混合盐胁迫对二倍体刺槐和绒毛白蜡根系形态和抗氧化指标的影响

以二倍体刺槐和绒毛白蜡幼苗为材料,配制NaCl和Na2CO3混合盐梯度,比较2种植物根系生物量和形态差异,测定根系保护酶活性以及膜脂过氧化产物和可溶性蛋白含量,以探讨盐碱胁迫对植物根系生长和生理的影响。结果表明:1)低盐碱胁迫(80mmol·L^-1盐浓度)促进二倍体刺槐根系生物量、总长度、总表面积和总体积增加,而抑制绒毛白蜡根系生物量和形态指标;2)绒毛白蜡根系SOD活性对低混合盐浓度敏感,而二倍体刺槐根系SOD活性在高盐浓度下显著上升;2种植物根系POD活性在低盐浓度下最大,CAT活性在240~320mmol·L^-1盐浓度下达到峰值;3)二倍体刺槐根系中MDA含量高峰值出现在低盐浓度下,绒毛白蜡则出现在240mmol·L^-1浓度;随着混合盐浓度增加,二倍体刺槐根系可溶性蛋白含量逐渐降低,绒毛白蜡则先升高后降低;4)多因素方差分析表明,2种植物根系主要形态指标间存在物种间差异,混合盐胁迫对根系形态和抗氧化生理指标的影响不同。在盐碱胁迫下,二倍体刺槐和绒毛白蜡根系表现出适应性差异。

四倍体刺槐的抗盐性

以四倍体刺槐(Robinia pseudoacacia)为主要试验材料,以二倍体刺槐为对照材料,在两种盐胁迫下,对苗木的形态、生理生化、光合特性和解剖结构等指标的变化规律进行了研究。利用NaCl和Na2SO4盐溶液对两种刺槐进行盐处理,在30d后每7d处理1次,共处理4次,并在处理前和处理后每7d进行各项指标的测定。结果发现:1)在盐胁迫下二倍体刺槐的植株生长受到强烈抑制,叶片含水量和叶绿素含量显著低于对照,有明显的盐害症状;对四倍体刺槐植株的生长影响较小,叶片含水量和叶绿素含量也与对照差异不显著,无盐害症状。2)四倍体刺槐经过盐处理后相对电导率和脯氨酸(Proline,Pro)含量虽然也稍有上升,但与对照相比未达到显著水平,而二倍体刺槐显著高于对照;同时作为保护酶系统的过氧化物酶(Peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)在四倍体刺槐经盐胁迫后期也保持了较高的活性,从而提高了其抗盐性,而对盐敏感的二倍体刺槐3个保护酶活性均较低。3)经盐胁迫后对四倍体刺槐光合特性影响不大,净光合速率(Net photosynthetic rate,Pn)和胞间CO2浓度(Intercellular CO2 concentration,Ci)均无显著变化,而二倍体刺槐Pn和Ci显著下降。4)经盐胁迫后四倍体刺槐在解剖结构上做出了积极的反应:叶肉栅栏组织拉长、排列更为紧密、海绵组织变小、排列紧密。而二倍体刺槐出现了相反的现象。综合以上分析认为:四倍体刺槐具有较强的抗盐性。

NaCl和Na_2SO_4胁迫下两种刺槐叶肉细胞叶绿体超微结构

二倍体刺槐(diploid Robinia pseudoacacia)是我国水土保持林的先锋树种,具有较强的适应性和抗逆性,对改善生态环境、防治水土流失、调节水文状况有重要作用。四倍体刺槐(tetraploid Robinia pseudoacacia)是二倍体刺槐的加倍品种,也称多倍体刺槐,由韩国引进,具有速生、耐盐碱、耐干旱和耐烟尘等特点。目前,关于四倍体刺槐的研究,主要集中于栽培技术和繁殖技术方面,而关于四倍体刺槐叶片超微结构与其耐盐性的关系尚缺乏报道。比较了二倍体刺槐和四倍体刺槐在NaCl和Na2SO4胁迫下,叶片叶绿体超微结构的变化特点,一方面可以对二者的耐盐性进行鉴定,同时也可以探讨不同盐分胁迫条件下的作用机制。利用NaCl和Na2SO4进行20d的盐胁迫处理,观察叶绿体超微结构的变化特点,发现:NaCl处理前,二者叶肉细胞叶绿体为梭形、形态饱满、结构完整,NaCl处理后10d时,二倍体刺槐的叶绿体出现变形、膜模糊、基粒片层松散、类囊体解体、脂质球增多等现象,NaCl处理后20d时,叶绿体肿胀、变形,基粒片层断裂,膜系统解体。Na2SO4处理后10d时,二倍体刺槐的叶绿体肿胀,膜模糊,基粒片层松散、类囊体解体,Na2SO4盐胁迫处理后20d时,膜系统全部解体,结构破坏更为严重。总体来说,四倍体刺槐在盐胁迫后叶绿体结构变化不明显,只是在Na2SO4处理20d时,四倍体刺槐的叶绿体出现中空、基粒片层松散、膜边缘模糊现象。在处理前,两种刺槐的叶绿体均紧贴细胞壁,分布于细胞壁边缘。在NaCl处理后10d时,二倍体刺槐的叶绿体仍呈有序排列,紧贴细胞壁,但在处理后20d时,大部分叶绿体脱离细胞壁,呈随机分布。在Na2SO4处理后10d时,二倍体刺槐部分叶绿体脱离细胞壁,位于细胞中央。在Na2SO4处理后20d时,二倍体刺槐叶绿体大部分与细胞壁脱离。四倍体刺槐在两种盐胁迫处理前后叶绿体的排列变化不明显,均分布于细胞壁边缘,紧贴细胞壁。所以在盐胁迫下,耐盐植物叶片的叶绿体表现为结构完整,基粒片层清晰,类囊体结构完整,而不耐盐植物则表现为叶绿体超微结构松散、变形,基粒片层模糊,破坏严重时基粒片层扭曲,叶绿体解体,失去完整结构。

NaCl盐胁迫对两种刺槐叶肉细胞超微结构的影响

以四倍体刺槐为主要研究材料、二倍体刺槐为对照材料,观察二者在NaCl胁迫下叶肉细胞的超微结构变化特点。结果表明:1)在盐胁迫处理前,二者的叶绿体均表现为结构完整。处理10d时,二倍体刺槐的叶绿体出现变形、膜模糊、基粒片层松散;处理20d时,叶绿体进一步肿胀、变形,膜系统全部解体。对四倍体刺槐进行同时期的观察发现:处理10和20d时,其叶绿体形态与二倍体刺槐的相比差异不大。2)盐胁迫处理前,二者叶片的线粒体形态饱满,结构完整。处理10d,二倍体刺槐的线粒体膜模糊,失去完整性,内部出现部分空洞,嵴结构模糊;盐胁迫20d时,二倍体刺槐的线粒体膜结构几乎全部失去完整性,与周围介质相融,无结构清晰的嵴,线粒体内部绝大部分出现空洞。而四倍体刺槐叶肉的线粒体在盐胁迫过程中与处理前相比变化不大。3)处理前,二者的叶肉细胞均表现为排列疏松,结构完整,叶绿体分布于细胞边缘。处理10d时,二倍体刺槐的部分叶绿体位于细胞中央;盐胁迫20d时,绝大部分叶绿体进入细胞内部,游离细胞壁,呈随机分布,且细胞膜部分破损,变得模糊。而四倍体刺槐叶肉细胞的超微结构在盐胁迫过程中变化不大。以上结果可以看出,四倍体刺槐具有与耐盐性相适应的解剖结构特点。