盐碱胁迫下黑麦草生长及离子微区分布特征

作     者：申午艳 冯政君 秦文芳 范远 SHEN Wu-yan;FENG Zheng-jun;QIN Wen-fang;FAN Yuan

作者机构：山西大学资源与环境工程研究所国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室山西资源循环与生态环境创新基地山西太原030006 山西大学环境与资源学院山西太原030006 

出 版 物：《草业学报》 (Acta Prataculturae Sinica)

年 卷 期：2020年第29卷第2期

页      面：52-63页

核心收录：

学科分类：090503[农学-草业科学] 0909[农学-草学] 0905[农学-畜牧学] 09[农学] 

基　　金：国家青年科学基金项目(31701369) 山西省青年面上基金项目(201701D221218)资助 

主　　题：盐碱胁迫 黑麦草 离子微区分布 

摘      要：盐碱生境通过离子毒害和渗透胁迫等抑制植物的生长发育。离子微区分布调控主要通过调整盐分在不同部位的分布来减轻Na+等高浓度离子对重要组织器官的毒害作用,是盐碱胁迫下植物生存的重要策略之一。为探究黑麦草在盐碱胁迫下的离子微区分布特征,本研究通过水培法,采用不同盐碱浓度(0、50、100、200 mmol·L^-1)培养液处理黑麦草植株,考察其生长、离子吸收、运输选择性和微区分布变化,揭示黑麦草对盐碱胁迫的适应机制。结果表明:1)盐碱胁迫下,植株的相对含水率、叶绿素含量逐渐降低,电解质外渗率显著升高;当盐碱浓度大于100 mmol·L^-1时,根长、株高和生物量均显著降低,即黑麦草的耐盐阈值是100~200 mmol·L^-1;2)盐碱浓度为50 mmol·L^-1时,植株根中K^+/Na^+较空白升高了48.3%,Ca^2+/Na^+升高了54.1%,说明黑麦草根部可通过增强K^+、Ca^2+的吸收来维持细胞渗透压并缓解高浓度Na+的毒性;3)在50~200 mmol·L^-1的盐碱浓度下,黑麦草叶片中可溶性组分及细胞壁中Na+的相对含量较对照显著增加,但细胞器内Na^+的相对含量降低,说明叶部将Na^+富集在液泡和细胞壁中,以减少Na^+对细胞器的毒害作用;4)叶片微观结构的SEM电镜图片显示,盐碱胁迫下叶片表皮增厚、导管数量减少和孔径缩小。综上所述,盐碱胁迫下黑麦草不同器官的适应机理不同,根部主要通过强化K^+、Ca^2+的吸收,降低对Na^+的吸收,并将Na^+区隔化在液泡中以降低离子毒害和维持渗透调节,而叶片主要通过将Na^+区隔在液泡及细胞壁中,以及微观结构的变化来保护细胞器免受离子毒害。本研究可为黑麦草的耐盐碱适应机制及其在盐碱土上的种植提供理论依据。