野生大豆抗鹽機(jī)制的研究.pdf

1、栽培大豆作為主要的經(jīng)濟(jì)作物和油料作物，面臨著遺傳基礎(chǔ)越來(lái)越窄、抗性越來(lái)越差等問(wèn)題，致使在栽培大豆抗性品種的選育方面很難取得突破性的進(jìn)展。因此合理的開(kāi)發(fā)和利用我國(guó)豐富的野生大豆資源，可以有效地拓寬栽培大豆的遺傳基礎(chǔ)，加快推進(jìn)栽培大豆新品種的培育進(jìn)程。因此，本試驗(yàn)以廣泛栽培的山東栽培大豆(Glycinemax(L.) Merr.山寧11號(hào)）和生長(zhǎng)于東營(yíng)鹽堿地區(qū)的野生大豆(Glycine soja Sieb.etZucc.ZYD03262)為

2、試驗(yàn)材料，通過(guò)對(duì)比研究?jī)煞N大豆植株及離體葉片對(duì)NaCl處理的不同響應(yīng)，從離子分布、光合作用、抗氧化酶活性、光能利用效率等角度，對(duì)東營(yíng)野生大豆的耐鹽機(jī)制進(jìn)行了初步探討，以期為利用東營(yíng)野生大豆資源選育栽培大豆抗鹽新品種提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:
　　(1)經(jīng)過(guò)不同濃度NaCl處理15天后，兩種大豆植株的生長(zhǎng)均受到明顯抑制，并且葉片的葉綠素含量（Chl a+b）、光合速率(PN)、氣孔導(dǎo)度（gs）、表觀量子效率(AQY)和羧化效率(C

3、E)都明顯降低，然而NaCl處理對(duì)栽培大豆的抑制作用顯著大于野生大豆;由于兩種大豆葉片光合碳同化過(guò)程受阻，造成ATP和NADPH的過(guò)度積累，導(dǎo)致葉片的實(shí)際光化學(xué)效率(ΦPSⅡ)的降低及光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)電子傳遞的受阻，栽培大豆的PSⅡ電子傳遞量子產(chǎn)額(ψPo)、捕獲的激子將電子傳遞到QA以后的效率(ΨEo)、光化學(xué)性能指數(shù)(PIabs)、電子從還原側(cè)電子受體傳遞到PSⅠ電子受體的概率(δRo)和單位面積內(nèi)反應(yīng)中心的數(shù)目(RC/CSo)都

4、隨著處理濃度的增加不斷降低，而野生大豆的ψPo、ΨEo、δRo、 PIabs、RC/CSo則基本沒(méi)有變化。光合電子傳遞受到抑制，會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的活性氧(ROS)，然而野生大豆葉片中的超氧化物歧化酶(SOD)、抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)和過(guò)氧化氫酶(CAT)活性在經(jīng)過(guò)不同濃度NaCl處理后顯著增加，而栽培大豆在經(jīng)過(guò)NaCl處理后葉片中SOD的活性增加，APX、CAT活性下降，這說(shuō)明野生大豆能夠通過(guò)提高抗氧化酶活性來(lái)有效的清除因過(guò)剩激發(fā)能增多

5、而產(chǎn)生的活性氧，保護(hù)光合機(jī)構(gòu)。
　　(2)NaCl處理對(duì)野生大豆葉片的相對(duì)含水量(RWC)沒(méi)有影響，卻顯著降低了栽培大豆葉片的RWC，這說(shuō)明NaCl處理對(duì)野生大豆并沒(méi)有造成滲透脅迫。這主要?dú)w因于野生大豆根部對(duì)于Na+的積累及K+的選擇性吸收，保持了葉片中較低的Na+/K+，有效維持了細(xì)胞的滲透勢(shì)，保證植株對(duì)水分的正常吸收，緩解了滲透脅迫對(duì)植株生長(zhǎng)的影響，這是野生大豆耐鹽的重要機(jī)制之一。非損傷微測(cè)技術(shù)(NMT)的測(cè)定結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)N

6、aCl處理后，栽培大豆根部的Na+外排現(xiàn)象比野生大豆更明顯，但是野生大豆葉片中Na+外排更為顯著。
　　(3)雖然野生大豆植株能夠抵抗由于NaCl處理引起的滲透脅迫，維持正常的葉片RWC，但是通過(guò)兩種大豆離體葉片在脫水過(guò)程中RWC與葉片光化學(xué)效率等指標(biāo)(Fv/Fm、ΦPSⅡ、WI、PRI)的相關(guān)性分析表明，野生大豆葉片的光合機(jī)構(gòu)對(duì)于滲透脅迫的抵抗能力并不如栽培大豆。雖然東營(yíng)野生大豆在鹽脅迫下能夠維持較高的光能利用效率和光合速率，但

7、是這種抗鹽能力是由于葉片光合機(jī)構(gòu)本身具有較強(qiáng)的抗鹽性，還是由于植株根、莖部具有較強(qiáng)的離子選擇性有關(guān)。因此為了排除根和莖中相關(guān)離子選擇和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制的影響，我們用不同濃度的NaCl溶液直接處理兩種大豆的離體葉片。結(jié)果顯示，隨著NaCl處理濃度的增加，野生大豆離體葉片F(xiàn)v/Fm、ΦPSⅡ、qP、PIabs、RC/CSo、ψPo和RC/ABS的下降程度均顯著大于栽培大豆，也就是說(shuō)NaCl處理對(duì)于野生大豆離體葉片光合機(jī)構(gòu)的傷害比對(duì)栽培大豆的傷害更嚴(yán)

8、重。同時(shí)，野生大豆離體葉片中Na+含量顯著高于栽培大豆離體葉片中的Na+含量。
　　(4)通過(guò)分析整株試驗(yàn)和離體試驗(yàn)中葉片中Na+含量和葉片光合速率和光化學(xué)效率等指標(biāo)(PN、chl a+b、gs、CE、ΦPSⅡ、qP、PIabs、RC/CSo、ψPo和RC/ABS)的關(guān)系可以看出，野生大豆葉片的光合性能對(duì)葉片中Na+含量更為敏感，也就是說(shuō)野生大豆的光合機(jī)構(gòu)并不比栽培大豆的光合機(jī)構(gòu)抗鹽，然而野生大豆植株能夠通過(guò)某種機(jī)制維持葉片中較低

9、的Na+含量來(lái)避免或減輕Na+對(duì)光合機(jī)構(gòu)的傷害，維持較強(qiáng)的光合能力，這是野生大豆抗鹽的又一重要機(jī)制。
　　(5)通過(guò)嫁接苗中兩種大豆葉片光合機(jī)構(gòu)對(duì)NaCl處理的不同響應(yīng)可以看出，NaCl處理使嫁接苗中兩種大豆葉片的PN和gs均發(fā)生顯著下降，但是野生大豆葉片的Ci在100mMNaCl處理后顯著上升，而栽培大豆葉片的Ci則隨著處理濃度的增加而不斷降低。與此同時(shí)，嫁接苗中栽培大豆葉片的CE沒(méi)有明顯變化，而野生大豆葉片的CE則顯著降低。嫁

10、接苗中兩種大豆葉片的PN的下降，使光合電子傳遞過(guò)程受到了抑制。在經(jīng)過(guò)NaCl處理后，野生大豆葉片的OJIP曲線的形狀在100mM NaCl處理下變化最為嚴(yán)重，這表明野生大豆葉片放氧復(fù)合體受到傷害，PSⅡ的連接性受到抑制，光合電子傳遞鏈末端電子受體庫(kù)的下降及P700和PC再還原速率的降低。因此可以說(shuō)野生大豆根對(duì)于Na+的積累有助于減少葉片中Na+的含量，維持其較高的光合性能。
　　綜上所述，與栽培大豆相比，東營(yíng)野生大豆可以通過(guò)根部積