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八种抗碱盐生植物适应盐碱生境的渗透调节和离子平衡机制比较

【摘要】:本实验以生长在我国西部地区盐碱化草原上的天然盐生植物,包括3种藜科植物:碱地肤(Kochia sieversiana)、碱蓬(Suaeda glauca)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)和5种菊科植物:碱蒿(Artemisia anethifolia)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、苣荬菜(Sonchus brachyotus)、全叶马兰(Kalimeris integrifolia)、旋覆花(Inula japonica)为实验材料。在天然生境下采集土壤及植物样品。对土壤样品进行盐碱化相关指标的测定,对植物样品进行与渗透调节和离子平衡相关的生理指标的测定。进而对每种植物的渗透调节和离子平衡机制与特点加以分析,同时比较出科之间或种之间的的异同。旨在探讨天然物种在对环境适应过程中所表现出的适应机制的多样性。 实验结果表明:8种盐生植物在盐碱生境下通过大量积累各种小分子溶质进行渗透调节是其共同特点,但是不同溶质对水势降低的贡献率在种间及科间均表现出明显差异。同科的不同种间既表现出了相似的共同特点,也表现出了各种间的差异。 盐碱逆境下藜科植物体内都积累了大量的Na~+、K~+、Cl~-、甜菜碱和有机酸。其中Na~+和Cl~-是无机渗调剂的主导成分,尤其是Na~+对渗透调节起到决定性作用,其贡献率达到了30-45%,Na~+/K~+较高。有机酸和甜菜碱则是藜科中有机渗调剂的主要成分。而在菊科中渗透调节物质主要是K~+、Cl~-、甜菜碱和可溶性糖。Na~+/K~+很低一般都小于1。此外,脯氨酸和其它氨基酸对这两科植物的渗透调节作用都非常小。 在离子平衡方面,藜科植物的Na~+对正电荷的提供起了决定性的作用,其对正电荷的贡献率达到了70%-90%。而负电荷主要来自Cl~-和有机酸,除碱地肤外Cl~-的贡献率一般要高于有机酸。碱地肤的有机酸对负电荷的贡献率达到了67.58%。与藜科明显不同的是菊科的阳离子主要是K~+,K~+对其正电荷的提供起了决定性的作用。负电荷主要也来自Cl~-和有机酸,但二者的贡献率相差不大。此外猪毛蒿的H_2PO_4~-,苣荬菜的Mg2+、SO_4~(2–),全叶马兰的SO_4~(2–)和H_2PO_4~-,以及旋覆花的Ca2+和SO_4~(2–)在离子平衡中所起作用也很重要。尤其是SO_4~(2–),对旋覆花来说其负电荷贡献率近50%,明显高于其它阴离子。NO3-对两科植物离子平衡的贡献率都很小。 实验结果充分地展示出了8种盐生植物在渗透调节和离子平衡方面所具有的适应机制多样性的特点。

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