旱盐互作对冬小麦生长的影响及其生理机制

来源 :中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wai123414
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土壤盐渍化和干旱是影响干旱半干旱地区作物产量的主要非生物因子,二者都会导致土壤溶液水势下降而使植物吸水困难,细胞失水,甚至死亡,从而造成作物产量大幅度下降。在北方干旱半干旱盐渍地区,作物生长往往同时受干旱和盐的胁迫,因此,加强旱盐互作对作物生长及生理机制的研究,对揭示作物的抗逆机制,为盐渍区作物生产具有重要的指导意义。   本研究选取耐盐品种冬小麦沧-6001和抗旱品种石家庄8号为研究对,研究了干旱胁迫条件下,盐分对冬小麦生长的影响及其生理机制,以期探讨冬小麦抗旱与耐盐间的关系,为干旱盐渍区小麦的大田咸水灌溉缓解旱胁迫的可行性提供理论依据。   试验采用室内水培试验和室外盆栽土培试验两种方法。   水培实验以聚乙二醇-6000(PEG-6000)模拟干旱胁迫,NaCl模拟盐胁迫,研究早盐互作对冬小麦苗期生长的影响及其响应的生理机制。水培实验设9个处理,包括3个盐水平(0、25、50 mmol·L-1NaCl)及3个干旱水平(0、8.3%、12.6%PEG-6000溶液,分别等渗于0、25、50 mmol·l-1NaCl溶液),3次重复。实验所用溶液均用1/2Hogland营养液配制。胁迫结束后,测定胁迫期间植株干物质积累量、植株含水量、叶片可溶性糖、脯氨酸、蛋白质、丙二醛含量。   盆栽土培实验通过称重补水法来控制土壤含水量从而实现不同程度的干旱胁迫,通过向土壤中灌入不同量盐溶液来实现不同的土壤含盐量处理。盆栽土培实验共设12个处理,包括4个盐水平(分别为不加盐处理及加盐至土壤含盐量的3‰、5‰、7‰)和3个土壤水分水平(充分供水处理、中度干旱胁迫、重度干旱胁迫,分别为田间持水量的75%~85%,55%~65%,35%~45%),3次重复。测定的主要指标包括植株高度、单株产量及生长期叶片可溶性糖、脯氨酸、叶绿素含量和灌浆期植株不同部位离子分布。   主要结果如下:   1.干旱胁迫条件下,适量的盐分可促进冬小麦的生长,但过高的盐分加重了干旱胁迫的危害.水培条件下,在PEG-6000为12.6%(w/v)时,添加25mmol·L-1NaCl的处理与单一的PEG处理相比,植株干物质积累量和含水量比无盐对照分别增加36.1%和9.4%,而当NaCl浓度增加至50mmol·L-1时,植株干物质积累较对照下降30.1%。土培条件下,在土壤含水量为田间持水量的55%-65%的中度干旱胁迫下,沧-6001和石家庄8号的单株产量在土壤含盐量为3‰时较对照(不加盐的中度干旱胁迫处理)分别增加18.6%和12.9%,而当土壤含盐量增加至5‰时,产量较对照下降。   2.干旱条件下,加入适当的盐分提高了植株Na+的含量,利于降低细胞渗透势,增强植株从外界吸收水分的能力。在PEG-6000为8.3%或12.6%(w/v)时,添加25mmol·L-1NaCl的处理与单一的PEG处理相比植株根部含量分别增加2.5倍和3.8倍。但是在干旱条件下,介质中过高的盐分由于离子毒害作用则进一步抑制生长。   3.干旱条件下,盐分的加入促进了可溶性糖等有机渗透调节物质的积累,在PEG-6000为12.6%(w/v)时,添加25 mmol·L-1NaCl的处理与单一的PEG处理相比叶片可溶性糖显著增加(p<0.05),当土壤含盐量为3‰时,灌浆期沧-6001和石家庄8号叶片可溶性糖在土壤含盐量为3‰时较对照显著增加(p<0.05),可溶性糖含量的增加有利于进一步降低细胞渗透势,增强植株从外界吸收水分的能力,改善植株水分状况。   4.干旱胁迫条件下,加入适量盐分,降低了小麦叶片中丙二醛(MDA)的含量,植株对活性氧的清除能力增强,细胞膜脂过氧化程度降低,保证了小麦的正常生长。在PEG浓度为12.6%时,添加25 mmol·L-1的NaCl处理使丙二醛含量下降25.9%,较不添加NaCl处理差异显著(p<0.05)。   5.相关分析表明,干旱胁迫条件下,植株Na+积累能够促进可溶性糖的产生,二者的关系可以用二次方程来描述,可溶性糖的增加能够降低丙二醛含量,二者具有线性关系。
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