豆科牧草在種子萌發(fā)期和苗期的耐鹽生理機制研究.pdf

1、紫花苜蓿、草木樨、沙打旺是中國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。因此對這些豆科牧草的抗鹽機制進行研究，從而提高它們的抗鹽性，對提高它們的產(chǎn)量和擴大種植面積具有重要意義。 試驗1：鹽漬環(huán)境中的豆科牧草種子在萌發(fā)階段的生理適應和抗氧化反應機制種子能否萌發(fā)對該植物在鹽堿地上建植具有重要意義。本試驗在鹽漬環(huán)境條件下，在種子萌發(fā)階段對三種豆科牧草紫花苜蓿、草木樨、沙打旺種子的生

2、理和抗氧化機制進行了研究。在研究中對鹽漬環(huán)境下種子的萌發(fā)率和恢復萌發(fā)率進行了檢測；另外，還對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)過氧化情況進行了研究。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)過程被300 mM NaCl抑制而推遲的時間長于

3、紫花苜蓿和沙打旺達到5天。500 mM NaCI對種子處理1、2和4天后，紫花苜蓿種子的恢復萌發(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，明顯低于其它兩個草中；三個草種各處理的SO

4、D酶活性的平均值沒有明顯差異?？傊?，鹽脅迫對三種牧草種子萌發(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)階段的生理適應機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，對種子萌發(fā)有重要影響作用。 試驗2：鹽脅迫對耐鹽性不同的紫花苜蓿品種葉片的膜質(zhì)過氧化、脯氨酸積累及抗氧化酶活性的影響在水培條件下，對耐鹽性不同的紫花苜蓿品種中苜一號(高耐鹽品種)和

5、德福(低耐鹽品種)進行不同鹽濃度的脅迫試驗。研究結(jié)果表明：兩個紫花苜蓿品種根、莖、葉的生長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，這個結(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升高，當鹽濃度升高到210mM時CAT酶的活性明顯受到抑制。通過等電聚

6、焦電泳和活性染色，對SOD、POD、CAT的酶活性帶進行染色分析，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；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出現(xiàn)。在鹽處理和對照處理中，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梢杂脕磉M行植物抗鹽能力鑒定。 試驗3：硅、鹽和硅鹽互作對抗鹽性不同紫花苜蓿植株離子分配的影響本試驗對外源硅和NaCl對紫花苜蓿植株根、莖、葉等離子分配的影響進行了研究。試驗以高耐鹽品種中苜一號和低耐鹽品種德福為研究對象，進行水培試驗，試驗有對照處理(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NaCl和Si處理15天后，從每個品種的每個處理中分別取出4個單株，分成根、莖、葉三部分，進行Na<'+>、K<'+>、Ca<'2+>、Mg<'2+>、Fe<'3+>、Mn<'2+>、Cu<'2+>和Zn<'2+>等離子含量的測定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在鹽脅迫的條件下加Si明顯降低了兩個品種根的Na<'+>含量；高耐鹽品種中苜一號的莖和葉的K<'+>含量明顯升高。在鹽脅迫的條件下添加硅對德福品種根、莖、

9、葉和中苜一號品種的根、莖的Fle<'3+>，Mg<'2+>和Zn<'2+>的含量沒有明顯影響；但是使中苜一號根的Ca<'2+>含量和兩個品種的莖和葉的Mn<'2+>含量明顯升高；使兩個品種莖和葉的Cu<'2+>和Ca<'2+>含量降低。鹽脅迫會使植株的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)營養(yǎng)元素還要影響微量營養(yǎng)元素；Si能夠抑制植物根對Na<'2+>的吸收，同時改變其它養(yǎng)分離子在根、莖、葉的分配來提高植物的抗鹽性。試驗4：硅、鹽和硅鹽互作對抗鹽性不同紫花苜蓿植株抗氧化酶活性的影響本試驗對外源硅和NaCI處理紫花苜蓿植株后對植株根、莖、葉的受氧化脅迫程度和抗氧化酶活性的影響進行了研究。試驗以高耐鹽品種中苜一號和低耐鹽品種德福為研究對象，進行水培試驗，試驗有對照處理(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NaCl和si處理15天后，從每個品種的每個處理中分別取出4個單株，分成根、莖、葉三部分，進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)過氧化作用；根、莖、葉脯氨酸含量顯著升高，從而增強了植株的滲透調(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鹽脅迫的反應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根和非抗鹽品種德福莖、葉的脯氨酸的含量，同時對不