【摘 要】
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热带岛礁植物常年生长于高盐碱、高温、强光、干旱、强风、贫瘠的滨海环境,演变出独特而有效的胁迫响应机制,是维系岛礁生态的中流砥柱。在如今热带岛礁植被修复和珊瑚岛绿化的新阶段,已经筛选出多种热带植物应用于生态恢复,并卓有成效。而不同植物对高盐环境下的适应能力不同,同种植物在不同滨海区域的生长情况也存在差异,研究其抗逆机制,对进一步开展引种工作提供有力指导。本次研究就以草海桐(Scaevola tacc
【基金项目】
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中国科学院A类战略性先导科技专项(XDA13020500)
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热带岛礁植物常年生长于高盐碱、高温、强光、干旱、强风、贫瘠的滨海环境,演变出独特而有效的胁迫响应机制,是维系岛礁生态的中流砥柱。在如今热带岛礁植被修复和珊瑚岛绿化的新阶段,已经筛选出多种热带植物应用于生态恢复,并卓有成效。而不同植物对高盐环境下的适应能力不同,同种植物在不同滨海区域的生长情况也存在差异,研究其抗逆机制,对进一步开展引种工作提供有力指导。本次研究就以草海桐(Scaevola taccada)、假茉莉(Clerodendrum inerme)、过江藤(Phyla nodiflora)、蒭雷草(Thuarea involuta)4种引种成功且具有代表性的热带岛礁植物为材料,研究不同植物的耐盐性差异和其盐胁迫下的具体生理机制。具体结果如下:1.在14 d的短期胁迫下,各植物的株高有不同程度的抑制,但都未达到显著水平,根茎叶的鲜重和干重随盐浓度的提高而降低,根部的抑制现象最早且最为明显,生物量大的假茉莉和草海桐的抑制效果更显著。2.4种植物的重要渗透调节物质脯氨酸(Pro)随盐胁迫加重含量逐渐增加,且各种之间表现存在差异,蒭雷草的Pro在低盐胁迫下大量积累,且增长幅度最大;其他3种岛礁植物在中度盐胁迫和高盐胁迫下大量积累Pro,参与渗透调节。4种植物的丙二醛(MDA)含量随盐胁迫加重而增加,草海桐MDA的增长幅度显著高于其他植物。3.4种植物的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性随盐浓度的提高逐渐提高,蒭雷草的SOD、POD活性相比其他植物更高,草海桐的SOD、POD活性水平最低。抗氧化剂还原性谷胱甘肽(GSH)参与质膜活性氧(ROS)的清除,在高盐胁迫下对草海桐、过江藤ROS的清除起到重要作用;蒭雷草的GSH在低盐胁迫下被诱导,但随盐胁迫增加而受到抑制。4.在低盐胁迫和中度盐胁迫下,4种植物的苯丙氨酸代谢关键酶的生物合成和活性会被明显诱导。蒭雷草的酶活性增长幅度相对较高,但在高盐胁迫下酶活性降低,影响黄类黄酮等次生代谢物参与植物抗氧化作用。4种植物的总黄酮含量变化随盐胁迫的加重表现不同,假茉莉和蒭雷草的总黄酮含量随盐浓度的提高而降低,低盐胁迫能诱导草海桐黄酮类物质的积累,高度盐胁迫能促进过江藤黄酮类物质的积累。5.随着盐胁迫的加重,4种植物的Na+外流程度都有不同程度的提高,蒭雷草在高盐胁迫下Na+外流最明显,过江藤在高盐胁迫下,Na+外流减弱,大量Na+积聚在细胞内。草海桐、蒭雷草在胁迫初期,K+会随盐胁迫的加重外流增加,但随着盐胁迫加重,K+外流减弱,促进Na+外排,减少毒害作用;假茉莉和蒭雷草在高盐胁迫下K+外流趋势增加,盐害加重。H+内流程度越小,外流越明显,反映H+-ATPase活性越高,过江藤随盐胁迫的加重H+-ATPase活性先增加后降低,其他3种植物随盐胁迫活性增加。6.假茉莉在盐胁迫下光合系统受害较轻,可以通过PSII的电子传递效率,增加天线色素热耗散,保护光合器官原初反应部位的完整性。草海桐和过江藤受害最重,光合速率降低幅度最大,高盐胁迫下基本不进行光合作用。蒭雷草的光合强度和光合元件受损程度较前两种植物轻。
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