豆科牧草在種子萌發(fā)期和苗期的耐鹽生理機(jī)制研究.pdf

1、紫花苜蓿、草木樨、沙打旺是中國(guó)北方的主要豆科牧草。由于部分草地發(fā)生不同程度的鹽堿化，從而使這些牧草的種植面積和產(chǎn)量受到了影響。因此對(duì)這些豆科牧草的抗鹽機(jī)制進(jìn)行研究，從而提高它們的抗鹽性，對(duì)提高它們的產(chǎn)量和擴(kuò)大種植面積具有重要意義。 試驗(yàn)1：鹽漬環(huán)境中的豆科牧草種子在萌發(fā)階段的生理適應(yīng)和抗氧化反應(yīng)機(jī)制種子能否萌發(fā)對(duì)該植物在鹽堿地上建植具有重要意義。本試驗(yàn)在鹽漬環(huán)境條件下，在種子萌發(fā)階段對(duì)三種豆科牧草紫花苜蓿、草木樨、沙打旺種子的生

2、理和抗氧化機(jī)制進(jìn)行了研究。在研究中對(duì)鹽漬環(huán)境下種子的萌發(fā)率和恢復(fù)萌發(fā)率進(jìn)行了檢測(cè)；另外，還對(duì)500 mM NaCl處理后，胚的主要離子含量變化、水分吸收、抗氧化酶活性變化以及膜質(zhì)過(guò)氧化情況進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：在低鹽濃度50 mM NaCl處理中，紫花苜蓿種子的最終萌發(fā)率受到明顯的抑制而降低；在300 mMNaCl溶液處理中，草木樨的最終萌發(fā)率明顯高于紫花苜蓿和沙打旺；沙打旺種子的初始萌發(fā)過(guò)程被300 mM NaCl抑制而推遲的時(shí)間長(zhǎng)于

3、紫花苜蓿和沙打旺達(dá)到5天。500 mM NaCI對(duì)種子處理1、2和4天后，紫花苜蓿種子的恢復(fù)萌發(fā)率明顯低于草木樨和沙打旺；三種植物種子的吸水速率受到明顯的抑制；紫花苜蓿種子胚積累的Na<'+>明顯高于草木樨和沙打旺，而有較多的K<'+>和Ca<'2+>養(yǎng)分離子泄漏；紫花苜蓿的MAD含量明顯高于沙打旺。研究發(fā)現(xiàn)所有的對(duì)照和鹽處理中，草木樨的CAT酶活性，沙打旺的POD酶活性，紫花苜蓿的GR酶活性，明顯低于其它兩個(gè)草中；三個(gè)草種各處理的SO

4、D酶活性的平均值沒(méi)有明顯差異?？傊?，鹽脅迫對(duì)三種牧草種子萌發(fā)的影響是由于滲透脅迫、離子毒害和氧化脅迫引起的，但是三種植物種子在萌發(fā)階段的生理適應(yīng)機(jī)制卻存在明顯的差異。鹽脅迫后，三種植物種子抗氧化酶活性的多樣性變化表明：氧化脅迫是環(huán)境脅迫的重要組成部分，對(duì)種子萌發(fā)有重要影響作用。 試驗(yàn)2：鹽脅迫對(duì)耐鹽性不同的紫花苜蓿品種葉片的膜質(zhì)過(guò)氧化、脯氨酸積累及抗氧化酶活性的影響在水培條件下，對(duì)耐鹽性不同的紫花苜蓿品種中苜一號(hào)(高耐鹽品種)和

5、德福(低耐鹽品種)進(jìn)行不同鹽濃度的脅迫試驗(yàn)。研究結(jié)果表明：兩個(gè)紫花苜蓿品種根、莖、葉的生長(zhǎng)均受到了鹽脅迫的抑制，但是高耐鹽品種表現(xiàn)出了高于低耐鹽品種德福的抗鹽性；鹽脅迫后，德福品種葉的MDA和脯氨酸的含量明顯高于中苜一號(hào)，這個(gè)結(jié)果支持了脯氨酸的積累是植物受到鹽脅迫的結(jié)果，而不是植物抗鹽的原因的說(shuō)法。除去抗氧化酶SOD外，POD、CAT、APX等酶的活性均能被鹽脅迫誘導(dǎo)升高，當(dāng)鹽濃度升高到210mM時(shí)CAT酶的活性明顯受到抑制。通過(guò)等電聚

6、焦電泳和活性染色，對(duì)SOD、POD、CAT的酶活性帶進(jìn)行染色分析，發(fā)現(xiàn)SOD酶的三種酶活性帶(Fe-SOD， Mn-SOD and CuZn-SOD)具有相同的等電點(diǎn)；在凝膠上發(fā)現(xiàn)5條POD酶活性帶，POD-1和POD-2濃度最深，是紫花苜蓿受到鹽脅迫后的主要POD酶活性帶，POD-4和POD-5只在德福品種受到高鹽脅迫時(shí)出現(xiàn)。在鹽處理和對(duì)照處理中，發(fā)現(xiàn)4條CAT酶活性帶，其中CAT-4在210mM鹽處理中明顯濃度降低。這些結(jié)果表明，鹽

7、脅迫后抗氧化酶活性和活性帶的變化在品種間存在明顯差異?？寡趸傅幕钚詭Э梢杂脕?lái)進(jìn)行植物抗鹽能力鑒定。 試驗(yàn)3：硅、鹽和硅鹽互作對(duì)抗鹽性不同紫花苜蓿植株離子分配的影響本試驗(yàn)對(duì)外源硅和NaCl對(duì)紫花苜蓿植株根、莖、葉等離子分配的影響進(jìn)行了研究。試驗(yàn)以高耐鹽品種中苜一號(hào)和低耐鹽品種德福為研究對(duì)象，進(jìn)行水培試驗(yàn)，試驗(yàn)有對(duì)照處理(不加Si和NaCl)、Si處理(1 mM Si)、NaCI處理(120 mM NaCl)、Si和NaCI處理(

8、120 mM NaCl+1 mM si)。當(dāng)NaCl和Si處理15天后，從每個(gè)品種的每個(gè)處理中分別取出4個(gè)單株，分成根、莖、葉三部分，進(jìn)行Na<'+>、K<'+>、Ca<'2+>、Mg<'2+>、Fe<'3+>、Mn<'2+>、Cu<'2+>和Zn<'2+>等離子含量的測(cè)定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在鹽脅迫的條件下加Si明顯降低了兩個(gè)品種根的Na<'+>含量；高耐鹽品種中苜一號(hào)的莖和葉的K<'+>含量明顯升高。在鹽脅迫的條件下添加硅對(duì)德福品種根、莖、

9、葉和中苜一號(hào)品種的根、莖的Fle<'3+>，Mg<'2+>和Zn<'2+>的含量沒(méi)有明顯影響；但是使中苜一號(hào)根的Ca<'2+>含量和兩個(gè)品種的莖和葉的Mn<'2+>含量明顯升高；使兩個(gè)品種莖和葉的Cu<'2+>和Ca<'2+>含量降低。鹽脅迫會(huì)使植株的K<'+>、Ca<'2+>、Mg<'2+>、Cu<'2+>含量降低，但是植株的Zn<'2+>含量和莖的Mn<'2+>顯著升高。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以得出以下結(jié)論：鹽脅迫不僅要影響紫花苜蓿植株的大

10、量礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素還要影響微量營(yíng)養(yǎng)元素；Si能夠抑制植物根對(duì)Na<'2+>的吸收，同時(shí)改變其它養(yǎng)分離子在根、莖、葉的分配來(lái)提高植物的抗鹽性。試驗(yàn)4：硅、鹽和硅鹽互作對(duì)抗鹽性不同紫花苜蓿植株抗氧化酶活性的影響本試驗(yàn)對(duì)外源硅和NaCI處理紫花苜蓿植株后對(duì)植株根、莖、葉的受氧化脅迫程度和抗氧化酶活性的影響進(jìn)行了研究。試驗(yàn)以高耐鹽品種中苜一號(hào)和低耐鹽品種德福為研究對(duì)象，進(jìn)行水培試驗(yàn)，試驗(yàn)有對(duì)照處理(不加Si和NaCl)、Si處理(1 mM Si)、

11、NaCI處理(120 mM NaCl)、Si和NaCl處理(120 mM NaCl+1 mM Si)。當(dāng)NaCl和si處理15天后，從每個(gè)品種的每個(gè)處理中分別取出4個(gè)單株，分成根、莖、葉三部分，進(jìn)行脯氨酸含量可溶性蛋白含量MDA含量和一些抗氧化酶活性的測(cè)定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在鹽脅迫的條件下，紫花苜蓿的根、莖、葉等器官均發(fā)生了不同程度的膜質(zhì)過(guò)氧化作用；根、莖、葉脯氨酸含量顯著升高，從而增強(qiáng)了植株的滲透調(diào)節(jié)能力；莖、葉的可溶性蛋白含量升高，表明中

12、等鹽濃度脅迫誘導(dǎo)紫花苜蓿某些與抗鹽有關(guān)的蛋白的合成量，大于鹽脅迫而導(dǎo)致的蛋白水解量。在鹽脅迫的條件下，紫花苜蓿的不同品種之間，同一植株的不同器官之間的抗氧化酶對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)存在明顯的多樣性差異，表明不同品種之間和同一植株的不同器官之間在鹽脅迫的抗氧化機(jī)制上存在明顯的差異。在鹽脅迫的條件下，Si能夠明顯抑制紫花苜蓿植株的膜質(zhì)過(guò)氧化作用，降低莖的可溶性蛋白的含量，升高了抗鹽紫花苜蓿品種中苜一號(hào)根和非抗鹽品種德福莖、葉的脯氨酸的含量，同時(shí)對(duì)不