小麦耐盐性的生理响应

小麦耐盐性的生理响应

高盐是限制农业生长的主要威胁环境。据统计，世界上约10.108hm2的农业土地被盐占，生盐化日益严重。对农业的威胁是一个全球问题。盐的形成改变了许多植物的生理生化过程，破坏了植物组织和细胞的结构功能，抑制了植物生长发育。例如，植物组织和细胞的离子平衡受阻碍，叶片和根系的质量损失受影响，植物和根系的植物变化很大，减少了对植物的抵抗力。降低叶色和植物活力以抑制植物活力。一些作物具有很强的耐盐性，可以在高盐环境中保持高产，研究这些作物对盐的适应性，阐明植物的抗逆机，对解决世界上的高盐问题非常重要。89122是在高粱d驱动下从小麦体内采集的一系列耐盐小麦。王晓娟等人发现，在系统检测盐势的影响时，89122小麦可以维持高盐量的超氧化物环氧化酶（sod）和过氧化氢酶（cat）的活性，但没有观察到89122年不同生理指标的变化。特别是，分析盐势过程中离子浓度的变化，有必要阐明有关小麦盐适应性机制的报告。本实验采用了89122年耐盐性和9614年敏感小麦的信息，探讨了这些信息的变化与小麦适应性的关系，阐明了小麦对盐环境的适应性机制。1材料和方法1.1小麦幼苗生长和幼苗素质的测定小麦选用甘肃省农业科学院提供的两个品种(89122和9614).种子用0.1%的HgCl2消毒15min,流水多次冲洗,暗中萌发24h后,种植于铺有石英砂的白瓷盘中,置于25℃,14h/10h(光照/黑暗)的培养箱中培养,定期浇水.待小麦幼苗长出二叶后用NaCl处理,取叶片用于实验指标的检测.1.2称重wt和冷却冷却1g小麦叶片投入水中浸泡4h,取出吸干表面水分后进行称重(wT),而后在干燥箱中以105℃烘1h,80℃烘24h,置于干燥器中冷却至室温后,称重(wD).相对含水量1.3测定总色素质量分数0.5g的小麦叶片用80%的丙酮抽提,离心后去沉淀,取上清液用分光光度计测定663,646nm处的光吸收值.色素质量分数按照LICHTENHALER的方法计算,单位为μg/g.1.4蛋白质量分数的测定0.5g叶片,加入1.5mL预冷的内含0.1%PVP,0.1mmol/LEDTA,1mmol/L抗坏血酸磷酸(pH=7.8)缓冲液,4℃冰浴研磨,15000g离心30min,取上清液.蛋白质量分数的检测参照BRARADfORD的方法,用考马斯亮蓝G-250做显色剂,分光光度计在波长595nm处测定OD值,以牛血清白蛋白为标准并根据标准曲线计算蛋白质量分数.1.5等离子发射法叶片组织中离子的抽提参照文献的方法,以Na+,K+,Ca+质量浓度均为70×10-6的标准液为对照,用型号为LABTAM8410的等离子发射光谱仪分别在波长为588.995,766.49,393.366nm下检测Na+,K+,Ca2+质量浓度,所用参数:功率1.2kW,R<5W,Sample3.0,Aux2.5,Cool4.0.1.6吸光度测定H2O2质量分数的检测参照SERGIEV等的方法.0.5g小麦叶片,加入预冷的5mL0.1%的三氯乙酸研磨,12000g离心20min,取0.7mL上清夜,加0.7mL10mmol/L的磷酸缓冲液和1.4mL1mol/L的碘化钾,390nm测定吸光值,单位以ng/g表示.1.7吸光度测定取小麦叶片0.5g,加入4mL0.25%的硫代巴比妥酸(TBA)研磨后,置于98℃的水浴锅中温育30min,待试管冷却后以12000g离心10min,吸取上清液测450,532,600nm处的吸光值.2结果与分析2.1盐胁迫对小麦叶绿素质量分数的影响盐胁迫对植物造成渗透胁迫,引起细胞失去水分.150mmol/LNaCl处理小麦48h,取叶片测定相对含水量的变化,结果发现:盐胁迫引起小麦叶片相对含水量减少.未处理时,89122和9614小麦叶片相对含水量分别为96%和98%,NaCl处理后相对含水量分别降为87%和76%,表明89122小麦与9614小麦相比在盐胁迫过程中具有较强的保水能力.盐胁迫下植物叶片中叶绿素质量分数不仅直接关系着植物的光合作用,而且也是衡量植物耐盐性的重要生理指标之一.因此,我们检测了盐胁迫下89122和9614两种小麦叶片中叶绿素质量分数的变化.如图1所示,150mmol/LNaCl处理下,两种小麦叶片中叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量均减少,9614小麦叶绿素的减少幅度大于89122小麦的.与对照比,150mmol/LNaCl胁迫处理48h后,89122小麦叶片叶绿素a质量分数降低约13.4%、叶绿素b质量分数降低约21.5%、叶绿素总量降低约15.6%;而9614小麦叶片叶绿素a和叶绿素b质量分数分别降低约15.8%,39.2%,叶绿素总量降低约23.4%(图1),表明盐胁迫过程中小麦叶片中叶绿素被破坏,其质量分数下降.计算w(叶绿素a)/w(叶绿素b)显示,NaCl处理后89122和9614小麦叶片的w(叶绿素a)/w(叶绿素b)明显高于未处理时的(89122小麦未处理时w(叶绿素a)/w(叶绿素b)为2.62,150mmol/LNaCl处理48h后增加到2.89;9614小麦未处理时w(叶绿素a)/w(叶绿素b)为2.70,盐处理后变为2.81),表明盐胁迫过程中小麦叶片叶绿素b的破坏程度明显强于叶绿素a的.植物体内蛋白质质量分数增加是植物在逆境的适应表现,可作为鉴定植物相对抗性的指标.从图2可看出NaCl胁迫处理12h和24h后,89122小麦叶片中可溶性蛋白质量分数由对照时的8.47mg/g分别增加到10.56mg/g和9.33mg/g,而处理48h后,可溶性蛋白质量分数降为8.83mg/g(图2),表明盐胁迫的早期可能促进89122小麦叶片可溶性蛋白的合成,但随胁迫时间的延长,89122小麦叶片可溶性蛋白的合成逐渐被抑制.盐胁迫导致9614小麦叶片可溶性蛋白质量分数明显减少,且随处理时间的延长,减少程度加剧.与对照相比,NaCl胁迫处理12h,24h和48h,9614小麦叶片中可溶性蛋白的质量分数分别减少约11%,17%和37%(图2),表明盐处理过程中9614小麦叶片中可溶性蛋白的质量分数减少,此效应具有时间依赖性,这可能是由于盐胁迫抑制了可溶性蛋白的合成而引起,也可能与盐胁迫对9614小麦蛋白质的破坏降解有关.2.2u3000nacl对k+和ca2+质量浓度的影响盐胁迫干扰植物细胞和组织中离子的分布,特别是K+,Na+和Ca2+,这些离子质量浓度的变化在一定程度上反映了植物的耐盐性.我们检测150mmol/LNaCl处理下小麦叶片中K+,Na+,Ca2+质量浓度的变化,结果发现150mmol/LNaCl处理12h,24h时,89122叶片中K+质量浓度由对照时的64.69μg/mL分别增加到78.61μg/mL和72.87μg/mL(增加约21%和13%),处理48h后,叶片中K+质量浓度降为65.85μg/mL;而NaCl处理后,9614叶片中K+质量浓度与对照相比变化不大(图3),表明89122小麦可能有较高的选择性吸收K+及将K+转运至地上部的能力.盐胁迫使89122和9614小麦叶片中Na+和Ca2+质量浓度均增加,此效应有时间依赖性.150mmol/LNaCl处理12h后,89122小麦叶片中Na+和Ca2+质量浓度分别是对照的10倍和1.25倍,9614叶片中这两种离子质量浓度增加为对照的8.9倍和1.53倍;处理48h后,89122叶片中Na+质量浓度与对照相比增加了38倍,Ca2+质量浓度由4.27μg/mL增加到9.64μg/mL(增加约2.26倍),9614叶片中Na+质量浓度增加为对照的36倍,Ca2+质量浓度由5.00μg/mL增加到12.20μg/mL(增加约2.44倍)(图3).结果表明,盐胁迫使89122小麦叶片中K+质量浓度先增加后减少,而使9614小麦叶片中K+质量浓度无明显变化,但盐胁迫引起两种小麦叶片中Na+和Ca2+质量浓度均增加.2.3盐胁迫对小麦幼苗叶片的抗氧化活性影响H2O2是植物体内一种主要的活性氧(AOS),其质量分数变化一定程度上反应AOS的产生.盐胁迫使两种小麦叶片H2O2的质量分数明显增加,随胁迫时间的延长呈上升趋势,9614小麦的上升幅度大于89122小麦的(图4).与对照比,150mmol/LNaCl处理12h,24h和48h后,89122小麦幼苗叶片中H2O2质量分数分别增加约12%,20%和16%,9614小麦分别增加约34%,44%和69%(图4),表明盐胁迫使9614小麦叶片代谢H2O2的能力明显弱于89122小麦的.盐胁迫诱导活性氧的产生并对植物造成氧化胁迫.丙二醛是膜脂过氧化的主要产物,其量的变化可作为衡量逆境胁迫对植物造成氧化损害的指标.检测了小麦叶片中的丙二醛质量分数.150mmol/LNaCl处理12h和24h后,89122小麦叶片MDA质量分数变化不明显,胁迫48h后MDA质量分数增加为对照的142%(图5).盐胁迫使9614小麦幼苗叶片内MDA质量分数明显增加.150mmol/LNaCl处理12h,24h和48h后,9614小麦叶片MDA的质量分数分别增加为对照的129%,137%和167%(图5).结果表明:89122小麦具有较强的抵抗膜脂过氧化的能力,而盐胁迫对9614小麦叶片造成了较强的氧化损害.3盐胁迫对小麦叶片叶绿素酶活性的影响盐胁迫使植物一系列生理过程发生改变,抑制其生长发育.盐敏感性不同的植物在盐胁迫过程中表现出不同的生理变化.因而,研究植物生理过程的变化可反映植物对盐的适应性,揭示植物的抗盐机理.检测NaCl处理后89122和9614两种小麦叶片中相对含水量的变化,结果显示:与未处理时相比,150mmol/LNaCl处理48h后89122和9614小麦叶片相对含水量都降低,9614小麦相对含水量降低的程度明显大于89122小麦的,表明盐胁迫处理后89122小麦具有较强的保水能力.叶绿素是植物进行光合作用的基本色素,其量的变化直接影响着植物光合作用的进行.盐胁迫引起植物叶绿素的降解.NaCl处理后,89122和9614小麦叶片中叶绿素a,叶绿素b和叶绿素总量均减少(图1),但89122小麦的减少幅度小于9614小麦的,表明其对盐胁迫的抵抗能力较强.分析w(叶绿素a)/w(叶绿素b)显示,89122小麦未处理时w(叶绿素a)/w(叶绿素b)为2.62,150mmol/LNaCl处理48h后增加到2.89;9614小麦未处理时w(叶绿素a)/w(叶绿素b)为2.70,盐处理后变为2.81,表明NaCl处理使两种小麦叶片叶绿素a的下降幅度小于叶绿素b的.叶绿素酶的作用主要是引起叶绿素b的降解,对叶绿素a的影响较小.盐胁迫过程中叶绿素酶的活性增强.NaCl处理后89122和9614小麦叶片w(叶绿素a)/w(叶绿素b)增大,表明盐胁迫对小麦叶片叶绿素b的破坏程度明显强于对叶绿素a的,这可能与盐胁迫过程中叶绿素酶活性增强有关.可溶性蛋白质量分数是植物细胞内酶系统稳定的标志.植物体内的大多数酶主要以可溶性蛋白的形式存在,如与光合作用有关的酶类.在一定胁迫条件下,植物体内蛋白质质量分数的提高是植物对逆境胁迫适应的一种表现,可作为植物相对抗性的一种指标.150mmol/LNaCl处理的早期,89122小麦叶片中可溶性蛋白质量分数增加,而9614小麦叶片中可溶蛋白质量分数随处理时间延长呈递减趋势(图2).这一结果表明盐胁迫可能促进了89122小麦叶片可溶性蛋白的合成,而可能抑制了9614小麦叶片中可溶性蛋白的合成或引起了9614小麦叶片可溶性蛋白的破坏降解.盐胁迫造成渗透胁迫、导致植物细胞失水是高盐对植物伤害的原因之一.植物细胞内可溶性蛋白质量分数影响细胞内渗透势的大小,渗透势越低,越有利于水分的吸收.NaCl处理使89122小麦叶片中可溶性蛋白质量分数增加,降低了细胞的渗透势,这可能是盐处理过程中89122小麦叶片能保持较高相对含水量的原因之一.高盐干扰植物细胞或组织的离子平衡,使细胞丧失Ca2+和K+[3).耐盐植物的重要特征之一是具有保持细胞内K+的能力.在盐胁迫过程中,植物整体水平离子质量浓度的变化可能与细胞水平的变化有差别.NaCl处理12h和24h,89122小麦叶片中K+质量浓度比对照增加约21%和13%,而9614小麦叶片K+质量浓度变化不大,表明89122小麦可能具有较高的选择性吸收K+及将K+转运至地上部的能力.盐胁迫引起植物细胞内Na+质量浓度升高,对植物造成离子毒害.150mmol/LNaCl处理12h后,89122小麦叶片中Na+增加为对照的10倍,9614小麦叶片中为对照的8.9倍;处理48h后,89122小麦叶片中Na+质量浓度比对照增加了38倍,9614小麦叶片中Na+质量浓度增加为对照的36倍(图3).该结果与WATSON等的实验结果不一致.盐胁迫引起植物组织中高Na+是盐胁迫造成的最大危害.从本实验结果看89122和9614小麦叶片中Na+质量浓度的变化似乎不能说明89122小麦具有强的耐