白榆无性系耐盐性评价及耐盐机理研究

发布时间：2019-07-22 12:42

【摘要】：白榆(Ulmus pumila)为我国栽培历史悠久的乡土树种,因其抗干旱、耐严寒、抗盐碱等特点,成为潜在的盐碱地骨干造林树种。在前期研究的基础上,得到了9个耐盐能力各异的白榆无性系,以9个白榆无性系组培苗为材料,通过实验室试管内试验、大棚盆栽试验以及大田试验,系统研究了不同盐分(Na Cl、混合盐)及浓度胁迫条件下9个白榆无性系生长特性、生理变化、离子代谢以及光合特性,通过对不同耐盐能力白榆无性系(耐盐型、盐敏感型)耐盐性分析,揭示白榆耐盐生理机制。其主要研究结论如下:1.低浓度盐胁迫处理可以促进白榆无性系生长量。在试管苗环境条件下,3‰Na Cl浓度处理中,7、20、50、68、65225号白榆无性系平均苗高增长率超过其各自不加盐处理的对照(下同)20%;7、20、51、105号白榆无性系平均增殖系数比对照提高35%;9个系号新生芽均高较对照平均增加55%。5‰Na Cl浓度处理中,20号无性系的各项生长量指标(高增长率、增殖系数、芽高)均超过对照。在大田环境中,经过2年的试验,高盐(全盐含量≥5‰)环境中,9个系号树高和胸径分别比低盐(≤3‰)平均增加13%和30%;中盐(3.5‰—4.5‰)环境中,7、20、30、46、51、68、105、65225号树高比对照平均高17%,7、20、46、51、68、105、65225号胸径比对照平均增加12%。2.九个白榆无性系耐盐能力排序:30号51号65225号20号50号105号46号7号68号。与试管苗、盆栽苗耐盐试验结果对比:9个无性系试管苗在混合盐处理条件下耐盐能力排序结果与大田试验结果基本一致,证明了组培方法对无性系耐盐筛选的可行性。因此,组培试管苗耐盐筛选方法,为无性系耐盐机制研究和优良耐盐无性系选育提供了切实可行而全新的途径。3.盐胁迫条件下白榆无性系通过在细胞内增加可溶性糖、游离脯氨酸的含量提高对盐胁迫的耐受性;当盐浓度处理达到一定阈值时,细胞内有机渗透调节物质不再积累或迅速下降,从而出现明显盐害症状甚至死亡。随着盐浓度的增加,细胞内MDA含量大量积累,从而对白榆无性系细胞膜透性造成损害。4.在中、低浓度(≤7‰)盐胁迫(Na Cl、混合盐)条件下,白榆无性系细胞内抗氧化酶活性迅速增加,用于清除过量的活性氧物质,减少对植物的伤害,提高白榆无性系耐盐能力。在高浓度盐分胁迫条件下,细胞内抗氧化酶活性增幅降低甚至下降,从而出现明显盐害症状甚至死亡。5.不同盐分(Na Cl、混合盐)处理条件下,钠离子在白榆无性系中分布规律为:根茎叶片;氯离子在白榆无性系中分布规律为:叶片根茎;钾离子在白榆无性系中分布规律为:叶片茎根;钙离子、铁离子在白榆无性系中分布规律为:根茎。6.白榆无性系叶片叶绿素含量随着盐分浓度的升高而下降。Na Cl处理条件下,白榆无性系盆栽苗光合速率受到抑制;叶片蒸腾速率均随着盐浓度的升高呈现出先升高后降低的趋势。混合盐中,白榆无性系大田苗在中盐(土壤含盐量3.5‰-4.5‰)或高盐(土壤含盐量≥5‰)处理条件下光合速率、蒸腾速率升高超过对照处理。胞间二氧化碳浓度、气孔导度、水分利用率、表观叶肉导度、气孔限制百分率变化规律因各无性系而异。7.细胞内可溶性糖含量大量积累是耐盐白榆应对高浓度盐胁迫的关键。不同浓度Na Cl、混合盐处理条件下,组培试管苗(无根)、组培生根苗在高浓度(≥7‰)盐处理时,耐盐型白榆无性系细胞内可溶性糖含量持续升高或仍保持较高水平;相反,盐敏感型白榆无性系细胞内可溶性糖含量均迅速降低,导致细胞内渗透压降低,从而造成盐害。SOD酶活性在组培生根苗耐盐生理响应中具有重要作用。对组培生根苗的Na Cl盐胁迫试验表明,高浓度胁迫条件下,白榆无性系细胞内抗氧化酶CAT、POD活性受到抑制,细胞内产生的过多的活性氧类物质无法依靠CAT和POD途径清除。耐盐型白榆无性系抗氧化酶SOD活性在Na Cl处理条件下处于高度活化状态,在Na Cl9‰浓度条件下,SOD酶活性仍保持较强的活性,有利于细胞内活性氧的清除并维持细胞的稳定;而盐敏感型白榆无性系在较高Na Cl处理条件下SOD酶活性受到抑制钝化,细胞内产生的活性氧大量积累导致细胞受损。白榆根系对盐离子代谢与积累具有很强的调节能力。高浓度盐分处理条件下,耐盐型白榆无性Na+含量在根系中增幅远远超过敏感型白榆无性系(增幅超过8.9倍);茎段和叶片中,耐盐型白榆无性系Na+含量增幅比盐敏感型白榆无性系分别减少2.4和1.6倍。结果表明,白榆无性系根系在白榆耐盐响应过程中具有重要作用,可以通过使Na+在根系中大量积累,降低地上部分Na+累积以达到提高白榆抗盐能力。
【图文】：
白榆无性均高、增殖系数、高增长率在NaCl盐中生长量（通过Duncan多重比较，各指标均值上不同字母表示在P＜0.05水平上差异性显著）

图 2-1 白榆无性均高、增殖系数、高增长率在 NaCl 盐中生长量（通过 Duncan 多重比较，各指标均值上不同字母表示在 P＜0.05 水平上差异性显著）Fig. 2-1 Growth of nine elm clones’ average of hight, multiplication coefficient and height increase rateunder NaCl media（Means followed by different letters are significantly different at P＜0.05 according to Duncan’smultiple range test）在 NaCl 盐分含量 3‰盐培养基中，各白榆无性系大部分生长量高于对照处理，，尤其是 7 号、20 号白榆无性系在 NaCl 盐分含量 3‰和 5‰处理中长势明显高于其对照处理。2.2.1.2 混合盐胁迫对白榆无性系试管苗影响（1）混合盐对白榆无性系试管苗存活率影响经过 14 天的盐分（对照组盐分含量为 0‰，混合盐分别在 3‰、5‰、7‰、8‰、9‰盐分培养基）胁迫处理之后，各白榆无性系死亡率统计于表 2-5。22
白榆无性均高、增殖系数、高增长率在NaCl盐中生长量（通过Duncan多重比较，各指标均值上不同字母表示在P＜0.05水平上差异性显著）

图 2-1 白榆无性均高、增殖系数、高增长率在 NaCl 盐中生长量（通过 Duncan 多重比较，各指标均值上不同字母表示在 P＜0.05 水平上差异性显著）Fig. 2-1 Growth of nine elm clones’ average of hight, multiplication coefficient and height increase rateunder NaCl media（Means followed by different letters are significantly different at P＜0.05 according to Duncan’smultiple range test）在 NaCl 盐分含量 3‰盐培养基中，各白榆无性系大部分生长量高于对照处理，尤其是 7 号、20 号白榆无性系在 NaCl 盐分含量 3‰和 5‰处理中长势明显高于其对照处理。2.2.1.2 混合盐胁迫对白榆无性系试管苗影响（1）混合盐对白榆无性系试管苗存活率影响经过 14 天的盐分（对照组盐分含量为 0‰，混合盐分别在 3‰、5‰、7‰、8‰、9‰盐分培养基）胁迫处理之后，各白榆无性系死亡率统计于表 2-5。22
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S792.19

【相似文献】