盐胁迫、干旱胁迫对紫花苜蓿生长和生理及叶片氮特征的影响

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紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是豆科苜蓿属多年生草本植物,被称之为“牧草之王”,具有较强的耐盐碱和耐干旱能力,适宜在土地盐渍化和干旱的背景下开发种植试验以两种紫花苜蓿WL-363、WL-712为材料,采用盆栽法系统探究NaCl浓度50、150、250mmol·L-1的盐胁迫和PEG浓度5%、15%、25%的干旱胁迫下紫花苜蓿的生长和生理特性及叶片氮特征的影响,揭示其耐受性的相关生理生态策略,并为其未来在盐碱和干旱区的开发种植提供参考依据。主要研究结果如下:1.盐胁迫、干旱胁迫下紫花苜蓿的株高、生物量和叶片大小均受到了严重胁迫;然而,盐胁迫降低了根长,干旱胁迫增加了根长。两种胁迫胁迫均对紫花苜蓿光合系统造成了损伤,叶绿素含量显著下降,叶绿素荧光参数发生变化。膜质过氧化指标数值发生变化,其中相对电导率(REL)和丙二醛(MDA)含量提高。植物细胞抗氧化酶活性发生变化,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性提高而过氧化物酶(POD)活性显著(P<0.05)降低。2.两种胁迫下叶片化学不溶性蛋白(细胞壁蛋白)显著(P<0.05)上升,化学可溶蛋白显著(P<0.05)下降,在盐胁迫下生长的紫花苜蓿叶片中水溶性蛋白含量有一定的变化但无显著性差异,而干旱胁迫下紫花苜蓿叶片中水溶性蛋白含量上升具有显著(P<0.05)性差异。因此,两种胁迫下结构性氮(化学不溶性蛋白)比例均随着胁迫程度加深而上升,而生理代谢性氮(化学可溶性与水溶性蛋白)则呈现出相反趋势。3.两种胁迫下,叶片氮重吸收效率均随胁迫程度的加深表现出显著(P<0.05)下降的趋势,在NaCl浓度250 mmol·L-1、PEG浓度25%时紫花苜蓿叶片氮重吸收效率最低。盐胁迫下紫花苜蓿叶片细胞壁蛋白氮重吸收效率降低,化学可溶蛋白氮和水溶性蛋白氮重吸收效率提高。此外,叶片中磷元素的重吸收效率随着盐浓度上升、干旱程度加深有所提高。4.两种胁迫下紫花苜蓿叶片中总氮含量均随胁迫程度的加深不断提高,与此同时叶片中碳元素含量均未有显著性变化,叶片中磷元素含量与对照组相比均有所下降。叶片中碳氮比在两种胁迫下均无显著变化,而氮磷比会随着盐浓度上升以及干旱程度加深而提高。两种胁迫对紫花苜蓿的生长、光合系统、以及细胞膜均产生了一定的损伤,而其抗氧化系统以及叶片氮在不同蛋白质类型中的分配、氮素重吸收效率,以及碳氮磷化学计量比等方面则表现出对胁迫的适应性变化,揭示了紫花苜蓿耐盐碱和干旱的生理生态学机制。
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