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盐碱胁迫下与渗透调节和离子平衡相关溶质在碱蓬体内动态积累与分布特征

【摘要】: 本实验选择了抗碱盐生植物碱蓬(Suaeda glauca)为实验材料,对其幼苗施加盐胁迫(150mM, NaCl:Na_2SO_4=1:1)或碱胁迫(150mM, NaHCO_3:Na_2CO_3=1:1)。一方面监测碱蓬受胁迫后(0、2、4、8、16、24、36、48、72、96、144小时)其体内各种溶质积累的动态变化,以探讨其响应盐碱胁迫时体内进行渗透调节和离子平衡的动态过程;另一方面测定各种溶质在幼叶、成年叶、老叶、幼茎、成年茎和老茎等植株不同部位的分布,以比较盐碱两种胁迫下碱蓬体内溶质分布特点以及渗透调节和离子平衡机制的部位差异。进而更加深入地揭示碱蓬响应盐碱胁迫的生理机制。 溶质动态积累实验结果表明:碱蓬体内各种溶质在响应盐碱胁迫时表现出不同的动态积累特点。不同溶质对渗透调节或离子平衡的贡献不同,两种胁迫下的主要渗透调节物质也有所差异。在两种胁迫下,K~+、Na~+、NO_3_-都是主要的渗调剂,而Cl~-在盐胁迫下贡献率显著提高,有机酸则在碱胁迫下贡献率显著提高。碱胁迫下Cl~-、NO_3~-和H_2PO_4~-对负电荷的贡献率都小于盐胁迫。 溶质分布实验结果表明:植株不同部位响应盐碱胁迫的生理特点不同。在盐碱胁迫下碱蓬通过调整各溶质在不同部位的积累与分布来实现体内渗透调节与离子平衡。这一适应机制不仅在植株不同部位之间表现出差异,在盐碱两种胁迫间也存在不同。如幼嫩部位Na~+/K~+比值明显高于其他部位;碱胁迫对叶片中无机阴离子几乎没影响,却使茎中无机阴离子含量大幅下降;盐胁迫下有机酸含量无显著变化,而碱胁迫却使其含量显著上升等等。实验结果还表明:不同溶质在不同的胁迫下对不同部位渗透调节及离子平衡的贡献不同。如Na~+在两种胁迫下都是叶片渗透调节的主导因素,而在茎中NO_3~-对渗透调节贡献更大;盐胁迫下Cl~-对各部位的渗透调节作用远大于碱胁迫;碱胁迫下叶片中大量积累的有机酸不仅是最大的阴离子贡献者,也是渗透调节的主要成分。我们发现盐碱胁迫之间以及不同部位之间在离子平衡机制方面所存在的主要差异在于阴离子来源不同,差异主要体现在有机酸、NO_3~-和Cl~-三者对阴离子贡献率的变化上。

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