植物响应盐碱胁迫的分子机制研究进展

土壤盐碱化是制约全球农业发展的主要环境因素之一。培育耐盐碱作物是应对土壤盐碱化的根本措施,但目前仍面临基因、种质资源匮乏等挑战。挖掘耐盐碱新基因,阐明植物耐盐碱应答的分子机制对培育耐盐碱作物至关重要。盐碱胁迫包括中性盐胁迫和碱性盐胁迫,中性盐胁迫会产生渗透胁迫,Na~+、Cl~-积累过量还会导致离子毒害,引起氧化胁迫等一系列次生胁迫。与中性盐胁迫相比,碱性盐胁迫还会引起高pH胁迫。论文综述了盐碱胁迫对植物生长发育的影响,总结了近十年植物耐盐碱应答机制的重要研究进展。包括植物对盐胁迫的感知与信号转导,以及植物响应中性盐胁迫和碱性盐胁迫引起的渗透胁迫、离子毒害、氧化胁迫、碳酸氢盐和碳酸盐胁迫、高pH胁迫的分子机制。在此基础上,还讨论了耐盐碱基因在作物育种方面的应用,并提出了提高植物耐盐碱性需要进一步研究的关键科学问题。旨在加深对植物响应盐碱胁迫分子机制的认识,为培育高产、优质的耐盐碱品种及提升盐碱地可开发利用率提供理论基础。

高盐对缢蛏生长存活、Na^(+)/K^(+)-ATPase活性及能量代谢相关指标的影响

以缢蛏(Sinonovacula constricta)为研究对象,设置养殖周期为60 d的对照组(20)和高盐组(30)进行比较实验,分别在0、10、30和60 d取样,检测高盐对缢蛏生长存活、鳃组织Na^(+)/K^(+)-ATPase(NKA)活性及肝胰腺和血清能量代谢相关指标的影响。结果表明,高盐组缢蛏在30~60 d的养殖时间段内存活率为45.1%±2.9%,壳长、壳宽、壳高和体质量特定生长率分别为0.15%/d、0.17%/d、0.13%/d和0.61%/d,均显著低于对照组。各时间点高盐组NKA活性均显著低于对照组。10和60 d时对照组缢蛏肝胰腺己糖激酶(HK)活性显著高于高盐组,血清中葡萄糖(GLU)含量、乳酸(LA)含量和乳酸脱氢酶(LDH)活性也显著高于高盐组,高盐组缢蛏无氧代谢水平低于对照组。30 d时高盐组血清中GLU含量、LA含量和LDH活性显著高于对照组,高盐组缢蛏无氧代谢水平高于对照组。0、10和30 d时高盐组肝胰腺琥珀酸脱氢酶(SDH)活性显著高于对照组,高盐胁迫下缢蛏需氧代谢水平上升。研究表明:长期高盐养殖下,缢蛏仍能保持一定的存活率和生长速度;高盐影响了缢蛏的渗透调节和能量代谢,渗透调节增加了其能量消耗。本研究为进一步培育缢蛏耐高盐新品系提供了参考资料。

盐胁迫对薄壳山核桃幼苗抗氧化酶活性的影响

以一年生薄壳山核桃‘Pawnee’的容器苗为试材,采用不同浓度的NaCl溶液0%(CK)、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%对其进行盐胁迫处理,确定耐受浓度。再以薄壳山核桃‘Pawnee’幼苗为试材,采用不同NaCl浓度水平(0%、0.3%、0.6%和0.9%)胁迫处理,研究了盐胁迫对其物候期、叶片抗氧化酶活性和Na^(+)/K^(+)的影响,以期为薄壳山核桃栽培提供参考依据。结果表明:在0.3%NaCl处理后薄壳山核桃落叶时间比对照提早了26 d,且存活率与对照一致,均为97.1%;而盐浓度达到0.7%NaCl处理后植株的存活率为49.5%;NaCl浓度水平的升高显著增加‘Pawnee’幼苗叶片中Na^(+)/K^(+)和脯氨酸(Pro)含量;另外,丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性在处理前期的10 d或30 d,随NaCl浓度水平增大而增加;但在盐处理后期,尤其在高NaCl浓度水平(0.6%和0.9%)下,其活性随着胁迫处理时间的增加呈下降趋势。