小麥幼苗對鹽堿脅迫的生理生化響應(yīng)特征

1、小麥幼苗對鹽堿脅迫的生理生化響應(yīng)特征土壤鹽堿災(zāi)害已經(jīng)成為全球最嚴(yán)重、最受關(guān)注的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害之一。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的嚴(yán)重的損失，是人類面臨的生態(tài)危機之一。世界現(xiàn)有耕地中，約有3.4億hm2的鹽土和5.6億hm2的蘇打鹽土，占耕地總面積的60%。在中國東北的內(nèi)陸地區(qū)，由于土壤中含有較高濃度的HCO3和CO32-,引起土壤嚴(yán)重鹽堿化，作物生長受到限制，個別區(qū)域甚至寸草不生。中國鹽堿地面積約1億萬hmZ西北、華北、東北西部和濱海地區(qū)都有分布。東北鹽堿土主要分布在松嫩平原，近年來東北新增的鹽堿化土地主要來自于草原鹽堿化。因此，研究鹽堿環(huán)境如何影響農(nóng)作物生長，以及農(nóng)作物耐受鹽堿脅迫的機制，對于利用、改造鹽堿化

2、的土壤進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。小麥?zhǔn)鞘澜缰饕Z食作物，研究植物對鹽堿脅迫的生理響應(yīng)特點，提高作物和牧草的耐鹽堿性和種子產(chǎn)量對改良和利用退化鹽堿草地具有重要意義。本研究對象為不同鹽堿土壤環(huán)境中正常生長的小麥，從其根莖和葉片的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（包括脯氨酸及丙二醛）含量變化分析小麥對鹽堿脅迫進行的生理生化反應(yīng)，以期為耐鹽堿作物選育及鹽堿地生物治理提供理論參數(shù)和實踐依據(jù)。一、材料與方法1 .材料及處理供試小麥品種：濟麥21。選取顆粒飽滿的小麥種子浸泡消毒后，置于光照恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)（光照度60lx，光照12h，25；黑暗8h，20），至三葉期后選生長狀況相似的22盆植株進行模擬鹽堿脅迫處理，即分別以濃度

3、梯度為0.6mol/L，1.2mol/L，1.8mol/L，2.4mol/L的氯化鈉，3mol/L和濃度梯度為0.3mol/L，0.6mol/L，0.9mol/L，1.2mol/L，1.8mol/L的碳酸氫鈉對植株進行模擬鹽堿脅迫，處理時間96h并設(shè)空白對照。2 .試驗方法取鹽堿脅迫處理96h后的植株葉片，進行生理指標(biāo)測定，包括MDA（丙二醛）含量和Pro（脯氨酸）含量。Pro含量測定參照李合生的方法，MD*量測定參照張志良的方法，數(shù)據(jù)均來自可見光分光光度計。二、結(jié)果與分析1 .小麥植株MD給量比較丙二醛（malonaldehyde,MDA是膜脂過氧化作用的最終產(chǎn)物之一，能直接反映膜受損程度。

4、因此，水分脅迫條件下植物MD給量的高低經(jīng)常被用來表示細胞膜受傷害的程度，進而被用作鑒定植物抗旱性的指標(biāo)。相同水分脅迫條件下，MD*量低或相對于對照增加幅度小的植物被認為是抗旱性強的植物。（1）不同濃度氯化鈉處理小麥植株MD*量比較隨著氯化鈉濃度的加大，MD琳度總體呈現(xiàn)增加趨勢，可顯1.8mol/L時呈現(xiàn)出略微下降，可推測在該范圍內(nèi)植物對鹽堿的抵抗和滲透壓調(diào)節(jié)機制起到了一定減輕膜結(jié)構(gòu)損傷的作用。(2)不同濃度碳酸鈉處理小麥植株MD*量比較隨著碳酸鈉濃度的加大，MD琳度總體呈現(xiàn)增加趨勢，可顯示細胞膜系統(tǒng)的受損程度增加。但在碳酸鈉濃度為0.6mol/L0.9mol/L時呈現(xiàn)出明顯的下降，可推測在該范

5、圍內(nèi)植物對鹽堿的抵抗和滲透壓調(diào)節(jié)機制起到了明顯減輕膜結(jié)構(gòu)損傷的作用。(3)氯化鈉和碳酸鈉處理小麥植株MD*量的交叉比較比較同摩爾濃度下氯化鈉和碳酸鈉對小麥植株MD嶂爾濃度的影響，受碳酸鈉脅迫時小麥植物體內(nèi)的MD琳度高于受氯化鈉脅迫時的濃度，可顯示在碳酸鈉條件下細胞膜結(jié)構(gòu)受到的損傷更大。但在兩者濃度加大過程中均出現(xiàn)了趨緩或下降的情況，可能由于不同濃度下抵抗和滲透壓調(diào)節(jié)機制被激活的程度不同所導(dǎo)致，具體機制有待進一步研究。2. 小麥植株P(guān)ro含量比較脯氨酸(proline)是一種重要的有機滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，具有平衡液泡中的高濃度鹽分，避免細胞質(zhì)脫水，穩(wěn)定細胞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，防止酶變性失活和保持氮含量等作用。

6、脯氨酸的積累是植物對抗鹽堿脅迫而采取的一種保護生理應(yīng)激措施。9（ 1)不同濃度氯化鈉處理小麥植株P(guān)ro含量比較隨著氯化鈉濃度的加大，植株體內(nèi)Pro濃度呈現(xiàn)先加速增長，后減速，最后下降的趨勢，最高峰處在2.4mol/L 到 3mol/L之間，但不同濃度下Pro濃度與氯化鈉濃度的比值具有較大差異性?？赏茰y當(dāng)濃度過高時，植物生產(chǎn)的Pro無法平衡液泡中的高濃度鹽分，造成細胞質(zhì)脫水和酶的變性失活，Pro的合成速率下降，造成Pro濃度降低。但是植物?w內(nèi)還有一些其他與抗逆境指標(biāo)相關(guān)的酶類，具體機制還需進一步研究。（ 2）不同濃度碳酸鈉處理小麥植株P(guān)ro含量比較隨著碳酸鈉濃度的加大，植物體內(nèi)Pro濃度呈現(xiàn)非

7、線性增長的趨勢，體現(xiàn)出明顯的正相關(guān)關(guān)系，但不同濃度下Pro濃度與碳酸鈉濃度的比值具有較大差異性。（ 3）氯化鈉和碳酸鈉處理小麥植株P(guān)ro含量的交叉比較比較同摩爾濃度下氯化鈉和碳酸鈉對小麥植株P(guān)ro摩爾濃度的影響，受碳酸鈉脅迫時小麥植物體內(nèi)的脯氨酸濃度顯著高于氯化鈉脅迫時的濃度，但兩者上升的趨勢相近?？烧f明同濃度下植物對碳酸鈉的抵抗反應(yīng)強度更大。三、討論植物在脅迫下通常發(fā)生脂質(zhì)的過氧化反應(yīng)，產(chǎn)生有害的氧化物，而MD畸是氧化的重要最終產(chǎn)物之一。本實驗中，隨著鹽堿梯度由低到高，植株體內(nèi)MD/度升高，質(zhì)膜的通透性逐漸增大，這表明鹽堿使脂質(zhì)過氧化水平加重，細胞膜系統(tǒng)在一定程度上遭到破壞，質(zhì)膜通透性發(fā)生改變。濃度相對低時隨著濃度的升高MD給量出現(xiàn)了上升不明顯甚至出現(xiàn)了下降的情況，體現(xiàn)出在濃度較低時小麥植株能對鹽堿脅迫體現(xiàn)出較好的抗性。同摩爾濃度卜碳酸鈉脅迫時MDAt度大于氯化鈉脅迫的濃度，說明碳酸鈉脅迫對小麥膜結(jié)構(gòu)的損傷更大。Pro是植物在水分脅迫下最為有效的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，它具有易于水合的趨勢或具有較強的水合能力，在植物受旱時它的增加有助于細胞或組織的持水作用，防止脫水。本實驗中Pro濃度與鹽脅迫程度在一定范圍內(nèi)成非線性正相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)度逐漸升高，但超過限度后調(diào)節(jié)機制出現(xiàn)失