不同种源青钱柳幼苗对渗透胁迫适应机理的研究

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青钱柳[Cyclocarya paliurus(Batal.)Iljinskaja]是我国特有单种属和国家重点保护的濒危植物,具有极高的开发利用价值。本论文以青钱柳为研究对象,在智能人工气候生长室内采用无土水培法,从细胞、组织、器官水平上探讨了渗透胁迫下供试幼苗的耐盐、抗旱机理。同时,结合形态、生理、生长等指标的测定结果,对供试不同种源幼苗的耐盐抗旱性进行综合评价,从而为今后合理扩大青钱柳人工林的栽培范围提供科学依据。主要结论如下:渗透胁迫下,供试种源幼苗叶肉细胞中ATP酶的活性大小及分布位置的差异较大。正常情况时,供试种源ATP酶活性较小,分布位置差异不大,均多分布于细胞核核膜及核染色质上;胁迫后,供试种源ATP酶活性均有所增加,而ATP酶分布位置因处理及种源而异。渗透胁迫下,供试种源幼苗叶片超微结构均受到不同程度的伤害。主要表现为类囊体片层结构肿胀,叶绿体发生降解,细胞核核膜消失,核染色质发生固缩,并伴随有质壁分离现象。渗透胁迫下,供试幼苗叶肉细胞失水,导致栅栏组织、海棉组织变薄,叶片肉质化程度降低,贮水能力下降。同时,由于叶片失水,引起气孔开度变小,尤其以PEG胁迫下的较为明显。盐胁迫下,供试幼苗根系离子微域分布受到显著影响。在0.3%或0.5%NaCl胁迫下,Na+、Cl-的相对含量增加,K+、Ca2+、Mg2+的相对含量降低。随着盐浓度增加,根系各区Na+/X(K+、Ca2+、Mg2+)值总体呈上升趋势,Na+在表皮和皮层中富集,而Cl-在中柱、皮层中均含量较高。盐浓度越高,根际pH值越大,根系由介质中吸收养分的潜力减弱。在耐盐阈值范围内,Na+、Cl-主要集中分布于根茎柄等运输器官中,在叶片中的分布较少,随着盐胁迫程度加重,幼苗离子区隔化能力遭到破坏,叶片中Na+、Cl-含量迅速增加。在离子选择性运输过程中,盐浓度越高,幼苗地上器官离子选择性运输能力越弱。渗透胁迫下,供试幼苗叶片发生水分亏缺,相应叶水势降低,进而引起细胞脱水,细胞膜损伤,质膜相对透性增大,叶绿体结构的完整性遭到破坏,加上水分亏缺引起气孔导度降低,导致叶绿素含量降低、光合速率和蒸腾速率下降。同时,叶片水分亏缺导致幼苗迅速启动渗透调节功能,叶片中的脯氨酸、可溶性糖含量增加。渗透胁迫下,供试幼苗器官热值、能量积累增长量及能量分配总体上以叶片较大、根茎居中、叶柄较小。随着胁迫强度增加,幼苗各器官热值减小,能量积累增长量降低,叶片能量所占比例减少,根系能量所占比例增加,茎柄能量所占比例变化不大。渗透胁迫下,供试幼苗受到伤害,根茎发育受阻,幼苗存活率下降。随着胁迫强度增加,苗高、地径、叶面积及生物量增量均呈现下降趋势,各构件及数量的生长变化主要表现为苗高、单株复叶数、侧根数减少,叶片生物量所占比例减少,根系所占比例增大。用主成分分析法对渗透胁迫下供试不同种源、不同处理幼苗的耐盐、抗旱性进行综合评价,结果表明,盐胁迫下供试3个种源幼苗的耐盐能力大小顺序为:安徽黄山>云南昆明>江西九江;PEG胁迫下供试3个种源幼苗的抗旱能力大小则为:云南昆明>安徽黄山>江西九江;等渗胁迫及其钙调节下,各钙处理幼苗的耐盐能力差异较小,而抗旱能力差异较大;高温与低盐胁迫交互作用下,供试4个种源幼苗的耐盐抗高温能力大小为:江西赣州>安徽黄山>云南昆明>江西九江。综合本试验结果可得,(1)供试4个种源中以江西九江种源的耐盐抗旱能力较弱,云南昆明种源居中,江西赣州和安徽黄山种源较强;(2)供试幼苗的耐盐阈值为1.0g.L-1左右;(3)等渗胁迫下,外源钙对PEG胁迫调节作用较盐胁迫的明显,相对而言以0.2%Ca(NO32的作用效果佳。(4)相同胁迫程度时,高温条件下供试幼苗受到的伤害较适温条件下的重。
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