论文部分内容阅读
土壤盐渍化造成植物生长发育迟缓和生物产量下降,已成为威胁干旱、半干旱地区农业生产的突出问题。硅作为一种有益元素,能够调控植物在多种逆境条件下的生长发育,能在一定程度上提高植物的抗逆性。目前,关于硅介导下作物耐盐性研究受到关注,但有关硅对苜蓿耐盐性调控机理的研究尚不多见。本研究以课题组前期筛选的适宜沙地种植的苜蓿“康赛”为研究对象,利用外源硅引发(priming)苜蓿种子,研究外源硅引发对盐胁迫下苜蓿种子萌发过程的影响;基于水培试验,研究盐胁迫下外源硅对苜蓿生长、抗氧化酶活性、光合能力、离子平衡及碳代谢的影响,旨在阐明外源硅提高苜蓿耐盐性的调控机制;结合沙土盆栽验证实验,研究根灌(根部灌溉)外源硅对盐胁迫下苜蓿耐盐性的变化及生理机制,为利用外源硅在苜蓿耐盐种植中的应用提供理论依据。主要研究结果如下:(1)培养皿发芽试验表明,盐胁迫(150 mM NaCl)显著影响苜蓿种子的萌发,降低了幼苗的根系活力和干重。适宜浓度(2 m M)的外源硅引发显著增强苜蓿种子萌发过程中淀粉酶的活性,提高了萌发过程中可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸和淀粉的含量,有效缓解了盐胁迫对苜蓿种子发芽的抑制作用,使得苜蓿种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数得到显著提高,同时幼苗的根系活力和干重也有明显的增加。(2)水培条件下,外源硅添加能够维持盐胁迫过程中苜蓿幼苗过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性,有效降低了超氧阴离子和过氧化氢的积累,缓解了幼苗的氧化损伤,显著降低了苜蓿幼苗体内的丙二醛含量。(3)水培条件下,外源硅添加显著提高了盐胁迫下苜蓿叶绿素a含量,维持了PSⅡ反应中心的活性和电子传递的效率,增强了叶片PSⅡ的电子传递能力,降低了叶片PSⅡ过剩的激发能,有效保护了叶片的光合结构,使得盐胁迫下叶片的光合能力有所改善,净光合速率得到了显著提高,从而有效缓解了盐胁迫对苜蓿造成的生长抑制。(4)水培条件下,外源硅添加显著降低了盐胁迫下苜蓿根系和茎中Na+的含量,提高了苜蓿根系、茎和叶中K+、Ca2+和Mg2+的含量。外源硅添加下Na+与K+、Ca2+和Mg2+离子间的拮抗作用减弱,促进了苜蓿根系对主要无机离子的吸收,有效调控主要无机离子的运输比和运输选择比率,从而维持了盐胁迫下细胞中的离子平衡。(5)水培条件下,外源硅添加显著提高盐胁迫下叶片中酸性转化酶和蔗糖磷酸合成酶的活性,降低叶片中淀粉酶的活性,从而降低了碳代谢产物在叶片中的积累。同时,外源硅添加显著促进盐胁迫下根系中碱性转化酶、酸性转化酶和淀粉酶活性,降低根系中蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶的活性,从而增加了碳代谢产物在根系中的积累。外源硅通过调控碳代谢相关酶的活性,减缓了盐胁迫下因光合产物积累而引起的光合负反馈,同时增加了根系中贮藏物质的积累。(6)盆栽条件下,根施硅显著增强了苜蓿叶片中超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性,降低了盐胁迫引起的活性氧积累,缓解了盐胁迫对苜蓿的氧化损伤。同时,根施硅显著提高了叶片的硅含量、K+含量,降低了叶片中Na+含量,缓解了盐胁迫对苜蓿的离子毒害。综上所述,在盐胁迫下,外源硅添加能够促进苜蓿种子的萌发和幼苗的生长。外源硅添加增强了抗氧化酶的活性,有效调控了苜蓿幼苗对主要无机离子的吸收、运输及分配,提高了苜蓿的碳代谢能力和光合能力,从而提高了苜蓿的耐盐性。