外源Ca2+对氯化钠胁迫84K杨树幼苗光合特性的影响

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土壤盐渍化是影响生态环境的一个全球性问题,就我国而论,全国有1亿多hm2的各种盐渍土地,其中现代盐渍土约0.373亿hm2。而84K杨树野生型(WT)具有生长快、产量高等特点,是全球造林和防护林项目重要树种。本研究通过探讨以84K杨树作为实验材料,以CK为对照组,用50 m M、100 m M和150 m M NaCl对杨树幼苗进行处理以及在CK、50 m M、100 m M和150 m M NaCl中加入10 m M Ca Cl2对杨树幼苗进行处理。测定了在该条件下杨树幼苗的光合特性、叶绿素荧光和生化特性的相关指标。分析在NaCl胁迫下以及外源Ca2+的加入下杨树幼苗光合的特性变化特征,探索可为杨树受NaCl胁迫下提供更耐盐和缓解NaCl胁迫的方法提供参考。本研究的主要研究结果如下:(1)不同浓度的NaCl会显著降低杨树的光合作用能力,而加入了外源Ca2+后光合作用能力有所上升。随着NaCl浓度的提高,杨树光响应特征参数,如表观量子效率(Φ)、最大净光合速率(Pnmax)、暗呼吸速率(Rd)、光饱和点(LSP)均呈现降低趋势,光补偿点(LCP)逐渐升高。而杨树幼苗的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)呈现下降趋势,胞间CO2浓度(Ci)呈现上升趋势,这说明了NaCl胁迫是非气孔限制抑制杨树幼苗的光合作用。加入10 m M Ca Cl2后,杨树Φ、Pnmax、Rd、LSP都有所上升,Pn、Tr、Gs所测数据有所上升,Ci降低。在100 m M浓度下缓解效果相对显著,Pn、Tr和Gs分别上升了30.61%、6.63%和40.11%,Ci减少了5.14%。这都说明了外源Ca2+的加入对于在NaCl胁迫下杨树幼苗的光合作用有所缓解。(2)不同浓度的NaCl会显著降低杨树的叶绿素荧光能力,而加入了外源Ca2+后叶绿素荧光能力有所上升。随着NaCl浓度的升高,杨树幼苗的最大荧光(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)、潜在光化学效率(Fv/Fo)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(q P)都呈现下降趋势,而初始荧光(Fo)和非化学猝灭系数(NPQ)呈现上升趋势,杨树幼苗的光合系统受到NaCl胁迫伤害。加入10 m M Ca Cl2后,杨树幼苗叶片内Fm、Fv/Fm、Fv/Fo、ΦPSⅡ和q P都有所缓解提升,Fo和NPQ有所下降,在不同NaCl浓度下10 m M Ca Cl2所缓和的程度也不相同,在100 m M浓度下缓解效果最为显著,Fm、Fv/Fm、Fv/Fo、ΦPSⅡ和q P分别上升了2.52%、2.23%、11.35%、6.89%和13.24%,Fo和NPQ分别下降了7.84%和16.09%。这都说明了在外源Ca2+的加入下杨树幼苗的光合系统受到的伤害有一定的缓解。(3)随着NaCl浓度的升高,杨树幼苗叶片的丙二醛(MDA)含量开始增多,抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)、可溶性糖和可溶性蛋白含量呈现先升后降的趋势,根系活力下降,杨树幼苗受到的NaCl胁迫的离子毒害,并通过渗透调节和抗氧系统的调节来应对。加入10 m M Ca Cl2后,MDA、APX、POD含量下降,可溶性糖和可溶性蛋白含量增多,根系活力上升。在100 m M浓度下缓解效果最为显著,MDA和APX含量分别下降了21.16%和22.61%,可溶性糖和可溶性蛋白含量上升了12.22%和6.28%。在50 Mm NaCl浓度下中加入10 m M Ca Cl2中POD下降了16.36%,根系活力上升了6.9%。杨树幼苗在NaCl胁迫下受到的伤害通过提升渗透调节和抗氧系统的效率调节,对维持细胞膜稳定和代谢平衡有一定的缓解。杨树幼苗在外源Ca2+的加入下,Ca2+作为植物的抗逆性应答机制,促使植物产生一系列的生理反应来抵御NaCl胁迫,进而提高植物的耐盐性。
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