盐胁迫对沟叶结缕草叶片生理特性的影响

盐胁迫对沟叶结缕草叶片生理特性的影响

草坪是城市绿化的重要组成部分。在盐渍严重的土壤上种植草坪，用非淡水灌溉草坪已成为草坪产业可持续发展的重要问题。结缕草属草坪植物被认为是最抗盐的草坪植物之一,其中叶短、质地细的沟叶结缕草(Zoysiamatrella)抗盐性最大。盐胁迫对植物的危害是多方面的,包括渗透胁迫、离子毒害和细胞内离子平衡的破坏,植物光合速率(Pn)下降、生长受抑制、衰老加速。叶绿素是绿色植物进行光合作用的主要色素,是反映光合强度的重要生理指标。光合性能的好坏最终影响植物的生长、产量和质量,叶绿体是植物光合作用的场所,也是对盐胁迫最敏感的细胞器。叶绿素含量同光合作用的关系十分密切,其含量在一定程度上能反映植物同化物质的能力。高浓度盐胁迫下植物叶绿素含量变化的生理意义还未形成统一的认识。本文研究不同浓度NaCl短期处理对沟叶结缕草叶片光合叶绿素、类胡萝卜素含量的变化规律,探讨盐胁迫下叶绿素变化的原因及其生理意义,为盐渍条件下建植与管理草坪提供参考。1材料和方法1.1基质覆盖物与草坪的制备试验于2006年9~12月在浙江丽水学院人工智能温室内进行。选用耐盐性较强的沟叶结缕草(Zoysiamatrella)品种为试材。选用健壮的草茎段为播种材料,用草炭土与细河沙按2:1(体积比)混配成培养基质,基质装入直径12cm、深10cm的塑料花盆,每花盆均匀施入10g复合肥。将沟叶结缕草的茎段均匀放置在花盆内的基质上,然后覆沙,覆沙厚度以刚好埋掉草茎段为宜。1周内保持足够的环境湿度以利草茎萌发,浇透水,2个月后盆栽草坪成坪,开始实施试验。将草坪草浸入5个5L的塑料盆内,盆内分别装有0、0.5、1.0、1.5、2.0mol·L-1的NaCl水溶液。试验期间,每天早晨8点用空气压缩泵通气10min,维持一定的溶解氧浓度,避免长期淹水状态下引起草坪草的缺氧胁迫。1.2测量分别于处理的0、2、4、6、8、10d,测定沟叶结缕草上部完全展开叶片的叶绿素和类胡萝卜素含量,试验重复3次。2结果与分析2.1u3000对沟叶结美国叶片叶绿素含量的影响试验结果用SPSS12.0软件统计处理(P<0.01)。如表1所示,经变异数分析和一般线性模型分析,处理天数,NaCl浓度,处理天数与NaCl浓度交互作用对沟叶结缕草叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜含量的影响都达到极显著水平。2.2叶片叶绿素a含量的变化从图1中可以看出,与对照相比,沟叶结缕草在0.5、1.0mol·L-1NaCl处理下,随胁迫时间的增加,叶片叶绿素a呈先升高,后降低的趋势。0.5mol·L-1NaCl胁迫8d后叶片叶绿素a含量达到最大,比胁迫0d的叶绿素a增加11.93%,1.0mol·L-1NaCl胁迫2d后叶片叶绿素a含量达到最大,增加5.4%,对照处理的叶绿素a含量在试验期间有升有降,整体呈平行的趋势。在1.5、2.0mol·L-1NaCl处理下,叶绿素a急剧下降,2.0mol·L-1NaCl处理下降的幅度更大。2.3叶片叶绿素b含量从图2可以看出,叶片叶绿素b变化规律与叶片叶绿素a变化基本一致,但变化趋势较为平缓。0.5mol·L-1NaCl胁迫8d后叶片叶绿素b含量达到最大,比胁迫0d的叶绿素b增加7.3%,1.0mol·L-1NaCl胁迫6d后叶片叶绿素b量达到最大,增加30.5%。在1.5、2.0mol·L-1NaCl处理下,叶绿素b分别在处理第8、6天达到最小值,之后沟叶结缕草整体死亡。2.4opll-1nacl胁迫对叶绿素总量的影响如图3所示,叶绿素总量变化是图1和图2叠加的结果,对照处理叶绿素总量无明显变化;0.5mol·L-1NaCl胁迫下,随时间的增加,叶绿素总量一直增加,10d时的叶绿素总量为0d时的108.8%;1.0mol·L-1NaCl胁迫下,4d时叶绿素总量达最大,之后急剧下降;1.5、2.0mol·L-1NaCl处理下叶绿素总量持续下降,直至沟叶结缕草死亡。2.5moll-1nacl胁迫对类胡萝卜素的影响图4反映的类胡萝卜素的变化规律为,对照处理先下降后上升,4d时降至最低,10d后升到0d时的水平;0.5mol·L-1NaCl胁迫下,随时间的延长,类胡萝卜素先下降,4d时降至最低,后上升,8d时升至最高,再下降,10d时的类胡萝卜素为0d时的101%;1.0mol·L-1NaCl胁迫下,4d时类胡萝卜素达最大,之后急剧下降;1.5、2.0mol·L-1NaCl处理下类胡萝卜素持续下降。3盐胁迫对植物叶片叶绿素含量的影响叶绿素是光合作用的基础,是反映光合强度的重要生理指标。环境因子的改变会引起叶绿体色素含量的变化,进而引起光合性能的改变。植物受到盐胁迫时,各种生理过程受到干扰,造成水分亏缺、膜系统结构破坏、有害代谢产物积累、蛋白质合成下降等后果,这些都可能直接或间接地影响叶绿素的含量。有研究认为,盐胁迫可以使叶片叶绿素含量减少,这主要是由于叶绿素酶对叶绿素b的降解所致,而对叶绿素a及类胡萝卜素含量影响较小;赵可夫则认为的叶绿素减少主要由叶绿素a引起,此问题有待进一步研究。Strogonov等对几种非盐生植物的研究结果表明,盐胁迫可显著增加植物叶片叶绿素含量。本试验表明,沟叶结缕草在高盐胁迫下,叶片中叶绿素a,叶绿素b,叶绿素总量变化有3种趋势,在1.5、2.0mol·L-1NaCl胁迫下所有叶绿素含量都减小;0.5mol·L-1NaCl胁迫下叶绿素有增加的趋势;1.0mol·L-1NaCl胁迫下叶绿素先增加后减小。沟叶结缕草是一类泌盐盐生植物,有较强的耐盐性,0.5mol·L-1NaCl胁迫10d内,沟叶结缕草仍继续生长;1.5、2.0mol·L-1NaCl胁迫下沟叶结缕草表现出渗透胁迫的症状,叶片卷曲,直至死亡。盐胁迫引起植物叶片叶绿素含量增加的原因有盐胁迫下植物叶片叶绿素与叶绿体蛋白间的结合变得松弛,松弛叶绿素容易被提取,导致植物在盐胁迫下叶绿素含量增加;在盐胁迫下细胞中大量积累脯氨酸有利于叶绿素的合成;盐分胁迫破坏了细胞膜的透性,使叶绿素分子大量渗漏。盐胁迫导致叶片叶绿素含量降低原因有盐胁迫下,叶绿素酶活性逐渐增强,加速叶绿素分解;盐胁迫引起叶片中5-氨基酮戊酸(5-aminolevulinicacid,ALA)的合成前体谷氨酸(glutamate)含量下降,进而引起ALA含量下降,最终限制了以ALA为合成前体的叶绿素的合成。类胡萝卜素可吸收剩余光能,又是内源抗氧化剂,除在光合作用中具有一定的功能外,在细胞内还可吸收剩余光能、淬灭活性氧,从而防止膜脂过氧化,保护光合机能。本试验表明:高