两种柽柳对盐胁迫的生理生化响应

10.16863/ki.1003-6377.2021.01.010
两种柽柳对盐胁迫的生理生化响应
梁维维，李莉，王璐,马海燕*
（新疆畜牧科学院草业研究所，乌鲁木齐830000）
摘要:桎柳属（Tamarix chinensis L.）植物，为多年生泌盐盐生植物，是一类重要灌木植物，具有许多独特的生物、生态学特征。

本研究以刚毛桎柳（T.hispida Wild冤和长穗桎柳（T.elongata Ledeb）为研究对象，采用盆栽实验，开展耐盐性实验：中性盐NaCl设置0、50、100、150和200mmoL/L5个浓度水平，通过测定盐胁迫下两种桎柳的光合速率、蒸腾速率、游离脯氨酸含量、干重等生理指标，结果显示:刚毛桎柳和长穗桎柳均表现出较强的耐盐能力，但刚毛桎柳受NaCl胁迫的影响较小，表明刚毛桎柳耐盐性强于长穗桎柳，可作为桎柳属植物耐盐生理和分子机制研究的备选材料遥
关键词：桎柳；盐胁迫；生理生化；响应
中图分类号:S687文献标识码:A文章编号：1003-6377（2021）01-0058-05
全世界的怪柳属（Tamarix chinensis L.）植物约有90种［1］，我国的怪柳属植物主要分布在干旱半干旱地区，有18种1变种［2］，天然分布在新疆的有16种，主要分布在准噶尔盆地西南部和塔里木盆地。

新疆是中国怪柳属植物的分布中心。

新疆大力发展怪柳属植物的优势原因基于:该属植物具有耐盐、抗旱、喜沙、耐热、喜水等生理特性,此外,新疆地处干旱地区土壤盐碱化程度高,独特的大陆性气候,气候干燥降雨量小，致使怪柳属植物能够广泛的分布与发展［3］遥怪柳是温带荒漠地区生长的灌木或小乔木，且常常作为此类地区的优势种和建群种，作为防风固沙植物在荒漠地区尤为重要，为减缓荒漠化过程发挥着重要的生态功能［4］遥本研究以刚毛怪柳和长穗怪柳为研究材料,在室内水培条件下，比较两种怪柳盐胁迫的生理生化变化规律，明晰怪柳属植物的耐盐生理特征与泌盐特征，从而确定两种怪柳耐盐性的强弱,为将来利用怪柳属植物改造盐碱土地提供理论依据。

1材料与方法
1.1试验材料
吐鲁番沙漠植物园怪柳专类园内（东经89。

11",北纬40。

51",海拔-95--76m）选取长度一致的刚毛怪柳和长穗怪柳多年生同化枝,装于密封袋中，快速带回植物园实验室。

1.2试验方法
两种怪柳同化枝生根培养,分别对每株进行称重,将其分成两组，一组开展正常生长试验,另一组开
基金项目：新疆维吾尔自治区科研院所基本科研经费项目（KY202006）
作者简介：梁维维（1984-）,女，硕士研究生，高级实验师，从事牧草栽培工作。

E-mail:
通讯作者：马海燕（1978-）,女，博士，从事生物化学草业科学研究。

E-mail:
收稿日期：2020-11-09，修回日期：2020-12-13
展耐盐性研究。

正常生长试验:刚毛柽柳和长穗柽柳用去离子水培养15d 后，改为1/2Hoagland 营养液, 开展耐盐性实验:中性盐NaCl ，设0、50、100、150和200 mmoL/L5个浓度水平,每个实验设置3个重复。

1.3测定指标及方法
用GSF-3000光合仪测定各处理植株的净光合速率，蒸腾速率。

将所有材料置于105 °C 烘箱杀青 10 min,然后在80 °C 烘干至恒重，称取各组织干重(DW)[5]
1.4数据处理利用SAS 软件对数据进行单因素方差分析，用DUNCAN 多重比较进行差异显著性分析(Pv0.05)。

2结果与分析
2.1光合效率的影响
光合作用是植物赖以生存的生理基础[6]0当遭受胁迫时,植株的光合能力明显下降,其净光合速率 (Pn )、蒸腾速率(Tr )岀现显著的下降的趋势[7]。

由图1可知，随着盐浓度的升高，柽柳光合速率呈下降趋 势。

在NaCl 浓度为200 mmoL/L ，与对照相比刚毛柽柳的光合速率有显著的变化(P<0.05),达到最低值, 仅为对照的35%0长穗怪柳的光合速率也达到最低值，仅为对照的33%,具有显著差异(PV0.05)。

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刚毛柽柳50 mmoL/L 长穗柽柳
100 mmoL/L *150 mmoL/L
150 mmoL/L
图1盐胁迫下净光合速率的变化
由图2可知，随着盐浓度的升高，柽柳蒸腾速率呈下降趋势。

在NaCl 浓度为200 mmoL/L,与对照相比刚毛柽柳的蒸腾速率有显著的变化(PV0.05),达到最低值，仅为对照的49%。

长穗柽柳的蒸腾也达到最低值，仅为对照的46%,具有显著差异(PV0.05)。

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50 mmoL/L 100 mmoL/L 长穗柽柳
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3
2图2盐胁迫下蒸腾速率的变化
202111206
两种柽柳的光合气体交换参数,净光合速率和蒸腾速率都随胁迫强度的增大而显著下降，刚毛柽柳的下降幅度较为平缓，而长穗柽柳的下降幅度比较大,表明与长穗柽柳相比刚毛柽柳对光合作用不利影响会小。

2.2脯氨酸含量的影响
脯氨酸作为一种重要的渗透调节物质,它的功能主要起保护蛋白质等大分子物质,阻止其产生错误的折叠,维持环境渗透和细胞原生质之间平衡的作用,并减缓由胁迫产生毒害效应,给植物提供恢复生长的能源和含氮的储藏物质［8］。

由图3可知，刚毛柽柳和长穗柽柳的脯氨酸含量随着盐胁迫的浓度的增大而增大，在NaCl为200mmoL/L，与对照相比刚毛柽柳的脯氨酸岀现显著的变化(P<0.05),达到最大值，是对照的2.3倍。

长穗柽柳的脯氨酸也达到最大值，是对照的1.8倍,具有显著差异(P<0.05)。

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刚毛柽柳长穗柽柳
图3盐胁迫下脯氨酸含量的变化
2.3生长的影响
不同程度的盐胁迫处理后，较对照柽柳生长均受到一定影响,随着胁迫程度加剧，植株长势变弱。

与以往不同的是，当NaCl的浓度为100mmoL/L时，植株的长势相比对照明显变好。

在NaCl的浓度为200mmoL/L,对照相比刚毛柽柳的干重没有显著的变化(P<0.05),表明刚毛柽柳的生长没有受到抑制，而长穗柽柳的干重与对照相比显著降低(P<0.05)。

表明长穗柽柳的生长受到抑制，高浓度的盐胁迫对长穗柽柳的影响较大，见表1。

表1不同盐处理下桂柳干重
干重(g/株)
Nacl浓度/(mmoL•L-1)Conc.of NaCl--------------------------------------------------------------------------------------
刚毛怪柳长穗怪柳
0(ck)9.1±0.8a11.18±1.5a
1009.8±1.4a12.1±1.3a
2009.5±1.2a8.6±1.1b
3讨论
怪柳属植物分布广泛、具有顽强的生命力［9，10］、抗干旱、耐受贫瘠、适应性强、耐受盐碱、防风沙等许多优点的植物是涵养水源、改造盐碱土地、防止沙漠化、保护生态环境以及园林绿化和人工造林的优良树种。

怪柳属植物利用盐腺把存在于体内的多余盐分排出体外，从而达到维持植物体内的离子平衡状态，使其具有较强耐盐性能力。

此外，通过体内积累和吸收较多的盐离子，使怪柳属植物实现盐生环境与植物细胞渗透调节的平衡,这就是怪柳属植物的耐盐生理特征与泌盐特征。

游离氨基酸，可溶性蛋白和有机酸都有助于保护细胞膜的完整性,清除活性氧以及稳定酶/蛋白质结构［11，12］。

脯氨酸作为渗透调节剂在逆境时协助植物体抵御渗透胁迫带来的伤害,NaCl的添加促进脯氨酸积累，脯氨酸保护细胞膜结构的完整性，从而提高了植物的抗逆性。

适当浓度NaCl不但可以增加植物的生物量还可以有效缓解渗透胁迫所产生的不利影响。

怪柳通过积累大量Na+在组织和盐囊泡中参与渗透调节［13］,来减轻Na+的毒害；同时，用于外源NaCl还可以促进植株中大量积累机溶质和小分子有,一方面进一步增强植株渗透调节能力，另一方面保护细胞结构稳定。

这些过程共同增强盐胁迫下怪柳植株的光合作用和保水能力，促进植株生长发育,并且提高其对渗透胁迫的耐受性。

4结论
研究结果表明:两种怪柳随盐胁迫强度的增大,净光合速率和蒸腾速率都呈显著下降趋势，脯氨酸含量呈显著上升趋势,说明刚毛怪柳和长穗怪柳受NaCl胁迫影响存在差异。

总体来看，刚毛怪柳和长穗怪柳均表现出较强的耐盐能力，但刚毛怪柳受NaCl胁迫的影响较小,可作为怪柳属植物耐盐生理和分子机制研究的备选材料。

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Physiological and Biochemical Responses of Two Species of Tamarix
Chinensis L.to Salt Stress
LIANG Wei-wei,LI Li,WANG Lu,MA Hai-yan*
(Grassland Research Institute of Xinjiang Academy of Animal Sciences,Urumqi830000,China)
Abstract:Tamarix chinensis L.,a kind of perennial secretohalophyte,is an important shrub with many unique biological and ecological characteristics.In this study,the T.hispida Wild and T.elongata Ledeb were used as the research objects,and the salt tolerance experiment was carried out by pot experiment.The neutral salt (NaCl)was set for5concentration gradients of0,50,100,150and200mmol/L,then the photosynthetic rate, transpiration rate,free proline content,dry weight and other physiological indexes of two Tamarix species under salt stress were measured.According to the results,both the T.hispida Wild and T.elongata Ledeb showed strong salt tolerance,but T.hispida Wild was less affected by NaCl stress,indicating that T.hispida Wild was more resistant to salt than T.elongata Ledeb,which could be used as a candidate material for studies on physiological and molecular mechanisms of salt tolerance of Tamarix chinensis L.
Key words:Tamarix chinensis L曰saline stress；physiological and biochemical；responses。