮食作物亲缘关系较近。前期研究发现:小花碱茅可以通过根系较高的K~+/Na~+选择性吸收能力减少组织中Na~+的净积累;同时在PtNHX1、PtSOS1和PtHKT1;5等转运蛋白的协同作用下,维持整株水平的K~+与Na~+稳态平衡而提高植物的耐盐性。此外,内皮层也是离子进入中柱的主要障碍。小花碱茅的内皮层在高盐胁迫下显著加厚。而根内皮层细胞表面的木栓质沉积受多种逆境诱导而增强。小花碱茅根系拒盐能力与内皮层的加厚和木栓质的沉积关系尚不明确。此外,小花碱茅的抗盐研究虽已十分广泛,但其耐盐却不耐旱;在这两种逆境胁迫下,小花碱茅响应的差异如何?其根系木栓质沉积又如何变化?因此,本研究通过比较等渗透势的渗透胁迫与盐胁迫下小花碱茅的生长及生理响应,以期揭示其耐盐不耐旱的生理学机理;并通过与拟南芥根系木栓质成分、含量进行对比,从内皮层结构上解析其强抗逆性的机理。主要取得如下结果:(1)等渗透势的胁迫处理下,小花碱茅在盐胁迫下较渗透胁迫长势更好,其株高、根长、生物量和组织含水量均优于渗透胁迫;此外,渗透胁迫下叶片的渗透势低于盐胁迫,且对其光合作用的抑制也更明显。(2)小花碱茅的叶片细胞膜系统在-0.8 MPa和150 mM NaCl渗透胁迫处理下被破坏;在-0.8 MPa渗透胁迫处理下,其根系细胞质膜也被严重破坏,根系电解质外渗率增加。(3)盐胁迫下,小花碱茅在地上部积累了更多的Na~+,且其对渗透势的贡献率显著上升;在对应的渗透胁迫下,其地上部积累了更多的可溶性糖,且其对渗透势的贡献率显著上升。(4)与对照相比,小花碱茅在不同处理下通过质外体途径运输的水分均减少。即便质外体途径受到限制,盐胁迫下小花碱茅还可以通过共质体途径将根系的Na~+运至地上部进行渗透调节。(5)与对照相比,在渗透胁迫和等渗透势的盐胁迫下,小花碱茅根系木栓质含量并受到诱导增加。但与拟南芥相比,其根系木栓质成分含有更多酚类化合物,这可能是其质外体屏障比拟南芥能够更有效抵御逆境的原因。
【图文】：

小花碱茅,群体生长,渗透胁迫,长势

3.1.4 数据分析用 Excel2019 整理数据，SPSS 19.0 软件进行统计学分析，SigmaPlot 14.0 制图。各处理之间的显著性分析采用单因素方差进行（One-wayANOVA）。3.2 结果与分析3.2.1 渗透胁迫与等渗透势盐胁迫对小花碱茅表型的影响小花碱茅群体的表型在处理前基本一致（图 3-1 A），处理后的趋势在渗透胁迫处理下要显著弱于与之对应等渗透势的盐胁迫下的长势（图 3-1B）。在其单株的整株表型图中，，处理前各处理的长势基本一致（图 3-2A），处理后根系的长势与地上部对应一致，仍在渗透胁迫下要显著弱于对应等渗透势的盐胁迫（图 3-2 B）。无论是在群体还是单株的表型图中，25 mM NaCl 处理下的生长与对照相比均未受到明显抑制。说明在渗透胁迫下，小花碱茅的生长被显著抑制，长势更差，但低盐胁迫对小花碱茅的生长影响不大。A5 cm

小花碱茅,等渗,渗透胁迫,盐胁迫

29Control -0.135 MPa 25 mM NaCl -0.8 MPa 150 mM NaCl图 3-2 小花碱茅处理前（A）与处理后（B）的整株生长表型图（4 周龄苗处理 12 d）。Figure 3-2 Growth phenotype of P. tenuiflora before treatment (A) and after treatment (B) (4-weekold seedling treatment for 12 d).3.2.2 渗透胁迫与等渗透势盐胁迫对小花碱茅生长的影响在渗透胁迫处理下，小花碱茅的株高（图 3-3 A）和根长（图 3-3 B）均要显著低于对应等渗透势的盐胁迫，25 mMNaCl 处理下的株高和根长分别为-0.135MPa 的 1.3 倍（图 3-3A）和 1.4 倍（图 3-3B），150 mMNaCl 处理下的根长约为-0.8 MPa 的 1.3 倍（图 3-3 B），此结果与其表型生长图的趋势对应一致。根体积（图 3-3C）仍是在渗透胁迫下低于对应等渗透势的盐胁迫，但差异不显著。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q945.78

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