您的当前位置:首页正文

加拿大披碱草新品系耐盐性生理研究

2021-11-16 来源:小奈知识网
北方农业学报2016,44(6):42—47 JOURNAL OF NORTHERN AGRICULTURE doi:lO.3969/j.issn.2096—1197.2016.06.09 加拿大披碱草新品系耐盐性生理研究 刘亚玲 ,赵 彦 ,张家赫 ,姜丽霞 (1.内蒙古蒙草生态环境(集团)股份有限公司,内蒙古呼和浩特010030;2.内蒙古农业大学草原与环境资源学院, 内蒙古呼和浩特010018;3.内蒙古农业广播电视学校,内蒙古呼和浩特010011) 摘要:以具有优良抗性的加拿大披碱草(Elymus canadensis L.)新品系为试验材料,研究加拿大披碱草新品系在高盐胁 迫下生理生化指标的变化,以期揭示其耐盐生理特性。研究结果表明:在质量浓度2%的NaC1胁迫下,加拿大披碱草新品 系与未进行胁迫的对照相比,电导率上升,即细胞膜透性增大;丙二醛含量、游离脯氨酸含量、可溶性糖含量增加,叶绿素 含量降低。加拿大披碱草新品系在高盐胁迫条件下,其叶片的受害程度大干根。加拿大披碱草新品系的耐盐性高于对照 品种老芒麦。 关键词:加拿大披碱草;新品系;耐盐性;生理特性 中图分类号:¥543.9 文献标识码:A 文章编号:2096—1197(2016)06—0042—06 Physiological characteristics of salt-tolerant in new lines of Elymus canadensis L. LIU YMing ,ZHAO Yan2,ZHANG Jiahe2,JIANG Lixia (1.Inner Mongolia M-Grass Ecology and Environment(Group)Co.,Ltd,Hohhot 010030,China; 2.College of Grassland,Resources and Environmental Science,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 01001 8,China; 3.Inner Mongolia Agricultural Broadcasting and Television School,Hohhot 01001 1,China) Abstract:The new lines of Elymus canadensis L.has excellent resistance for the test materials.We studied On physiological and biochemical changes of new lines of E canadens/s L.under the high salt stress.to reveal its physiological characteristics. The results showed that physiological and biochemical characteristics of the new lines compared with control lines under 2% NaC1 stress were as follows:the conductivity rised which increased memhrane permeabili ̄;and MDA content,free proline content and soluble sugar content increased;but chlorophyll content decreased;the damage degree of new lines leaf was greater than the root under high salt stress conditions,and the salt-tolerance of new line is higher than control variety E.sibiricus. Keywords:Elymus eanadensis L.;New lines;The Salt—tolerant;Physiological characteristics 加拿大披碱草(Elymus canadensis L.),多年生 披碱草的耐盐性生理特征,为今后在干旱地区示范 草本植物,属于禾本科披碱草属,原产于北美。具有 抗逆性强、适口性好、适应性广等优良特性 。20世 纪80年代,云锦凤教授对该种在国内进行引种驯 化。经过30年的研究,从中选育出了抗旱性、耐盐性 推广提供基础数据。 1材料和方法 1.1植物材料 表现突出的新种质材料,目前,已将其培育成加拿大 披碱草新品系。本研究以加拿大披碱草新品系为试 验材料,从生理生化水平上研究高盐胁迫下加拿大 本试验材料为加拿大披碱草新品系和老芒麦 (Elymus sibiricicus L.),在人工智能温室进行幼苗耐 盐试验,湿度为58%~62%,温度为27~30℃。试验采 收稿日期:2016—11-20 基金项目:2015年国家科技支撑计划项目(2015BAC02B05) 作者简介:刘亚玲(1983一),女,工程师,硕士,主要从事牧草遗传与育种研究。 6期 刘亚玲等:加拿大披碱草新品系耐盐性生理研究 43 用盆栽法,种子在培养皿发芽后,栽植到含盐量极低 的风干苗圃土的花盆中。花盆内径18.5 cm,底径 l2.5 cm,高14 cm。土与花盆共重2.5 kg。每盆定株 l0株,重复3次。待到植物分蘖期时,用浓度为2% 的NaC1处理幼苗。以原始干土重计算,每盆浇注 400 mL盐溶液,对照浇400 mL蒸馏水,盐胁迫期间 每2 d称花盆的重量,用蒸馏水补充蒸发的水分,以 保持盐浓度不变;在盐胁迫进行到第7天,试验材料 表现出盐胁迫毒害的形态特征变化时,取供试材料 的根部及叶片,对各项生理指标进行测试 。 1.2方法 测定的生理指标包括细胞膜透性、丙二醛、游离 脯氨酸、可溶性糖及叶绿素含量。测定方法:细胞膜 透性采用电导率法,丙二醛含量采用硫代巴比妥酸 法,游离脯氨酸含量采用茚三酮法,可溶性糖的测定 采用蒽酮比色法,叶绿素的测定采用光电比色法 。 1_3数据分析 对所测定的数据采用Excel处理后,再利用 SAS9.0软件进行方差分析,并对5种抗盐性生理指 标做相关分析。 2结果与分析 2.1细胞膜透性测定 不良环境会造成膜的伤害,细胞膜透性增加,电 解质外渗,外渗的电解质引起溶液电导率的变化,以 此来反映细胞膜的伤害程度[Sl。 根据表1的方差分析,2%NaC1胁迫处理7 d,在 对照和处理条件下,加拿大披碱草新品系根的电导率 分别为0.13 ̄a/cm和0.82 I ̄s/cm;叶片的电导率分别 为0.63 ̄stcm和0.95 I,Zs/cm;加拿大披碱草的根和叶 片电导率分别为对照的6.31倍和1.51倍。由此可见, 在 的盐浓度7 d的处理条件下,加拿大披碱草根和 叶片的细胞膜透性都呈现显著增加的趋势(只 05)。 表1盐胁迫下加拿大披碱草新品系电导率方差分析结果 注:不同字母表示在P<0.05水平下差异显著。 据图1显示,加拿大披碱草叶片的细胞膜透性 高于根,在2%盐浓度处理条件下,根的细胞膜透性 增加幅度远大于叶片的增幅。 1.0o O.75 鼍 一 谆 曲 O.25 O 叶 根 图1 盐胁迫下加拿大披碱草新品系电导率的变化 2.2丙二醛含量的测定 丙二醛的含量用于表示细胞膜脂过氧化程度和 植物对逆境条件反应的强弱 。 由表2可见,在对照和处理条件下加拿大披碱 草新品系叶片的丙二醛含量分别为38.72 nmol,g和 137.85 nmol/g;根的丙二醛含量分别为55.76 nmol/g 和112.88 nmol/g;2%NaC1处理下加拿大披碱革新 品系的根和叶片丙二醛含量分别为对照的2.02倍 和3.56倍。因此,在2%NaC1胁迫7 d条件下,加拿 大披碱草新品系根和叶片的丙二醛含量都呈现显著 增加(火0.05)。 表2盐胁迫下加拿大披碱草新品系丙二醛方差分析结果 生理指标 处理 叶片 根 丙- ̄/(nmol/g) 对照 38.72 ̄1 1.96 a 55.76 ̄9.75 a NaC1处理137.85 ̄31.99 b 1 12.88 ̄27.85 b 注:不同字母表示在P<0.05水平下差异显著。 据图2显示,加拿大披碱草叶片的丙二醛含量 低于根,叶片的丙二醛含量增加幅度高于根,这说明 在高盐胁迫下,加拿大披碱草新品系叶片受到伤害 程度明显大于根部。 2.3游离脯氨酸含量的测定 植物体内脯胺酸含量在一定程度上反映了植物 的抗逆性【垌。 由表3可见,在对照和处理条件下加拿大披碱草 北方农业学报 44卷 l60 12。 。 科 }罡= 4。 。 叶 根 图2盐胁迫下加拿大披碱草新品系丙二醛含量的变化 新品系叶片的脯氨酸含量分别为8.69 g儋和 15.97 g/g;根的脯氨酸含量分别为9.56 g,g和 29.59 g/g;2%盐浓度处理下加拿大披碱草的根和叶 片脯氨酸含量分别为对照的3.10倍和1.84倍。由此, 在2%NaC1处理7 d的条件下,加拿大披碱草新品系 的根和叶片脯氨酸含量都呈现显著增加(尸<0.05)。 表3盐胁迫下加拿大披碱草新品系游离脯氨酸方差分析结果 注:不同字母表示在P<0.05水平下差异显著。 据图3显示,加拿大披碱草新品系叶片的脯氨 酸含量和增加幅度都小于根部,这说明在2%NaC1 处理条件下,加拿大披碱草新品系叶片受到高盐胁 迫的伤害要小于根部。 谣 撅 篷 囊 根 叶 图3 盐胁迫下加拿大披碱草新品系游离脯氨酸含量的变化 2.4可溶性糖含量的测定 根据表4,在2%NaC1 7 d处理下,对照和处理 条件下加拿大披碱草新品系叶片可溶性糖含量分别 为0.08%和0.22%;根的可溶性糖含量分别为 0.09%和0.14%;2%盐浓度处理下加拿大披碱草的 根和叶片可溶性糖含量分别为对照的1.56倍和 2.75倍。由此可见,在2%的盐浓度7 d的处理条件 下,加拿大披碱草根和叶片的可溶性糖含量都呈现 显著增加(P<0.05)。 表4盐胁迫下加拿大披碱草新品系可溶性糖方差分析结果 注:不同字母表示在P<0.05水平下差异显著。 据图4显示,加拿大披碱草新品系叶片和根部 可溶性糖含量基本相当,但在2%盐浓度处理条件 下,叶片的可溶性糖含量增加幅度高于根部。 0.3O 0.25 0.20 露 组0.15 斑 0.10 O.O5 0 叶 根 图4盐胁迫下加拿大披碱草新品系可溶性糖的变化 2.5叶绿素含量的测定 叶片叶绿素含量多少与植物光合作用密切相 关,叶绿素含量的测定无论在生理上还是选育品种 以及抗性研究等方面都十分必要。 由表5和图5可知,在2%NaC1处理7 d条件 下,加拿大披碱草新品系叶绿素a含量对照和处理 分别为25.94 mg/g和2O.32 mg/g,叶绿素b含量对 照和处理分别为35.18 mg/g和27.57 mg/g,总叶绿素 含量对照和处理分别为61.12 mg/g和47.89 mg/g; 2%NaC1处理加拿大披碱草新品系叶绿素a、叶绿素 b含量和总叶绿素含量分别为对照的78.33%、 78.37%和77.59%。由此可见,在2%NaC1处理7 d 条件下,加拿大披碱草新品系叶片的叶绿素含量都 6期 刘亚玲等:加拿大披碱草新品系耐盐性生理研究 45 呈显著降低(火0.05)。 表5盐胁迫下加拿大披碱草新品系叶绿素方差分析结果 酱 懈 骈 古 叶绿素a 叶绿素b 总叶绿素 图5盐胁迫下加拿大披碱草新品系叶绿素含量的变化 注:不同字母表示在P<0.05水平下差异显著。 不显著( .05),与叶绿素呈显著负相关(火0.05);丙 二醛含量与脯氨酸含量和可溶性糖含量呈正相关 2.6加拿大披碱草新品系耐盐生理生化指标的相 关系数 性,但相关性不显著( O.05),与叶绿素呈显著负相 关(P<0.10);脯氨酸含量和可溶性糖呈显著正相关 (P<0.10),叶绿素呈负相关,但相关性不显著(尸 .05); 由表6可知,2%NaC1胁迫下,加拿大披碱草新 ∞ ∞ ∞ 加 O 品系电导率与丙二醛含量呈显著正相关(P<0.05), 可溶性糖与叶绿素呈负相关,但相关性不显著 (P>0.05)。 与脯氨酸含量和可溶性糖含量呈正相关I生,但相关I生 表6盐胁迫下加拿大披碱草新品系各生理生化指标的相关系数 2.7加拿大披碱草新品系与老芒麦耐盐性比较 根据图6可知,在2%NaC1处理7 d的条件下, 芒麦的耐盐性低于加拿大披碱草新品系。 1.OO 老芒麦叶片的电导率、丙二醛含量、游离脯氨酸含 量、可溶性糖含量分别为0.54 I ̄s/cm、54.43 nmol/g、 19.12 g/g和0.10%;老芒麦的根部电导率、丙二 醛含量、游离脯氨酸含量、可溶性糖含量分别为 0.18 ̄s/cm、52.88 nmol/g、9.82 P ̄g/g和0.07%;老芒 O.75 谆 曲 0.25 麦叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量分别为 14.47 mg/g、26.17 mg/g和40.63 mg/g。老芒麦的各项 O ■ 叶 根 指标都显著低于加拿大披碱草新品系。由此可见,老 一 叭Ⅱ一谊二== 北方农业学报 ^ 一蔼 篷韫缎 ,瓣 涎 44卷 ^∞ ∞ 加 舳 ∞ O 如 加 m O 如 加 :2 m O ∞ ∞ 叶 根 口加拿大披碱草一老芒麦 _ 叶 根 叶 根 Ⅱ十绿素a 叶绿素b 总叶绿素 图6盐胁迫FJJu拿大披碱草新品系与老芒麦的 各项生理指标比较 3讨论 3.1 细胞膜系统对盐胁迫的响应 肖雯等【l】1研究证实,膜透性的大小可以反映质 膜受损伤的程度,数值越大质膜受到的伤害就越大。 细胞膜受伤害程度可以通过细胞组织的相对外渗电 导率进行了解,膜的伤害程度越大、细胞的电导率值 越大。本试验中,在高盐胁迫下,加拿大披碱草新品 系根部及叶片电导率均显著增加,加拿大披碱草新 品系根部在NaC1胁迫下,电导率增加较叶片缓慢, 说明根部细胞膜受伤害程度较低,对盐胁迫耐受能 力较叶片强。 丙二醛(MDA)是细胞膜质过氧化指标,表示细 胞膜质过氧化程度与植物对逆境条件反应的强弱。 当丙二醛含量大幅度上升时,表明植物体内细胞受 到严重破坏,因此,其含量也可以说明植物遭受逆境 伤害的程度大小;增幅越大,植物细胞受伤害程度越 大【l川 。本试验结果表明,在高盐胁迫下,加拿大披碱 草新品系根和叶片丙二醛含量均显著增加,并且,与 根的丙二醛含量相比较,叶片增加较多,说明叶片细 胞膜系统受伤害较大。 3.2脯氨酸和可溶性糖对盐胁迫的响应 植物在正常生长条件下,脯氨酸的含量低,但在 逆境时,脯氨酸在细胞质中会大量积累达几十倍甚 至几百倍以进行渗透调节。在本试验中,在2%浓度 盐胁迫下,加拿大披碱草新品系根部和叶片的游离 脯氨酸均呈现显著增加的趋势。游离脯氨酸变化与 胁迫强度,抗性之间关系有待进一步研究。 可溶性糖是逆境条件下许多非盐生植物的渗透 调节剂【】41,植物体内累积可溶性糖是对水分胁迫的 应激反应【 。虽然一般认为在渗透胁迫压力下游离 脯氨酸和可溶性糖作为有机渗透物质而积累,但普 遍认为可溶性糖含量的增加是植物对水分胁迫的一 种适应机制。本研究中加拿大披碱草新品系可溶性 糖含量在盐胁迫下呈增加趋势。 3-3 叶绿素对盐胁迫的响应 叶绿素作为光合色素,参与光能的吸收、传递和 转化,在植物光合作用中起着关键f生的作用。本研究 结果表明,加拿大披碱草叶片中叶绿素a、叶绿素b 含量及总叶绿素含量在2%NaC1胁迫下显著降低, 这主要是由于盐胁迫使叶绿素与叶绿体蛋白结合变 松,更多的叶绿素遭到破坏,最终导致光合作用降 6期 刘亚玲等:加拿大披碱草新品系耐盐性生理研究 47 低,尤其是过量的O一渗入细胞后,使原生质凝聚,叶 绿素破坏。王泽港等【 q研究水稻干旱认为,叶绿素a 比叶绿素b的影响更大。 4结论 在本研究中,通过对浓度为2%NaC1胁迫7 d 条件下,加拿大披碱革新品系耐盐性生理特性的分 参考文献: [1]李景环,云锦凤,都日斯哈拉,等.加拿大披碱草与老芒 麦种间杂种F1的染色体遗传分析[J].安徽农业科学, 2010.38(1):103—106. [2]云锦凤,王照兰,杜建才.加拿大披碱草×老芒麦种间杂 交及F。代细胞学分析[J].中国草地,1997,19(1):32— 35.48. [3]张众.披碱草属牧草种子萌发生物学特性的研究[J]. 中国草地,1990(2):51-543. [4]于卓,宋永富,李造哲,等.力Ⅱ拿大披碱草×披碱草杂种 F。的生育及细胞遗传学研究[J].草地学报,2002,10 (4):258—264。 [5]刘锦川,云锦凤,张磊.氯化钠胁迫下3种披碱草属牧 草生理特性的研究[J]_草业学报,2010(5):694—697. [6]刘锦川.加拿大披碱草与老芒麦亲缘关系及抗性生理研 究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,201 1. [7]王桂荣.植物生理实验教学改革的探索[J]_宿州教育学 院学报,2012(2):151—153. [8]郭艳茹,詹亚光.植物耐盐性生理生化指标的综合评价 [J].黑龙江农业科学,2006(1):66—7O。 [9]李琼,刘国道,郇树乾.盐胁迫下六种禾本科牧草幼苗 叶片膜脂过氧化作用及其与耐盐性的关系[J].家畜生 析,得出如下结论:①电导率上升,即细胞膜透性增 大;丙二醛含量增加,游离脯氨酸含量增加,可溶性 糖含量增加,叶绿素含量降低。②根据加拿大披碱草 新品系5个生理指标的分析,得出加拿大披碱草在 2%浓度的盐胁迫条件下,其叶片的受害程度大于根 部。③加拿大披碱草新品系的耐盐性高于对照品种 老芒麦。 态学报,2005,26(5):63—67. [10]秀花,赵萌莉,韩冰,等.放牧胁迫下冰草叶片内氨 基酸含量的变化[J]_安徽农业科学,2013,41(3O): 12O45—12048. [11]肖雯,李恢先,蒲陆梅.几种盐生植物抗盐生理指标的 研究[J].西北植物学报,2000,20(5):818—825. [12]喻方圆,徐锡增,Robe ̄D G.水分和热胁迫对苗木针叶 可溶性糖含量的影响[J]_南京林业大学学报(自然科学 版),2004,28(5):1-5. [13]李青云.草莓对盐胁迫的反应及调控研究[D].保定:河 北农业大学,2005.98—105. [14]Hodson M J,Smith M M,Wainwright S J.et .The effects of the interaction between salinity and nitrogen limitation in Agrostis stolonifera L[J].Plant Ecology.1985,61(1-3): 255—263. [15]刘凤荣,陈火英,刘杨,等.盐胁迫下不同基因型番茄 可溶性物质含量的变化[J].植物生理与分子学报, 2004,30(1):99—104. [16]王泽港,梁建生,曹显祖,等.半根干旱胁迫处理对水稻 叶片光合特性和糖代谢的影响[J].江苏农业研究, 1999,20(3):21—26. f责任编辑吴云霞) 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容