小麦幼苗对盐旱复合胁迫的响应机理

1、小麦幼苗对盐旱复合胁迫的响应机理目前盐害与干旱已经成为制约中国粮食生产的严重自然灾害, 对中国粮食安全构成了重大威胁。在大多数干旱地区和时节, 由于高强度的水分蒸发导致表层土壤中的盐害浓度增加 , 致使盐害会伴随着干旱的发生而发生。小麦的苗期恰巧处在干旱少雨的秋冬季节, 使得小麦幼苗容易遭受盐害与干旱复合胁迫。因此 , 明确盐旱复合胁迫对小麦幼苗的生长发育和生理代谢影响,对实现小麦高产优质的目标具有重要的指导和实际意义。本研究以 2 个抗旱性不同的小麦品种( 扬麦 16 和耐旱型洛旱 7 号 ) 为材料 ,采用水培试验的方法 , 以 NaCl 和 PEG模拟盐旱复合胁迫 , 研究了盐旱复合胁迫

2、下小麦幼苗根系吸水能力、叶片光合荧光特性、膜脂代谢、碳氮代谢、激素变化等与小麦幼苗生长的关系 , 分析了盐旱复合胁迫对小麦幼苗生长发育和生理代谢的影响。主要研究结果如下:1 维持较高的水分吸收和降低Na+/K+以提高叶片光合能力是小麦幼苗在盐旱复合胁迫下表现出适应性重要原因。在本研究中 , 盐、旱及其复合胁迫显著降低了小麦幼苗的干重、叶面积、株高、根系长度和根系表面积 , 其中复合胁迫对小麦的影响并不是简单地表现出“加重效应” , 相反复合胁迫对植株生长的抑制效应显著小于单一胁迫。在复合胁迫下小麦幼苗的伤流强度和根系水导速率的大于单一胁迫, 使得小麦幼苗的吸水动力增强 ; 并且在复合胁迫下小麦

3、幼苗的气孔导度和蒸腾速率显著大于单一胁迫,从而保证较高蒸腾拉力以维持小麦的吸水动力。并且在盐旱复合胁迫下小麦幼苗体内的可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸以及无机离子等渗透调节物质的含量显著大于单一胁迫, 这增强了盐旱复合胁迫下小麦幼苗渗透调节能力。 因此在盐旱复合胁迫下小麦幼苗通过维持较高的伤流强度、根系水导速率、 蒸腾拉力以及渗透调节能力, 保证了小麦的吸水动力 , 使得复合胁迫下小麦幼苗仍具有较高的含水量和水势。植物体在缺水的状况下会加快叶片中光合色素的分解, 并且降低电子传递速率以及 Rubisco 含量和羧化效率 , 使得光反应和暗反应的过程受阻, 最终导致光合速率的下降。因此较高的含水

4、量和水势, 使得复合胁迫下小麦幼苗的叶绿素含量、 Fv/Fm、 Fv/Fm、电子传递速率、 Rubisco 含量、羧化效率和净光合速率显著大于单一胁迫 , 从而保证了复合胁迫下小麦幼苗能力。2 盐旱复合胁迫下小麦幼苗可以通过提高植株的抗氧化代谢能力, 降低膜脂氧化程度以增加其抗逆境能力。本研究中, 盐、旱及其复合胁迫显著提高了小麦幼苗根叶中的超氧阴离子自由基(O2-) 产生速率、过氧化氢 (H2O2)含量、丙二醛 (MDA)含量以及相对电导率 , 同时也增加了根叶中超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶 (POD)和过氧化氢酶 (CAT)等酶活。但在盐旱复合胁迫下根叶中 O2- 产生速率、 H

5、2O2含量、 MDA含量以及相对电导率显著低于单一胁迫 , 而根叶中的 SOD、POD和 CAT等酶活显著低于单一胁迫。这说明 , 在盐旱复合胁迫下小麦幼苗体内活性氧含量较低 , 不需要过高酶活清除活性氧。复合胁迫下小麦幼苗根叶中的 IAA 与 CTK含量显著大于单一胁 , 而 ABA含量显著低于单一胁迫 , 说明单一胁迫对其危害大于复合胁迫。 3 盐旱复合胁迫解除后 S1D1下小麦幼苗生长可以迅速恢复到对照水平。为了进一探究小麦幼苗在盐、旱及其复合胁迫下的生长特性 , 本研究增加胁迫的梯度和解除胁迫的试验。研究指出在盐、旱及其复合胁迫下小麦幼苗株高、叶面积、干重、根系长度以及根系表面积显著下降, 并且只在 S1D1下的抑制效应是低于单一胁迫的。解除胁迫后小麦幼苗的生长有所恢复, 胁迫解除后 7 天在 D1 和 S1D1下洛旱7 号以及在 S1D1下扬麦 16 的干重、住改、叶面积、根长和表面积与对照无明显差异。这表明 , 洛旱 7 号在解除干旱胁迫后有着较强恢复能力, 而在复水后复合胁迫下扬麦 16 和洛旱 7 号均有较强恢复能力。因此 , 在 S1D1下小麦幼苗受损最小且解除后其恢复速度最快, 从而显现出一定适应性。综上所述 , 盐旱复合胁迫下小麦幼苗可以表现出一定适应性, 复合胁迫下小麦幼苗通过维持较高的吸水能力以提高小麦的含水量和水势