不同供钾水平下Na+对棉花幼苗根系生长和K、Ca、Mg、Na含量的影响

1、    不同供钾水平下na+对棉花幼苗根系生长和k、ca、mg、na含量的影响    胡泽彬+卜晶晶+王素芳+张志勇摘要：在水培条件下研究了不同nacl浓度（10.5和50.5 mmol/l）对不同钾供应水平（0.05和2.50 mmol/l）下棉花幼苗根系生长及k、ca、mg、na含量的影响。结果表明，0.05 mmol/l k条件下，nacl降低了根系中ca、k和mg含量，降低了k/na值，但两种浓度的nacl均显著提高了根系干物质量、根系总长度和表面积，其中直径0.2 mm的细根长度和表面积增加幅度最大，而2.50 mmol/l k条件下，仅10.

2、5mmol/l的nacl显著促进了根系总长度和表面积，但对根系干物质量没有显著影响，并且10.5 mmol/l的nacl显著降低了k/na值，而对ca、k和mg含量无显著影响。关键词：棉花幼苗；nacl胁迫；供钾水平；根系生长；钾、钠、钙、镁含量：s562.062；q945.78 ：a ：0439-8114（2014）19-4543-04doi：10.14088/ki.issn0439-8114.2014.19.009effects of na+ on root growth of cotton seedlings and contents of k，ca，mgunder different

3、potassium availabilityhu ze-bin，bu jing-jing，wang su-fang，zhang zhi-yong（school of life science and technology/cotton research institute， henan institute of science and technology， xinxiang 453003， henan，china）abstract： the effects of nacl with low concentration（10.5 and 50.5 mmol/l） on root growth

4、of cotton seedling and contents of k， ca， mg and na were studied under different k levels （0.05 and 2.5 mmol/l）. under 0.05 mmol/l k， nacl reduced the contents of ca， k and mg and k/na value， but significantly increased weight of dry root and total root length and surface area. among which， fine roo

5、t with diameter0.2 mm was enhanced with the highest margin. under 2.5 mmol/l k， only 10.5 mmol/l nacl significantly increased total root length and surface area with no significant effects on weight of dry root. 10.5 mmol/l nacl significantly inhibited k/na value with no significant effects on conte

6、nts of ca， k and mg.key words： cotton seedlings； nacl stress； k level； root growth； k， na， ca， mg contents对动物而言，na是一种必需元素，在饮食中必须以相对大的数量存在。但是，按照arnon等1和epstein2对必需元素的定义，除特定的c4植物之外，na目前并没有显示是大多高等植物的必需元素。尽管na并没符合必需元素的要求，但在植物营养方面发挥着独特的作用。因此，在植物上，subbarao等3将na离子定义为功能性离子。棉花是喜k作物，k缺乏会降低纤维产量和品质4。同时，和玉米、大豆相比

7、，棉花对na的耐受性更强些5，6，但是大量研究也表明，盐渍化大幅度抑制了棉花的营养生长7，8。在整个生长发育周期中，在幼苗期棉花对盐最敏感9。随着世界人民对食物需求的增加和可耕地面积的减少，棉花种植向盐碱地转移。生产上，棉花经常早衰，在盐碱地上，这种情况更加严重。钾缺乏抑制了根系生长10，11，而na也抑制了根系生长12，13，但是钾缺乏时na对根系生长的作用目前尚未见报道。因此，在不同k供应水平条件下，研究了低浓度na对棉花幼苗根系生长和根系k、ca、mg和na含量的影响。1 材料与方法1.1 材料与方法供试材料为国审棉百棉1号（河南科技学院选育）。培养室培养条件：光照时间/黑暗时间为14

8、h/10 h，光照为350 mol/（m2·s），昼/夜温度为3033 / 2326 。挑选饱满的种子，用9%的双氧水消毒30 min后，取出用去离子水将种子冲洗干净，置于装有湿润沙子的盆钵中萌发，上面用塑料薄膜覆盖，并打少量孔以利通气，待子叶长出后，揭去薄膜，喷清水保持湿润，萌发1 d后从盆钵将萌发的幼苗转移到调整好的营养液中。盛放营养液的容器规格：长×宽×高为20 cm×13 cm×15 cm，容器的外层用铝泊纸包裹，其上有钻孔泡沫定植板，棉花幼苗用海绵包茎固定于泡沫板的孔洞中。待移栽后，在水培条件下培养，每天连续通气。营养液组成为：2.5

9、 mmol/l的ca（no3 ）2，1 mmol/l的mgso4，0.5 mmol/l的nah2po4，2×10-4 mmol/l的cuso4，1×10-3 mmol/l的znso4，0.1mmol/l的edtafena，2×10-2 mmol/l的h3bo3，5×10-6 mmol/l的（nh4） 6mo7o24和1×10-3 mmol/l的mnso4和不同浓度的kcl和nacl。k处理设两个水平：低钾0.05 mmol/l和高钾2.50 mmol/l，两个钾浓度下，nacl处理设3个水平：0.5 mmol/l（ck），10.5 mmol/l

10、，50.5 mmol/l。 1.2 棉花幼苗干重、根系形态、根系矿质元素含量测定处理7 d后，选择大小、长势基本一致的幼苗用于棉花幼苗根干重、根系形态、矿质元素含量的测定。将整株幼苗的根系剪下，分散置于根系扫描盘中，利用根系扫描分析仪（epson perfection 4990 photo）透扫，将图像存为jpeg格式，用根系分析软件（winrhizo pro 2007）自动分析根系总长、表面积、体积等。根据根系直径，将根系分为细根（直径0.2 mm）、中根（0.2 mm直径0.45 mm）和粗根（直径>0.45 mm） 14。扫描后的根系在恒温烘箱中70 下烘干后称重。将烘干后的棉花幼

11、苗根系样品放入研钵中研磨，称取约0.1 g左右研磨后的棉花幼苗根系样品于样品瓶中，加入10 ml盐酸加盖拧紧，浸泡5 h后放置于hy-2往复振荡器上振荡30 min，提取上清液至事先编号的离心管中。采用电荷偶感等离子体发射光谱仪（型号pe-optima 2100 dv，usa）测定溶液中mg、na、ca和k的含量。1.3 试验设计和统计分析以培养盒为单位，1盒为1次重复。每处理设4次重复，每盒8株。每个处理取样6次重复。所有数据采用sas统计软件（8.0）的snk多重比较法进行统计分析。2 结果与分析2.1 不同钾供应水平下，nacl对棉花幼苗根系生长的影响如表1所示，在低k供应水平下，10.

12、5 mmol/l的nacl显著增加了棉花幼苗根系干物质量，50.5 mmol/l的nacl 进一步显著增加了棉花幼苗根系干物质量；在高k供应水平下，10.5 mmol/l的nacl对棉花幼苗根系干物质量没有影响，而50.5 mmol/l的nacl显著抑制了棉花幼苗根系干物质量。如表1所示，在低k供应水平下，nacl胁迫显著提高了根系总长度、表面积和体积，10.5 mmol/l 和50.5 mmol/l nacl条件下的根总长度、表面积、体积间差异不显著。在高k供应水平下，10.5 mmol/l nacl处理的根系总长度、表面积、体积均显著高于0.5和50.5 mmol/l nacl处理的根系总

13、长度、表面积、体积。2.2 不同钾供应水平下，nacl对棉花幼苗不同直径根生长的影响如表2所示，在低k供应水平下，nacl促进了细根和中根的根长度和根表面积，显著促进了粗根长度而对其表面积的增加没达到显著水平；50.5 mmol/l nacl 相对于10.5 mmol/l nacl，显著促进了细根长度而抑制了粗根长度，对细、中和粗根的表面积没有显著影响。在高k供应水平下，nacl对细根长度无显著影响，10.5 mmol/l nacl促进了中根和粗根的长度以及粗根的表面积。2.3 不同钾供应水平下，nacl对棉花幼苗根系中矿质元素含量的影响如表3所示，在低k供应水平下，与对照相比，10.5 mm

14、ol/l 显著抑制了钾的吸收和增加了na的吸收，对ca和mg吸收没有显著影响， 显著降低了k/na值； 50.5 mmol/l nacl显著抑制k、ca和mg的吸收和促进了na的吸收，显著降低了k/na值。在高k供应水平下，与对照相比， 10.5 mmol/l nacl对根系吸收矿质元素ca、mg、k、na的影响不显著，显著降低了k/na值；50.5 mmol/l nacl显著促进ca、mg和na的吸收而抑制了k的吸收，显著降低了k/na值。3 讨论k是植物代谢和生长所需要的大量元素15。na不仅在化学性质和结构方面与k相似，而且在某种程度上可以替代钾的许多功能，如内部渗透调节16。并且，已有

15、研究显示，na对生长有益，可以提高产量17-20，甚至改善品质21，22。但是，随着盐水平增加，棉花23和小麦24幼苗根系长度减少，两项研究中使用的最低nacl浓度分别是50和100 mmol/l。此次的研究结果表明，低钾条件下，nacl（10.5和50.5 mmol/l）促进了根系生长，显著提高了根系干物质量和根系总长度，根系总长度中，细根长度增加幅度最大，而高钾条件下，仅10.5 mmol/l显著促进了根系总长度，对根系干物质量没有显著影响。这表明，钾缺乏时，一定浓度的na可以替代钾的功能，促进根系的生长，但不一定是内部渗透调节功能替代，因为钾缺乏条件下，0.5 mmol/l na时，k和

16、na含量之和为39.7 mg/g（dw），而50.5 mmol/l na时，两者含量之和为36.1 mg/g（dw），两者之间无明显差异。na处理降低了k/na值，降低了缺钾条件下ca和mg的含量。同样，其他研究也表明，na增加降低了棉花根系和茎叶中k和ca的含量25。k和na选择性弱化和na诱导的k缺乏是盐胁迫条件下生长抑制和产量降低的主要原因26，也是随着盐水平增加k/na值降低的原因。na削弱ca吸收的原因或许是因为na置换了细胞膜中的ca和改变了膜的完整性27。在大多数植物中，离子积累具有毒性作用，打破了离子平衡28，离子毒性导致细胞膜不可逆转的损害29。k充分条件下，na增加却增加了

17、根系中ca和mg的含量，或许是因为na抑制了k的吸收，因为k是ca和mg吸收的强烈抑制剂19，30。参考文献：1 arnon d i， stout p r. the essentiality of certain elements in minute quantity for plants with special reference to copper j. plant physiology， 1939， 14（2）： 371-375. 2 epstein e. mineral metabolisma. bonner j and varner j e. plant biochemistryc

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