生长素和氯化钙对盐胁迫下沙冬青幼苗的缓解作用

生长素和氯化钙对盐胁迫下沙冬青幼苗的缓解作用 ( ) 植物研究 2010, 30 1: 27,31 B u lle tin of B o ta n ica l R esea rch 生长素和氯化钙对盐胁迫下沙冬青幼苗的缓解作用 3 强 李婧男 刘 李 升 ()天津师范大学化学与生命科学学院 ,天津 300387 ()摘 要 沙冬青 Amm opiptan thus m ongolicus是亚洲中部荒漠地区唯一的常绿阔叶灌木 ,本课题组已将其在天津引 种栽培成功 。为进一步了解生长素和氯化钙对沙冬青在盐胁迫下的缓解作用 ,用水培方法培养沙冬青帅苗 ,测定 其在 1. 3% N aC l胁迫下经不同浓度的生长素和氯化钙处理后抗氧化酶活性 、PS II光化学效率以及其它与植物抗性 有关的生理指标的变化 。结果表明 ,一定浓度的 IBA 和 CaC l处理可以促进盐胁迫下沙冬青帅苗的生长 、提高叶 2 绿素的含量 、增强保护酶的活性 、降低丙二醛含量 ,缓解了盐胁迫 。但是当 IBA、CaC l浓度分别达到 5和 20 mmo l? 2 - 1 L 时则对沙冬青帅苗产生伤害 。综合各项生理指标 , CaC l 对沙冬青盐胁迫的缓减作用要优于 IBA。2 关键词 盐胁迫 ;沙冬青帅苗 ;生长素 ;氯化钙 ( ) 文献标志码 : A 文章编号 : 1673 - 5102 2010 01 - 0027 - 05 中图分类号 : Q945. 78 M it iga t ive Effec t of IBA an d CaC l on Un der Sa lt S tre ss 2 Am m op ip ta n th u s m on go licu s Seed l in g s 3L I Sheng L I J ing2N an L IU Q iang ( )Co llege of Chem istry and life Sc ience, Tian jin No rm a l U n ive rsity, Tian jin 300387 A b stra c t Am m opip tan thus m ongolicus, an endange red eve rgreen legum inou s sh rub, wh ich is endem ic to the sem i2a rid de se rt region of cen tra l A sia wa s succe ssfu lly in troduced in Tian jin by ou r team. In o rde r to unde rstand the m itiga tive effec t of IBA and CaC lof A. m ongolicus seed lings unde r sa lt stre ss, the seed lings we re trea ted w ith 2 1. 3 % N aC l and d iffe ren t concen tra tion s of IBA and CaC lunde r wa te r cu ltu re. A n tioxidan t enzym e ac tivitie s, 2 p ho tochem ica l effic iency of PS II and o the r re la ted p hysio logica l index a re m ea su red and ana lyzed. The re su lts showed tha t seve ra l trea tm en ts imp roved the grow th of A. m ongo licus seed lings; they we re a lso he lp fu l to inc rea se the con ten t of ch lo rop hyll, the ac tivity of an tioxidan t enzym e. It wa s a lso found tha t the app lica tion of IBA and () CaC lcou ld dec rea se the accum u la tion of m a lond ia ldehyde MDA . The refo re, the in ju rie s induced by the sa lt 2 stre ss we re m itiga ted and sa lt re sistance of A. m ongo licus wa s ra ised by the low concen tra tion of IBA and CaC l. 2 - 1 W hen the concen tra tion of IBA and CaC lreached 5 and 20 mmo l?L , re sp ec tive ly, the seed lings grow th we re 2 inh ib ited. The app lica tion effec t of CaC lis be tte r than IBA. 2 Key word s sa lt stre ss; Am m opip tan thus m ongolicus; IBA; CaC l 2 [ 3 ] ,滨海荒 列的缓解作用 。迄今有关钙离子和生长素缓解盐渍土是我国重要土地资源的一部分 地盐渍土占有很大比重 。滨海盐土的特征是盐分 盐胁迫的研究都集中在农作物和经济作物的耐受 [ 1 ] 组成以氯 化物 为 主 。土壤 盐分 浓 度过 高时 , 会 [ 4,6 ] 性上 ,对园林绿化的木本植物和珍稀濒危植物 对植物造成渗透胁迫和干扰营养离子帄衡 ,严重影 [ 2 ] 中的作用研究较少 。 响植物生长 。研究表明 ,施用钙 、激素等外源化 + () 沙冬青 Amm op iptan thus m ongo licus为亚洲中 学物质 ,可以起到降低根系对 N a 的吸收能力 ; 促 部荒漠地区唯一的常绿阔叶灌木 ,是古老的第三纪 进蛋白质的合成 ,改善细胞对盐的适应能力等一系 孑遗种 ,国 家 三级 保护 植 物 。因 其为 常绿 阔 叶灌 ( )基金项目 :国家自然科学基金资助项目 30060018 , 30570344 ( ) 第一作者简介 :李婧男 1983 —,女 ,硕士研究生 ,从事植物资源学研究 。 3 通讯作者 : E2m ail: lq tjnu@ 126. com 收稿日期 : 2009 - 09 - 04 1期 李婧男等 :生长素和氯化钙对盐胁迫下沙冬青帅苗的缓解作用 29 2. 2 生长素和氯化钙对盐胁迫下幼苗光合作用的; F/ F和 F/ F比对照降低 , 并出现地高于对照 v o v m - 1 影响 极显著 差 异 。N aC l 培 养 液 中 施 入 0. 5 m g ?L - 1 - 1 2. 2. 1 对幼苗叶绿素含量的影响 IBA、10 mmo l?L CaC l 和 20 mmo l?L CaC l ,都2 2 图 1显示 ,盐胁迫下沙冬青叶片叶绿素含量减 ( 可极 显 著 地 降 低 F, 升 高 F/ F和F/ Fp < o v o v m PS?反应中 少且与对照差异极显著 。N aC l培养液中加入 IBA ) 0101 ,使其恢复到正常水帄 。这说明后叶绿素含量并没有升高 ,反而均显著地低于对照 心在盐胁迫下产生了破坏 ,而加入适当浓度的 IBA - 1 ( ) p < 0. 05 。盐培养液中加入 10 mmo l?L CaC l和钙离子都可缓解这种盐害作用 。2 的帅苗叶绿素含量增幅较大 ,比 1. 3 % N aC l胁迫植 ( ) 株显著增加 77. 2 % p < 0. 05 ,且达到对照组中正 常水帄 。 图 1 IBA 和 CaC l对盐胁迫下沙冬青帅苗叶绿素含量的 2 影响 F ig. 1 Effec t of IBA and CaC lon ch lo rop hyll con ten t of seed2 2 lings 表 3 IBA 和 CaC l对幼苗叶绿素荧光参数的影响 (平均 2 值 ?差 ) Ta b le 3 Effec t of IBA an d CaC lon ch lorophy ll f luore s2 2 cen ce pa ram e ter s of seed l in g s( M ean ?SD ) 处理组 F / FF / F F v ov moTrea tm en t 对照 ck 36. 10 ?18. 34 aA 4. 77 ?0. 61 eC 0. 83 ?0. 02 cD 1. 3 % 75. 93 ?21. 08 bB 2. 70 ?0. 78 aA 0. 72 ?0. 06 aA I 36. 87 ?17. 63 aA 3. 78 ?0. 50bcdBC 0. 79 ?0. 02 bcBCD 1 I 54. 08 ?20. 08 abAB 3. 23 ?0. 66abcAB 0. 76 ?0. 05 abABC 2 I — — — 3 C 58. 27 ?20. 76 abAB 3. 07 ?0. 79 abAB 0. 75 ?0. 05 aAB 1 C 49. 05 ?21. 24 aA 4. 36 ?0. 50 deC 0. 81 ?0. 02 cCD 2 C 44. 15 ?14. 26 aA 3. 91 ?0. 37 cdBC 0. 80 ?0. 02 bcBCD 3 对幼苗叶绿素荧光的影响2. 2. 2 如表 3 所示 ,在 1. 3 % N aC l胁迫下 F极显著 o ( 2. 3 生长素和氯化钙对盐胁迫下幼苗抗氧化酶活PS? 影响捕光色素蛋白复合体进而影响光系统 [ 15 ] [ 16 ] ) 性的影响和 PS?。还 有 研究 认 为 盐胁 迫也 会 损 伤 由图 2可知 ,与对照相比 ,在 1. 3 % N aC l胁迫 PS?反应中心 ,伤害的部位可能位于 PS?氧化侧 , 下叶片和根部 SOD 和 POD 酶活性上升 ; POD 酶根 或 PS?反应中心或 PS?原初电子受体 ,也可能是 三者皆受到伤害 ,使叶片的潜在光合活力下降 ,进 部活性略有降低 。而在 N aC l培养液中加入钙离子 ( ) 可以增强相同盐浓度胁迫 1. 3 % 的抗氧化酶的而抑制植物生长 。本试验中在盐培养液中加入一 - 1 - 1 - 1 )) ( ( CaC l 10 mmo l?L 和 IBA 0. 5 m g?L 定浓度 活性 。其中施 5 mmo l?L CaC l 后 ,叶片和根部2 2 F/ F、F/ F和 F值接近对照帅后叶绿素含量 、SOD、CA T、POD3 种 酶 的 活 性 显 著 地 高 于 1. 3 % v o v m o ( ) 苗生长水帄 ,说明一定浓度的 CaC l和 IBA 可以有 N aC l胁迫组和对照组 p < 0. 05 。另外两种浓度2 - 1 ( ) 效缓解 N aC l对类囊体和 PS?反应中心的伤害 ,以 10和 20 mmo l?L 也能提高 3 种酶的活性 ,但 - 1 增强沙冬青帅苗对盐胁迫的适应 。 IBA 浓度过高 10 mmo l?L CaC l 可以显著提高叶片与根部除 2 - 1 ( ) 5 m g?L 时 , 植株变得矮小枯黄 , 叶绿素含量 SOD 活性之外 ,其他均无显著差异 。 IBA 对 3 种抗 下降 , F/ F、F/ F和 F为 负 值 , 说 明 类 囊 体 和 v o v m o 氧化酶的促进作用低于 CaC l的效果 。虽然 2 和 5 2 PS?反应中心受到了严重损伤 。 - 1 ( m g?L IBA 可以显著提高叶片 POD 酶的活性 p CaC l可 以 显 著 提 高 盐 胁 迫 下 沙 冬 青 帅 苗 2 ) < 0. 05 , 但 对 另 外 两 种 酶 的 活 性 无 明 显 促 进SOD、POD 和 CA T 3 种抗氧化酶的活性 ,这有利于 去除氧自由基 ;抑制膜脂过氧化 ,从而减轻氧化损 作用 。 伤 。 IBA 对这 3 种抗氧化酶的活性则无显著的促 2. 4 生长素和氯化钙对盐胁迫下幼苗丙二醛含量 ()进作用 。有研究表明生长素 吲哚类激素 主要是 的影响 通过促进帅苗快速生长 ,使之以稀释盐分的方式避 如图 3 所示 , N aC l胁迫下帅苗叶片与根部丙 盐 ,即植株体积和干物质增长速度大于其根系吸收 ()二醛 MDA 含量极显著地高于对照 。盐培养液中 加入 CaC l的 处 理 效 果 最 为 明 显 , 3 种 浓 度 的 2 [ 17 ] [ 18 ] 盐离子的速度 。 Sa rin 发现 ,缓慢生长的小麦 CaC l均可极显著地降低 相 同浓 度下 叶 片丙 二醛 2 品种 ,在相同盐浓度下其受害程序较快速生长的小( ) 含量 p < 0. 01 ,且其含量低于对照组叶片 。外施 [ 19 ] 麦品种严重 。刘友良 提出 ,增加新叶生长速率 IBA 后丙二醛含量比盐胁迫组有所降低 ,但无明显 是提高植物耐盐性的基本原则之一 。这些研究都 差异 。 暗示出生长素类物质有可能主要依靠促进帅苗快 速生长来缓解盐胁迫 ,因而在促进抗氧化酶活性方 面要弱于 CaC l。另外通 过 施入 IBA 后植 株 鲜重 2 明显增加也可以证实这一点 。 不同物质不同浓度的缓解作用差异很大 ,外源 化学物质的浓度过高甚至会加重植株受害 。马淑 [ 20 ]英 等对拟南芥耐盐性的研究中发现在 N aC l培 - 1 养液中加入 10 mmo l?L CaC l 可以增加盐胁迫2 + 下拟南芥的生物量 、存活率 、K含量 , 脯氨酸含量[ 21 ] 并抑制了丙二醛的积累 。朱义 等研究了外源钙 对高羊茅帅苗离子分布的影响 ,其结果显示 5 ,40 - 1 图 3 IBA 和 CaC l对盐胁迫下沙冬青帅 苗丙二醛含量 2 mmo l?L CaC l 处理能促进地上部分生长 ,稳定2 的影响 植物 细 胞 膜 、维 持 离 子 帄 衡 、提 高 耐 盐 性 , 但 80 F ig. 3 Effec t of IBA and CaC lon MDA con ten t of seedlings 2 - 1 mmo l?L CaC l 会对植物帅苗生长造成伤害 。本2 - 1 文中 CaC l浓度达到 20 mmo l?L 时即会植物产 2 生不利影响 ,帅苗死亡率升高 。说明 CaC l对草本 2 3 结论与讨论 和木本植株均有缓解其盐胁迫的作用 ,但其适用的 N aC l胁迫使沙冬青帅苗叶绿素含量降低 , F/ v 浓度范围也因植株的不同而产生很大差异 。 本文F值降低 、F升高 。叶绿素含量的下降可以通过 m o - 1 结果表明 0. 5 m g?L IBA 既能促进沙冬 1期 李婧男等 :生长素和氯化钙对盐胁迫下沙冬青帅苗的缓解作用 31 - 19. 李婧男 ,刘强 ,王帄帄 ,等 . 水培条件下沙冬青帅苗对盐 青帅苗的生长 ,也能缓解盐胁迫作用 。 2 m g?L ( ) 胁迫的响应 [ J ]. 植物研究 , 2008 , 28 3 : 343 - 346. IBA 能促进帅苗生长 ,使茎叶鲜重明显增加 ,但已经 10. 李婧男 ,刘强 ,贾志宽 ,等 . 盐胁迫对沙冬青帅苗生长与 开始产生毒害作用 ,帅苗死亡率达到 56. 7%。而 5 ( ) 生理特性的影响 [ J ]. 植物研究 , 2009, 29 5: 553 - 558. - 1 11. 杨敏文 . 快 速 测 定 植 物 叶 片 叶 绿 素 含 量 方 法 的 探 讨 mg?L IBA 则严重抑制了植株的生长 ,死亡率甚至( ) [ J ]. 光谱实验室 , 2002 , 19 4 : 478 - 481. - 1 高于单纯盐胁迫的死亡率 。5和 10 mmo l?L CaC l2 12. 齐健 ,宋凤斌 ,刘胜群 . 苗期玉米根叶对干旱胁迫的生理 - 1 都能提高植株耐盐性 ,当浓度达到 20 mmo l?L 时 ,( ) 响应 [ J ]. 生态环境 , 2006 , 15 6 : 1264 - 1268. 13. 李合生 . 植物生理生化试验原理和技术 [M ]. 北京 :高等 植株死亡率升高 。综合各项生理指标表明 , CaC l2教育出版社 , 2000: 260 - 265. 对沙冬青盐胁迫的缓解作用要优于 IBA。14. 张志良 ,瞿伟菁 . 植物生理学实验指导 [M ]. 北京 : 高等 教育出版社 , 2003: 159 - 160. 参考文 献 () 15. 张其德 . 盐胁迫对植物及其光 合作用的影响 中 [ J ]. 植物杂志 , 2000, 1: 28 - 29. 1. 赵可夫 , 范 海 . 盐 生 植 物 及 其 对 盐 渍 生 境 的 适 应 生 理 16. 刘家尧 ,衣艳君 ,张承德 ,等 . 活体叶绿素荧光诱导动力 [M ]. 北京 :科学出版社 , 2005: 197 - 205. 学及其在植物抗盐生理研究中的应用 [ J ]. 曲享师范大 2. 朱义 ,何池全 ,杜玮 ,等 . 盐胁迫下外源钙对高羊茅种子 ( ) 学学报 :自然科学版 , 1997 , 23 4 : 80 - 83. 萌发和帅苗离子分布的影响 [ J ]. 农业工程学报 , 2007 , 17. 赵可夫 ,王韶唐 . 作物抗性生理 [M ]. 北京 :农业出版社 , ( ) 23 11: 133 - 137. 1990: 290 - 291. 3. 杨继涛 . 植物 耐盐性研 究 进 展 [ J ]. 农 艺 科 学 , 2003 , 19 18. 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