高级植物生理学04盐胁迫及其它
植物的盐胁迫生理

植物的盐胁迫生理一、植物的盐胁迫概述盐胁迫是指土壤盐分过高,导致植物生长和发育受到压抑的现象。
盐胁迫是当前困扰着许多农业地区的重要问题之一。
正常的植物生长需要一定水分和营养元素,而大量的盐分会限制水分吸收和调节细胞内的渗透压,从而影响植物的正常生理代谢过程。
二、植物的盐胁迫反应机制1. 钠离子对植物的影响:钠离子的过多进入植物细胞,会导致细胞内渗透压过高,细胞萎缩,水分的吸收并不能满足植物需求。
在高盐条件下,植物细胞膜上的离子通道和转运蛋白也会受到抑制,从而限制了水分和营养物质的进入。
2. 植物的生理反应:植物受到盐胁迫后,为了对抗过多的钠离子,会采取一系列生理反应措施,例如减少细胞膜通透性,增加离子排出量,提高根系的盐排泄能力等。
3. 表观遗传调控:盐胁迫会改变植物的基因表达,这也是植物进行适应的一种方式。
一些研究表明,盐胁迫下的植物,其染色质状态、DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传因素会受到影响,从而诱导植物进行基因表达的调节。
三、植物的盐胁迫防治措施1. 调整土壤pH值:适当调整土壤的pH值,使其处于中性或微碱性条件下,可以有利于钠离子的流通和排泄。
2. 施用有机肥料:有机肥料不仅可以增加土壤含水量,促进植物的生长,还可以提高土壤养分水平,有助于稳定土壤的盐分。
3. 应用植物生长调节剂:植物生长调节剂可以提高植物的抗逆性,促进植物的生长发育,增强植物适应盐胁迫的能力。
4. 选育适应性强的植物品种:育种和选育适应盐渍化环境的作物品种,可以降低受盐胁迫的风险,提高农作物的产量和耐盐性。
综上所述,盐胁迫是影响植物正常生长和发育的重要因素之一。
了解植物的盐胁迫机制以及防治措施,对于提高农作物的产量和品质,对于实现农业可持续发展,都具有非常重要的意义。
植物盐胁迫及其抗性生理研究进展解读

植物盐胁迫及其抗性生理研究进展李艺华1罗丽2(1、漳州华安县科技局华安 363800 2、福建农林大学园艺学院福州 350002摘要:盐胁迫是制约农作物产量的主要逆境因素之一。
本文综合了几年来植物盐胁迫研究的报道,对盐胁迫下植物生理生化和生长发育变化、植物自身生理系统的响应以及增强植物抗盐胁迫的方法进行综述和讨论。
关键词:植物抗盐胁迫生理中图分类号:Q945.7 文献标识码:A 文章编号:1006—2327—(200603—0046—04盐胁迫是目前制约农作物产量的主要逆境因素之一[1],既有渗透胁迫又有离子胁迫[2]。
随着土壤盐渍化面积的扩展,许多非盐生植物因受盐胁迫而导致产量和品质的快速下降,已成为中国西北部和沿海地区迫切解决的难题。
迄今,植物盐胁迫这方面有较多的研究报道,多数侧重于某一植物或是植物某一生长阶段耐盐胁迫性与抗盐胁迫性的研究,缺少对植物抗盐胁迫有一个较为系统的综合阐述。
鉴于植物抗盐胁迫的研究面的广泛性和分散性,本文综合了几年来抗盐胁迫研究报道,对植物抗盐胁迫的生理机制做一个综合阐述,为阐明植物对盐胁迫的反应机制提供一个较系统的理论依据。
1 盐胁迫对植物生理生化和生长发育的影响盐胁迫对植物生理生化的影响可分为三方面:离子毒害、渗透胁迫和营养亏缺。
离子毒害作用包括过量的有毒离子钠和氯对细胞膜系统的伤害,导致细胞膜透性的增大,电解质的外渗以及由此而引起的细胞代谢失调;渗透胁迫是由于根系环境中盐分浓度的提高、水势下降而引起的植物吸水困难;营养亏缺则是由于根系吸收过程中高浓度Na和Cl 离子存在,干扰了植物对营养元素K、Ca和N的吸收,造成植物体内营养元素的缺乏,影响植物生长发育[1]。
大量试验结果表明,盐胁迫不同程度地影响植物的光合作用、呼吸作用和渗透作用,影响植物的同、异化功能[3],当盐分浓度超过植物叶片耐盐阀值或达到叶片致死盐量时,植物常表现出萎蔫或枯死状态[4]。
2 植物对盐胁迫的生理响应2.1 植物液泡膜质子泵的响应植物细胞液泡膜上存在两类质子泵,即液泡膜H+ –ATPase(V–ATPase和H+–PPase (V-PPase,分别利用ATP和Ppi水解的自由能建立跨膜的质子电化学势梯度,参与各种溶质的转运,维持液泡的正常功能。
盐胁迫对植物的影响
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盐胁迫对植物影响摘要:土壤盐渍化是现代农业生产所面临的主要问题之一。
植物为了抵御盐分胁迫,它们积极地适应生存环境,产生了一系列生理生化的改变以调节水分及离子平衡,维持正常的光合作用。
本文主要从盐胁迫对植物细胞生理生化的影响、植物对盐的适应性及抗盐机理和盐对种子萌发的影响,在Nacl胁迫下,对种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等问题进行分析,探讨植物种子在不同盐分浓度下的耐盐性和提高植物的耐盐性,减轻土壤盐渍化危害。
关键词:Nacl胁迫;发芽率;发芽势;土壤盐渍化To Summarize on Salt Stress on PlantsAbstract:Soil salinization is one of the main problems facing in a modern agriculturalproduction .Plants to resist salt stress, they actively adapt to the living environment,a series of physiological and biochemical changes in order to regulate water and ion balance and maintain normal photosynthesis. This article from the salt stress on plant cell physiology and biochemistry of plant adaptation to salt and salt tolerance mechanisms and the influence of salt on seed germination in Nacl stress on seed germination potential,germination rate,germination index,vigor index Problems are analyzed to explore the seeds under different salinity tolerance and improve the salt tolerance of plants to reduce soil salinity hazards.Key words:Nacl stress;germination rate ;ermination energy;soil salinization 土壤盐渍化是人类面临的生态危机之一,土壤的盐碱化问题日益威胁着人类赖以生存的有限的土地资源。
植物受盐胁迫的响应机制及其遗传调控研究

植物受盐胁迫的响应机制及其遗传调控研究高盐胁迫是现代农业中生产力和研究的主要挑战之一。
植物在其生长过程中受盐胁迫的影响非常大,这不仅会影响植物的生长和发育,也会导致严重的减产和死亡情况。
因此,研究植物对盐胁迫的响应机制及其遗传调控是现代农业研究的一个重要领域。
一、盐胁迫的效应盐胁迫是指在土壤中存在高浓度的盐分,浸泡植物根系,以至于根系无法吸收到足够的水分和营养物质,对植物的生长和发育造成影响。
盐胁迫之后,植物的叶子变黄,干燥和凋亡,进而导致植物的生长受到抑制。
二、植物对盐胁迫的响应机制1. 渗透调节物质由于盐分使得细胞外液体浓度升高,使得植物细胞的水分浓度降低,因此植物在盐胁迫下会通过合成某些渗透调节物质来调节细胞的渗透压,以保持细胞水分平衡。
例如,葡萄糖和脯氨酸等渗透调节物质可以有效地减少植物对盐的反应。
2. 避免盐离子和水分的吸收植物根系在盐胁迫下,会避免过量的盐离子和水分的吸收,以提高对盐的耐受力。
植物的根系分泌一些有机物质,如根泌素和萜类物质,以从土壤中释放有益的微生物,从而提高对盐的抵抗力。
此外,植物还可以调节离子吸收和运输来克服盐胁迫的影响,如通过调节Na+/K+和Ca^2+/Na+、K+等离子的流动来减少对盐的反应。
3. 激活信号分子在盐胁迫下,植物会通过一系列信号转导机制来激活信号分子,如蛋白激酶和转录因子。
随着细胞中的钙离子浓度变化,有些钙依赖性蛋白激酶被激活,并进入到细胞核中,激活某些转录因子的基因表达,进而从中调节植物对盐离子的响应。
三、植物受盐胁迫的遗传调控研究目前,在植物遗传学和分子生物学领域,对植物受盐胁迫响应的遗传调控机制的研究正在迅速发展。
通过鉴定和解析与植物盐胁迫相关的基因和分子机制,可以揭示植物对盐胁迫的响应机制,为培育高盐胁迫耐受性植物提供基础。
1. mRNA和蛋白质的表达调控研究发现,在不同的植物生理阶段和组织中,通过转录组和蛋白质组等技术手段检测,发现许多mRNA和蛋白质的表达变化,包括某些特定的应激蛋白和家族转录因子基因。
盐胁迫对植物生理生化特性的影响
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盐胁迫对植物生理生化特性的影响根据联合国粮农组织(FAO)统计,全世界存在盐渍土面积8亿hm2,占陆地面积的6%。
据统计,我国盐渍土面积为3 470 万 hm2,土壤盐渍化是世界上许多干旱和半干旱地区农作物产量下降的主要原因。
土壤中过量的盐分能够引起土壤物理和化学性质的改变,从而导致大部分农作物生长环境的恶化。
盐渍土作为一种土地资源,在全国乃至全世界都有着广泛的分布和较大的面积迄今为止,我国有80%左右的盐渍土尚未得到开发利用,有着巨大的开发利用潜力。
1盐胁迫对植物耐受性的影响近年来,盐胁迫对各种植物各个性状方面的影响已成为很多科学家研究的重点。
包括对拟南芥、玉米、马铃薯、水稻、香蕉、黄瓜、花生和韭菜等植物都有过相关的研究。
童仕波等证明转基因拟南芥对盐胁迫的耐受性明显增强。
其脯氨酸(Pro)含量明显提高。
赵昕等研究发现(NaCl)降低拟南芥叶绿。
体对光能的吸收能力,而且降低叶绿体的光化学活性。
使电子传递速率和光能转化效率大幅度下降,造成光能转化为化学能的过程受阻,进一步加剧了光合放氧和碳同化能力的降低。
盐胁迫下拟南芥中的(Na+)与(K+)含量变化呈极显著正相关。
因此推断它们的吸收通道或载体为单一竞争性。
发现盐浓度达到一定程度时,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均达到最高。
随后随着(NaCl)浓度的增加,SOD、POD、CAT活性逐渐降低。
表明SOD、POD、CAT活性不能维持较高水平。
反之会导致膜脂过氧化作用加强,细胞膜受到损害。
研究发现盐浓度对马铃薯脱毒苗叶片SOD和POD活性影响极显著。
盐比例及盐浓度与盐比例的交互作用对马铃薯脱毒苗叶片SOD和POD活性影响均不显著。
随着混合盐浓度的增加(Na+)含量显著增加K+含量平缓下降。
(Na+)与(K+)的比值显著上升。
发现,水稻在(NaCl)浓度为30 mmol/L 时生长状况良好,但随着NaCl浓度的增加,水稻的生长速度减慢。
盐胁迫对植物的影响及植物的抗盐机理
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盐胁迫对植物的影响及植物的抗盐机理摘要: 盐是影响植物生长和产量的主要环境因子之一, 根据国内外最新的研究资料, 从盐胁迫对植物的生长、水分关系、叶片解剖学、光和色素及蛋白、脂类、离子水平、抗氧化酶及抗氧化剂、氮素代谢、苹果酸盐代谢、叶绿体超微结构的影响, 及影响光合作用的机制等方面入手, 对植物盐胁迫研究现状及进展情况进行了综述, 旨在为开展植物抗盐机理研究、选育培育耐盐植物新品种提供依据。
关键词: 植物盐胁迫抗盐性机理Effects of Salt Stress on Plants and the Mechanism of Salt ToleranceAbstract: Salinity is the major environmental factor limit ing plant growth and productivity. According to the documents and data at home and abroad, the research currents of salt stress in plants were summarized including the effect on plant growth, the water relations, leaf anatomy, photosynthetic pigments and proteins, lipids, ion levels, antioxidative enzymes and antioxidants etc. This r eview may help to study the salt2toler ant mechanism and breeding new salt-toler ant plants.Key words: plant, salt2stress, salt2tolerant, mechanism目前, 受全球气候变化、人口不断增长的影响,土壤盐碱化日趋严重。
植物的盐胁迫与离子调控机制

汇报人:XX 2024-01-24
目 录
• 引言 • 盐胁迫下植物的生理响应 • 盐胁迫下的离子吸收与运输 • 植物的离子调控机制 • 盐胁迫下植物的适应策略 • 研究展望与应用前景
01
引言
盐胁迫对植物的影响
生长抑制
01
高盐浓度会导致植物体内水分失衡,引发渗透胁迫,从而抑制
阐明信号转导途径
深入解析盐胁迫信号感知、传递和响应互作用
研究植物激素在盐胁迫下的合成、代谢和信 号转导变化,以及其与离子调控的相互作用 。
利用基因工程改良植物耐盐性
挖掘耐盐基因资源
通过基因组学和转录组学等手段,发掘新的耐盐基因和等位基因, 为植物耐盐性改良提供基因资源。
高盐环境下,植物的气孔导度会降低,导致二氧化碳进入叶片受阻,光合作用的原 料减少,进而影响光合作用的进行。
盐胁迫还会引起植物体内光合相关酶的活性降低,如Rubisco酶等,这些酶是光合 作用中的关键酶,它们的活性降低会直接影响光合作用的效率。
渗透调节失衡
盐胁迫下,植物细胞外的盐浓度高于细胞内的盐浓度,导致水分从细胞内流向细胞外,使细胞失水, 引起渗透胁迫。
03
盐胁迫下的离子吸收与运 输
钠离子和氯离子的吸收
植物根系对钠离子(Na+)和氯离子(Cl-)的吸收
在盐胁迫条件下,植物根系会通过非选择性阳离子通道(NSCCs)和阴离子通道吸收 Na+和Cl-。
转运蛋白的作用
一些特定的转运蛋白,如HKT转运蛋白和NHX转运蛋白,参与Na+和Cl-在植物体内的 转运和分配。
抗氧化防御系统的增强
抗氧化酶的活性增强
盐胁迫会导致植物体内活性氧自由基的积累,抗氧化酶如 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等能够清 除活性氧自由基,保护细胞免受氧化损伤。
植物响应盐胁迫的机理
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植物响应盐胁迫的机理1. 背景介绍土壤盐化是世界范围内的普遍问题,严重影响了植物的生长和产量。
植物在适应高盐环境的过程中,大量的生理和生化过程发生改变,这些变化能促进植物在高盐压力下生长和存活。
2. 盐的作用和影响盐分的作用使植物维持水分平衡,并对细胞形态、膜透性、代谢通路等方面产生调控作用。
然而,高盐环境会干扰植物的离子平衡,使离子吸收受阻,导致植物的营养代谢紊乱、能量代谢障碍,进而导致植株枯死。
3. 植物响应盐胁迫的机理植物对盐胁迫的响应机理复杂多样。
以下是常见的植物响应盐胁迫的机理:3.1 离子平衡调节植物在高盐环境中需要维持离子平衡,通过调节K+/Na+比例来维持细胞内离子平衡。
具体来说,植物调节离子吸收和排泄,同时通过调节离子通道的活性来调节离子的分布。
3.2 激素调节植物在适应盐胁迫的过程中,可以调节激素信号通路,促进生长。
但是,另一方面,植物也可以通过调节激素水平来减缓生长,以避免盐胁迫造成的损伤。
3.3 抗氧化剂高盐环境会引起植物中ROS的积累,其中反应性氧化物会导致氧化胁迫。
为了对抗氧化胁迫,植物可以增加抗氧化剂的合成和活性,以减少ROS的积累和对细胞的损害。
3.4 转录调节植物响应盐胁迫过程涉及大量的基因表达变化。
为了适应高盐环境,植物会产生大量的调节因子来调控转录过程。
这些调控因子可以启动或抑制许多基因表达,包括抗氧化剂、离子调节、生长因子、细胞死亡等。
4. 结论植物在适应盐胁迫的过程中,通过调节离子吸收、激素调节、抗氧化剂和转录调节等多种机制,保持基本的生命活动,使细胞和器官得以正常发育和运作。
未来,随着对植物盐胁迫响应机理的深入了解和研究,我们可以更加有效地解决土壤盐化问题。
面对盐胁迫,植物如何应对?
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面对盐胁迫,植物如何应对?高盐是影响植物生长发育以及制约农作物生产的不利环境因子。
植物不能移动,在高盐等逆境胁迫下,不能选择逃避,必须主动应对适应。
下面是小编整理的关于植物应该如何面对盐的胁迫,欢迎阅读。
面对盐胁迫,植物如何应对?高盐是影响植物生长发育以及制约农作物生产的不利环境因子。
植物不能移动,在高盐等逆境胁迫下,不能选择逃避,必须主动应对适应。
植物在长期的适应及过程中,形成了自身的应对策略。
这里,为了更好地理解植物的应对策略,我们首先了解一下什么是盐胁迫?以及盐胁迫对植物的危害?盐胁迫是指土壤中的盐离子尤其是Na+、Cl-等离子的过度积累,影响了植物正常的生长发育。
盐胁迫通常对植物造成三个方面的危害:一、离子胁迫,土壤中高浓度的单一/几种离子会影响其他离子的吸收,影响了植物细胞的离子稳态;二、渗透胁迫,土壤中高浓度的盐离子会使水势降低,使植物吸水困难,会对植物造成渗透胁迫;三、次生伤害,当过多的盐离子进入植物体内,会影响酶的活性以及蛋白的功能等,干扰了植物正常的生命活动,使细胞内积累大量活性氧等有毒物质,对植物造成氧化胁迫、细胞膜系统损伤等次生伤害。
针对盐胁迫造成的以上方面的影响,植物形成了相应的应对策略。
为了应对离子胁迫,植物主要通过减少吸收、增加外排或将盐离子区隔化在液泡中,进而降低细胞质中的盐离子浓度;为了应对渗透胁迫,植物会主动增加渗透调节物质的合成。
人们发现,盐胁迫下,植物细胞内的可溶性糖、氨基酸、脯氨酸和甜菜碱等物质的含量升高,这些物质可以降低细胞的水势,增加细胞的吸水能力;为了应对次生伤害例如氧化胁迫,植物会调动细胞酶促和非酶促系统来清除积累的活性氧。
酶促系统包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、愈创木酚过氧化物酶(GPX)等。
SOD可以将超氧自由基转化成过氧化氢(H2O2),CAT、APX和GPX可以将H2O2代谢成H2O。
非酶促系统包括抗坏血酸(Ascorbic acid)、谷胱甘肽(GSH)和类胡萝卜素(carotenoids)等。
植物生理学名词
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1.光合作用-植物、藻类和某些细菌利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质(如葡萄糖)并释放氧气的过程。
2.呼吸作用-植物细胞消耗有机物质以产生能量(ATP)的过程,伴随着氧气的消耗和二氧化碳及水的生成。
3.蒸腾作用-植物体通过叶片气孔散发水分到大气中的过程,是植物体内水分循环和散热的重要途径。
4.植物激素-在植物体内自然产生的化学物质,调控植物生长发育、繁殖和对环境应答的各种生理过程,例如生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸和乙烯等。
5.细胞分裂素-一种促进细胞分裂和延缓衰老的植物激素。
6.生长素-对细胞伸长和器官分化具有重要作用的植物激素,主导茎尖生长和根部形态建成。
7.赤霉素-促进植物生长、开花、种子萌发和果实成熟的植物激素。
8.脱落酸-调控植物休眠、落叶和果实脱落的植物激素。
9.乙烯-主要参与植物成熟、衰老、果实落果及对环境胁迫响应的气体植物激素。
10.光周期-日照长度对植物生理活动影响的规律,决定植物开花或休眠等生命周期阶段转变的时间。
11.昼夜节律-植物体内生理活动随日夜交替而呈现的周期性变化。
12.叶绿体-植物细胞中进行光合作用的主要细胞器,含有叶绿素和其他光合色素。
13.线粒体-细胞的能量工厂,负责有氧呼吸过程,为植物细胞提供能量。
14.过氧化物酶体-参与细胞内过氧化氢分解及其他氧化反应的细胞器。
15.其他细胞器(如质体、高尔基体、内质网、液泡、细胞壁、原生质体等)在植物生理活动中也发挥着各自独特的作用,如结构支持、物质合成、分泌、储存、运输等。
16.气孔-叶片表皮上的微小开孔,由一对保卫细胞控制开闭,调节植物蒸腾和气体交换。
17.保卫细胞-控制气孔开放度的特殊细胞,通过细胞膨缩调节气孔大小。
18.蒸腾拉力-指因蒸腾作用导致水分从土壤经植物到达大气过程中形成的拉力,有助于植物根系吸收水分。
19.光合色素-吸收光能进行光合作用的色素,主要包含叶绿素和类胡萝卜素。
20.C3植物/C4植物/CAM植物-根据光合碳同化途径的不同分类,C3植物是最常见的一类,C4植物和CAM植物则具有较高的光合效率和适应高光照强度或干旱环境的能力。
盐胁迫对植物的影响教学文案

盐胁迫对植物的影响盐胁迫对植物的影响植物的抗盐性:我国长江以北以及沿海许多地区,土壤中盐碱含量往往过高,对植物造成危害。
这种由于土壤盐碱含量过高对植物造成的危害称为盐害,植物对盐害的适应能力叫抗盐性。
根据许多研究报道,土壤含盐量超过0.2%~0.25%时就会造成危害。
钠盐是形成盐分过多的主要盐类,习惯上把硫酸钠与碳酸钠含量较高的土壤叫盐土,但二者同时存在,不能绝对划分,实际上把盐分过多的土壤统称为碱土。
世界上盐碱土面积很大,估计占灌溉农田的1/3,约4×107ha,而且随着灌溉农业的发展,盐碱面积将继续扩大。
我国盐碱土主要分布于西北、华北、东北和海滨地区,盐碱土总面积约2~7×107ha,而且这些地区都属平原,盐地土层深厚,如能改良盐碱危害,发展农业的潜力很大,特别应值得重视。
土壤盐分过多对植物的危害:1.生理干旱:土壤中可溶性盐类过多,由于渗透势增高而使土壤水势降低,根据水从高水势向低水势流动的原理,根细胞的水势必须低于周围介质的水势才能吸水,所以土壤盐分愈多根吸水愈困难,甚至植株体内水分有外渗的危险。
因而盐害的通常表现实际上是旱害,尤其在大气相对湿度低的情况下,随蒸腾作用加强,盐害更为严重,一般作物在湿季耐盐性增强。
2.离子的毒害作用:在盐分过多的土壤中植物生长不良的原因,不完全是生理干旱或吸水困难,而是由于吸收某种盐类过多而排斥了对另一些营养元素的吸收,产生了类似单盐毒害的作用。
3.破坏正常代谢:盐分过多对光合作用、呼吸作用和蛋白质代谢影响很大。
盐分过多会抑制叶绿素生物合成和各种酶的产生,尤其是影响叶绿素-蛋白复合体的形成。
盐分过多还会使PEP羧化酶与RuBP羧化酶活性降低,使光呼吸加强。
生长在盐分过多的土壤中的作物(棉花、蚕豆、番茄等),其净光合速率一般低于淡土的植物,不过盐分过多对光合作用的影响是初期明显降低,而后又逐渐恢复,这似乎是一种适应性变化。
盐分过多对呼吸的影响,多数情况下表现为呼吸作用降低,也有些植物增加盐分具有提高呼吸的效应,如小麦的根。
盐胁迫对植物光合功能和生长发育的影响及其机制研究
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盐胁迫对植物光合功能和生长发育的影响及其机制研究盐胁迫是指在植物生长过程中,土壤中的盐分浓度超出了植物所能承受的范围,对植物的生长发育和生理代谢产生了不利影响。
盐胁迫对植物的生长发育和光合作用产生深刻影响,阻碍植物体内的能量合成和物质转运,导致植物的生长发育受到严重抑制。
本文将从盐胁迫对植物光合功能和生长发育的影响及其机制方面进行讨论。
一、盐胁迫对植物光合功能的影响盐胁迫会导致植物体内离子平衡紊乱,钾离子吸收不足,磷酸二氢根离子在植物体内积累过多,导致ATP合成障碍和光合活性下降,使植物体内的光合功能受到严重影响。
在光合作用过程中,植物通过叶绿体中的光合色素和光合复合物,将太阳能转化为化学能,从而合成ATP和NADPH,促进碳的固定和能量的存储。
然而,在盐胁迫的情况下,植物体内的盐浓度过高,导致光合色素和光合复合物的失活和损伤,阻碍光的吸收和传递,从而影响植物的光合作用。
二、盐胁迫对植物生长发育的影响盐胁迫影响植物生长发育的原因主要在于下列几个方面:1. 盐胁迫影响细胞壁的合成和分解,阻碍细胞伸长,导致细胞形态和组织结构的改变。
2. 盐胁迫引起离子平衡紊乱和毒害作用,在植物体内产生过多的游离基,导致植物细胞氧化损伤和细胞死亡。
3. 盐胁迫导致植物体内的Ca2+、Mg2+等离子外排,影响植物体内的物质代谢和酶的活性,从而对植物体内的生理代谢产生严重影响。
4. 盐胁迫导致植物体内水分失衡,抑制植物体内的蒸腾作用和水分吸收,从而导致植株的生长发育缓慢。
三、盐胁迫的机制研究在盐胁迫的研究中,最常研究的是盐浓度对植物生长发育和光合功能的影响及其机制。
在植物体内,钾离子和钠离子是两种重要的离子,在盐胁迫的过程中,可以通过调控这两种离子的吸收和转运,降低植物对盐分的敏感性,促进植物体内的生长和代谢。
除此之外,植物通过调节蛋白质和基因的表达,调节信号传递和代谢通路,降低植物体内游离基的累积和氧化损伤,提高植物体内的抗氧化能力和耐盐性,从而对抗盐胁迫。
植物盐胁迫响应及耐盐的分子机制
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渗透调节
植物通过积累可溶性物质如糖类、氨 基酸和无机离子等来调节渗透压,维 持水分平衡,以适应盐胁迫环境。
植物盐胁迫ห้องสมุดไป่ตู้生态影响
01
02
03
生物多样性减少
盐胁迫会导致植被退化, 生物多样性降低,影响生 态系统的稳定性和功能。
土壤质量下降
盐胁迫会导致土壤板结、 盐碱化,影响土壤质量, 降低土地生产力。
耐盐基因的克隆与功能分析
耐盐基因的克隆
通过基因组学和分子生物学技术,克隆 出植物中的耐盐基因,为进一步研究其 功能奠定基础。
VS
耐盐基因的功能分析
通过基因敲除或过表达技术,研究耐盐基 因在植物耐盐过程中的作用,揭示其功能 和作用机制。
耐盐基因的转基因技术
转基因技术的原理
利用转基因技术将耐盐基因导入到植物细胞 中,使其在植物体内稳定表达,以提高植物 的耐盐性。
植物盐胁迫响应及耐 盐的分子机制
目录
• 植物盐胁迫响应概述 • 植物耐盐的分子机制 • 植物盐胁迫响应的信号转导途径 • 植物耐盐性的遗传改良与育种 • 植物耐盐性的应用前景与挑战
01
植物盐胁迫响应概述
植物盐胁迫的定义与分类
定义
植物盐胁迫是指土壤中盐分过多对植 物生长和发育造成的不利影响。
分类
03
植物盐胁迫响应的信号转 导途径
植物激素在盐胁迫响应中的作用
脱落酸(ABA)
在盐胁迫下,ABA的合成和信号 转导途径被激活,诱导植物产生 适应性反应,如关闭气孔、增加 根系生长等。
细胞分裂素(CTK)
CTK通过与ABA协同作用,促进 植物在盐胁迫下的生长和存活, 维持细胞膜的稳定性。
其他激素
盐胁迫saltstrees及其生理2
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膨压大小 壁松弛 胞内溶质不断积累
壁松弛基础: 壁多糖裂解,IAA或酸诱导木葡聚糖和果胶多
聚体降解,加速生长。
NaCl抑制葡萄糖合成壁多糖,降低胞壁多糖 含量,增加壁蛋白和芳香族化合物含量(阿魏酸 含量最高--与壁延伸有关)。
阿魏酸单体由细胞壁中的过氧化物酶催化 , 在多糖链间形成二阿魏酸桥交联。
2)能量消耗 逆境生长需额外耗能
盐诱导维持呼吸--maintenance respiration ,Rm 包括合成有机渗透溶质、 离子主动吸收运输、 区域化分配、 以及盐诱导的代谢变化所消耗的能量。
Rm = 非盐胁迫下基础维持呼吸 + 盐诱导维持呼吸
植物盐诱导Rm峰值---出现早晚决定于植物耐盐性
分布为上重下轻
盐
沼泽盐土:呈零星分布(半漠境和漠境边缘)
土
特点:矿质化度更高,表层盐结壳,含盐量35~75%
洪积盐土:新疆天山南麓部分洪积扇和阶地上 特点:地面径流带来盐分(NaCI为主),2个以上积盐层
残余盐土:西北漠境和半漠境地区
碱化盐土:部分平原,盆地内河流冲击形成 特点:碳酸钠量高
草甸碱土:干旱和半干旱地区,分两个土属
较长期盐胁迫-- 叶肉导度和光合面积下降(主因) 叶肉阻力增加原因----离子浓度增加 盐胁迫下叶片Na+ , Cl-浓度过高,虽K+, Ca2+含量下降,但 阳离子总量明显升高 。
Cl- 浓度与光合抑制相关关系 R2 =0.92427 减少盐离子(Cl-)在光合细胞中积累,有利于提高植物 耐盐性
耐盐大麦:Cl-累积在叶鞘,不在叶片(表皮>叶肉), Na+分配不均一性没有Cl- 明显 (选择吸收运输Na, K,减 轻对地上部伤害)
盐胁迫对植物的影响及植物耐盐机理研究进展
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盐胁迫对植物的影响及植物耐盐机理研究进展盐胁迫是目前全球面临的严峻环境问题之一,盐胁迫不仅影响着土壤质量,也对植物生长、发育和产量造成严重影响。
因此,研究盐胁迫对植物的影响及植物耐盐机理十分重要。
本文从盐胁迫的影响、植物耐盐机理和研究进展三个方面进行探讨。
一、盐胁迫对植物的影响盐胁迫作为植物的非生物胁迫之一,其影响主要体现在以下几个方面:(1)渗透调节失衡:盐分通过渗透进入植物细胞内,使细胞外液体渗透压增大,导致细胞内渗透调节失衡,细胞脱水、膜破裂等问题。
(2)离子平衡失调:盐分进入植物细胞内后,会与细胞内离子平衡相互作用,使得细胞内外离子浓度差增大,导致离子平衡失调,影响植物正常生长和发育。
(3)氧化还原反应失衡:盐胁迫还会影响植物内源物质的代谢,导致氧化还原反应失衡,从而影响 ATP 合成,进一步影响植物的生长和发育。
二、植物耐盐机理为了适应盐胁迫环境,植物通过多种途径形成了多种耐盐机理:(1)渗透调节机理:植物可通过调整细胞渗透调节物质的合成和运输,维持细胞内渗透平衡,从而维持细胞的稳定。
(2)离子平衡机理:植物通过 Na+/H+ 抗端转运蛋白和 K+/Na+ 抗端转运蛋白等蛋白质的参与,将外界过量的 Na+ 积累在细胞外,同时提高细胞内 Na+ 浓度,从而维持细胞内的 K+/Na+ 平衡。
(3)氧化还原机理:植物可通过积累可溶性蛋白和多酚类物质等物质,增强植物对氧化应激的抵抗能力,维持氧化还原反应平衡。
(4)代谢调节机理:植物在发生盐胁迫后会调节内源物质的代谢过程,从而维持体内能量代谢平衡,保护细胞组织。
(5)基因调控机理:植物可通过启动一系列耐盐基因的表达,促进新生物质合成,提高植物抵御盐胁迫的能力。
三、研究进展随着基因组学和转录组学等现代分子生物学技术的应用,越来越多的植物耐盐基因得以鉴定。
同时,结合生理学、生物化学和分子生物学等多学科的方法,对植物耐盐机理的探究也日益深入。
目前,植物耐盐机理的研究存在一些难点,如盐胁迫条件的确定、不同作物品种的差异性等问题。
高级植物生理学04盐胁迫及其它

高级植物生理学04盐胁迫及其它盐胁迫全世界约有1/3的盐渍化土壤,我国约有250 多万公顷的各种盐渍土壤,主要分布在沿海地区或内陆新疆、甘肃等西北干旱、半干旱地区。
随着工业污染加剧、灌溉农业的发展和化肥使用不当等原因, 次生盐碱化土壤面积有不断加剧的趋势。
这些地区由于土壤中含有较多的盐类植物常受盐害而不能正常生长和存活,给农业生产造成重大损失。
植物耐盐机理和耐盐作物品种的培育已成为当前的研究热点之一。
综合治理盐渍土、提高植物的耐盐性、开发利用盐水资源已成为未来农业发展及环境治理所亟待解决的问题。
钠盐是形成盐分过多的主要盐类,NaCl和Na2SO4含量较多称为盐土,Na2CO3与NaHCO3含量过多称为碱土。
自然界这两种情况常常同时出现统称为盐碱土。
一、盐胁迫对植物的伤害机理盐害包括原初盐害和次生盐害。
原初盐害是指盐离子的直接作用,对细胞膜的伤害极大;次生盐害是指盐离子的间接作用导致渗透胁迫,从而造成水分和营养的亏缺。
1、生理干旱。
土壤盐分过多使植物根际土壤溶液渗透势降低,植物要吸收水分必须形成一个比土壤溶液更低的水势,否则植物将受到与水分胁迫相类似的危害,处于生理干旱状态。
如一般植物在土壤盐分超过0. 2 %~0.5 %时出现吸水困难,盐分高于0. 4 %时植物体内水分易外渗,生长速率显著下降,甚至导致植物死亡。
2、直接盐害。
(1)细胞内许多酶只能在很窄的离子浓度范围内才有活性,从而导致酶的变性和失活,以致于影响了植物正常的生理功能和代谢。
高浓度盐分影响原生质膜,改变其透性,盐分胁迫对植物的伤害作用,在很大程度上是通过破坏生物膜的生理功能引起的。
盐胁迫还可影响膜的组分用NaCl 和NaCO3溶液处理玉米幼苗发现膜脂中不饱和脂肪酸指数降低,饱和脂肪酸指数相对增多,这也证明了盐离子能影响膜脂成分的组成。
(2)植物吸收某种盐类过多而排斥了对另一些营养元素的吸收,导致不平衡吸收,产生单盐毒害作用,还造成营养胁迫。
盐胁迫对作物生长和发育的影响及其分子机制研究
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盐胁迫对作物生长和发育的影响及其分子机制研究随着全球气候变化,土壤的盐渍化日益严重,给作物生长和发育带来了巨大挑战。
盐胁迫是指土壤中盐分含量过高,对作物根系和整个植株都产生剧烈的不良影响。
在这种情况下,作物的生长受到限制,导致产量大幅下降。
因此,对盐胁迫的分子机制和抗盐性研究越来越受到关注。
盐胁迫的影响盐胁迫通常会导致根系发育异常、植株体积减小、叶面萎蔫、导致植被稀疏,并降低气孔的密度。
这些变化都会导致作物的光合动力受到损害,使植物的代谢过程受到严重影响。
此外,盐胁迫还会使作物缺乏水分,导致水分胁迫现象。
盐胁迫对作物生长和发育的影响取决于多个因素,例如盐胁迫持续时间、土壤盐分浓度、作物品种以及环境因素等。
较高的温度和较小的湿度也会导致盐胁迫的情况更加危险。
盐胁迫的分子机制盐胁迫的分子机制是多方面的,涉及到细胞膜通透性、酶活性、水分代谢和生长素合成等多个方面。
以下是一些你需要知道的分子机制。
1、细胞膜的通透性盐胁迫导致植物细胞膜的通透性变得不稳定。
这通常会导致细胞渗透调节的失衡。
在这种情况下,植物细胞内和外部的离子浓度出现关于植物细胞膜的不同,从而扰乱了细胞膜的结构和功能。
这种情况会影响植物的光合作用,导致烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADPH)和腺苷二磷酸(ATP)的产量减少,从而降低了作物的生长速度。
2、酶活性盐胁迫会导致多个酶活性的下降,例如超氧化物歧化酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化酶和过氧化氢酶等。
这会导致细胞中的氧化应激反应加剧,以及细胞膜上超氧化物根和羟自由基等的聚集,从而导致细胞膜的受损。
3、水分代谢盐胁迫会导致植物缺乏水分,这对植物的生长和发育非常不利。
在盐胁迫情况下,植物体积缩小、叶面积减少。
这会影响植物的水分流失速度,降低植物叶面的水分保持能力。
因此,盐胁迫会导致植物的水分状态不稳定,难以满足生长发育的需要。
4、生长素合成盐胁迫会导致植物体内生长素含量的下降。
这主要是因为盐对植物中生长素代谢途径起到了负面的影响。
植物盐胁迫响应及耐盐的分子机制 ppt课件
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盐胁迫使植物体内积累有毒的代谢产物
PPT课件
8
1.2、次生伤害
(1)水分亏缺
土壤盐分过多使植物根际土壤溶液渗透势降低,使植 物处于水逆境,导致吸水困难,处于生理干旱状态。 一般植物在土壤盐分超过0.2%~0.5%时出现吸水困难, 盐分高于0.4%时植物体内水分易外渗,生长速率显著 下降,甚至导致植物死亡
• 此外,外源钙在减缓盐胁迫方面、促进植株生长方 面有着非常重 要的作用 。
PPT课件
22
2. 7 改变基因表达
• 在盐胁迫下, 植物体通过信号转导, 启动或关闭某些 胁迫相关基因, 使这些基因在不同的时间、 空间协调 表达, 来减轻胁迫造成的毒害。
• 植物在应对逆境胁迫时, 根系表皮和皮层细胞膜上的 受体蛋白首先感知胁迫信号, 并通过第二信使将信号 传递到不同的细胞和细胞的不同层面, 激活相关的蛋 白激酶。这些激酶或直接靶向胁迫应答基因, 上调或 抑制其表达; 或通过激活或抑制一些转录因子的表达 来实现对下游胁迫应答效应基因的调控。
( 6) 分泌到叶的表面 PPT课件
13
2. 2 合成和积累渗透保护物质
• 植物在胞质中合成和积累渗透保护物质, 有利于对抗 由于 Na+积累造成的渗透胁迫,这些积累在胞质中的 物质既能维持胞质渗透势, 又能保持蛋白质空间结构、 清除细胞内活性氧。
PPT课件
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2.2.1 脯氨酸 • 许多植物在正常条件下,体内游离脯氨酸含量低,但
植物盐胁迫响应及耐盐的分子机制
PPT课件
1
目录
1 植物与盐胁迫
2 植物耐盐的分子机制
3 提高植物抗盐性的途径
PPT课件
2
聚盐植物
PPT课件
植物盐胁迫----非生物胁迫PPT课件
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9
6、对抗氧化酶的影响
植物体内 SOD 等酶的活性与植物的抗氧化胁迫能力呈 正相关,而且在盐分胁迫下, 盐生植物与非盐生植物相比, 其 SOD、POD 、CAT 活性更高, 因而更能有效地清除活性 氧, 防止膜脂过氧化。
7、对个体发育的影响
总的特征是抑制植物组织和器官的生长和分化,提早植 物的发育过程。
国等,2012)。
.
4
盐渍化土壤的形成
盐渍土(soilsalinization) 是指土壤底层或地下水的盐
分随毛管水上升到地表,水 分蒸发后,使盐分积累在表 层土壤中的过程。
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5
中国土壤酸碱度分布图
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6
部分植物适宜的pH范围
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7
二、盐胁迫对植物的影响
植物生长在高盐环境下,受到高渗透势的影响称为盐胁 迫,危害植物的正常生长,也称为盐害。
性,包括对渗透胁迫的忍耐和对离子胁迫的忍耐。
渗透调节的方式:可以通过合成无毒的有机物质脯氨酸、 甜菜碱、 可溶性糖、有机酸等。
离子区域化:盐生植物一般将无机离子通过跨膜运输转入 液泡中而与细胞质隔离开,不但降低了整个细胞的渗透势, 而且使细胞质免受毒害。非盐生植物尽量减少对有害盐离 子的吸收,同时将吸收的盐离子输送到老的组织,以牺牲 这些组织为代价,保护幼嫩组织。
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8
3、光合作用
盐胁迫对盐生植物和非盐生植物的光合作用都是抑制 的,并且降低程度与盐浓度呈正相关。
4、蛋白质合成
盐分过多抑制蛋白质合成促进其分解,抑制合成的直 接原因可能是时由于破坏了氨基酸的合成。
5、有毒物质
盐胁迫使植物体内积累有毒的代谢产物,如蛋白质分 解的产物游离的氨基酸、胺、氨的积累,致使植物叶片生 长不良,抑制根系生长,组织变黑坏死等。
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盐胁迫全世界约有1/3的盐渍化土壤,我国约有250 多万公顷的各种盐渍土壤,主要分布在沿海地区或内陆新疆、甘肃等西北干旱、半干旱地区。
随着工业污染加剧、灌溉农业的发展和化肥使用不当等原因, 次生盐碱化土壤面积有不断加剧的趋势。
这些地区由于土壤中含有较多的盐类植物常受盐害而不能正常生长和存活,给农业生产造成重大损失。
植物耐盐机理和耐盐作物品种的培育已成为当前的研究热点之一。
综合治理盐渍土、提高植物的耐盐性、开发利用盐水资源已成为未来农业发展及环境治理所亟待解决的问题。
钠盐是形成盐分过多的主要盐类,NaCl和Na2SO4含量较多称为盐土,Na2CO3与NaHCO3含量过多称为碱土。
自然界这两种情况常常同时出现统称为盐碱土。
一、盐胁迫对植物的伤害机理盐害包括原初盐害和次生盐害。
原初盐害是指盐离子的直接作用,对细胞膜的伤害极大;次生盐害是指盐离子的间接作用导致渗透胁迫,从而造成水分和营养的亏缺。
1、生理干旱。
土壤盐分过多使植物根际土壤溶液渗透势降低,植物要吸收水分必须形成一个比土壤溶液更低的水势,否则植物将受到与水分胁迫相类似的危害,处于生理干旱状态。
如一般植物在土壤盐分超过0. 2 %~0.5 %时出现吸水困难,盐分高于0. 4 %时植物体内水分易外渗,生长速率显著下降,甚至导致植物死亡。
2、直接盐害。
(1)细胞内许多酶只能在很窄的离子浓度范围内才有活性,从而导致酶的变性和失活,以致于影响了植物正常的生理功能和代谢。
高浓度盐分影响原生质膜,改变其透性,盐分胁迫对植物的伤害作用,在很大程度上是通过破坏生物膜的生理功能引起的。
盐胁迫还可影响膜的组分用NaCl 和NaCO3溶液处理玉米幼苗发现膜脂中不饱和脂肪酸指数降低,饱和脂肪酸指数相对增多,这也证明了盐离子能影响膜脂成分的组成。
(2)植物吸收某种盐类过多而排斥了对另一些营养元素的吸收,导致不平衡吸收,产生单盐毒害作用,还造成营养胁迫。
如Na+浓度过高时,减少对K+的吸收,同时也易发生PO43-和Ca2+的缺乏症,盐胁迫下造成养分不平衡的另一方面在于Cl-抑制植物对NO3-及H2PO4 -的吸收。
3、光合作用。
众多实验证明,盐分胁迫对盐生植物和非盐生植物的光合作用都是抑制的,并且降低程度与盐浓度呈正相关。
(1)盐胁迫使叶绿体中类囊体膜成分与超微结构发生改变(2)盐胁迫对光能吸收和转换的影响(3)盐胁迫对电子传递的影响随着盐浓度的提高PSⅡ电子传递速度明显下降能与盐胁迫损害了PSⅡ氧化侧的放氧复合物的功能,使它向PSⅡ反应中心提供的电子数量减少,阻断了PSⅡ还原侧从QA 向QB 的电子传递。
(4)盐胁迫对光合碳同化的影响光合作用碳同化过程中最重要的酶1,5—二磷酸核酮糖羧化酶(RUBPCase),在盐胁迫下会使RUBPCase 的活性和含量降低,结果酶的羧化效率下降,导致植物固定CO2 的能力减弱,与此同时,RUBPCase 还限制RUBP 和无机磷(Pi)的再生,而这两种物质再生能力的大小对C3 循环至关重要。
此外,盐胁迫还会降低磷酸甘油酸、磷酸三糖和磷酸甘油醛的含量。
这些物质均是C3循环的中间产物,其含量减少不利于碳同化的正常运转,从而进一步限制植物对CO2的作用。
4、呼吸作用。
关于盐胁迫对呼吸作用效应的实验结果大多数是矛盾的,有人认为盐分胁迫抑制植物呼吸作用,发现盐胁迫抑制小麦、绿豆、棉花等植物的呼吸作用;有的作者认为盐胁迫可以促进植物的呼吸作用。
一般来说,低盐时植物吸收受到促进,而高盐时受到抑制。
盐分过多时总的趋势是呼吸消耗量多,净光合生产率低,不利于植物生长。
5、蛋白质合成。
盐分过多对蛋白质代谢影响比较明显,抑制合成促进分解,抑制蛋白质合成的直接原因可能是由于破坏了氨基酸的合成,蚕豆在盐胁迫下叶内半胱氨酸和蛋氨酸合成减少,从而使蛋白质含量减少。
6、有毒物质。
盐胁迫使植物体内积累有毒的代谢产物,如蛋白质分解的产物游离的氨基酸、胺、氨等的积累,这些物质对植物有毒害作用,致使植物叶片生长不良,抑制根系生长,组织变黑坏死等。
毒素积累是盐害的重要原因。
7、植物体内活性氧代谢系统的平衡受到破坏。
体内积累较多的活性氧活性氧清除剂的结构活性受到破坏,含量降低, 导致植物清除活性氧的防御能力下降,膜脂过氧化或脱脂导致膜的完整性被破坏, 差别透性丧失, 电解质及某些小分子有机物大量渗漏, 细胞物质交换平衡破坏8、盐分对植物个体发育的影响总的特征是抑制植物组织和器官的生长和分化,提早植物的发育进程。
小麦长时间处于盐胁迫下,其叶片的面积缩小,分蘖数和籽粒数减少,影响了小麦的产量。
二、植物的耐盐机理:耐盐是指通过生理或代谢过程来适应细胞内的高盐环境1、植物的避盐机理:主要是通过降低盐分在体内的积累来躲避盐害的发生。
避盐方式主要分三种:稀盐、泌盐和拒盐。
(1)稀盐作用:盐生植物将吸入茎和叶的盐类,借体内肉质化的结构,将盐稀释,减低其盐离子的危害,盐愈多,肉质化愈增加。
非盐生植物通过快速生长进行稀盐,有些非盐生植物不断进行营养性生长,使有机物质、胁变数量和植物体积增加的速度远远超过离子的摄入速度,结果植物体虽吸入一定量的盐离子,但其浓度却有一定程度的降低。
(2)泌盐作用:盐生植物吸收了盐分,但并不在体内积存,而是通过特异机构(盐腺和盐毛等)主动地排泄到茎叶表面,而后雨水冲刷、风吹、昆虫粘附等方式脱落,从而降低植物体内的盐分,这是盐生植物最常用的形式,如柽柳( Tamari x sp) 和匙叶草( Statica sp) 等。
非盐生植物没有盐腺结构,不能通过盐腺进行泌盐。
有的植物可通过自由吐水将盐分排出体外。
(3)拒盐作用:盐生植物的拒盐作用是依靠其对盐的不透性,阻止盐分进入植物体或进入植物体内进行重新分配。
非盐生植物的拒盐作用除了依靠质膜对盐的不透性或利用其他方式阻止盐分向地上部分转移外,其根部的根茎木质薄壁细胞及叶片薄壁细胞会分化成传递细胞,前者可从木质部导管中重新吸收Na+运回根部,后者可将Na+随营养物质运到根部即“脉内再循环”。
2、植物的耐盐机理:耐盐主要是指植物对盐分胁迫的忍耐性,其中包括对渗透胁迫的忍耐和对离子胁迫的忍耐。
(1)离子区域化:盐生植物一般将无机离子通过跨膜运输转入液泡中而与细胞质隔离开,这样不但降低了整个细胞的渗透势,而且使细胞质免受离子的毒害。
非盐生植物尽量减少对有害盐离子的吸收,同时将吸收的盐离子输送到老的组织,在此作为盐离子的储存库,以牺牲这些组织为代价,保护幼嫩组织。
区隔化作用是由基因控制的, 同时也受细胞质中的渗透调节物质和某些激素的影响。
用于分析区隔化的技术有3 种: ①X-ray 微区分析;②核磁共振;③形态解剖。
(2)渗透调节:渗透调节是盐生植物和非盐生植物适应盐胁迫的主要生理机制之一。
渗透调节的方式主要有两种,一是吸收和积累无机盐离子,二是合成无毒的有机物质,如脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖、有机酸等。
正常情况下,大多数植物细胞积累K+而排除Na +。
植物细胞膜上至少存在2 种不同的钾吸收系统低亲和K+吸收系统和高亲和K+吸收系统。
低亲和K+吸收系统是一个K+通道,只能顺浓度梯度由高向低运输K+,高亲和K+吸收系统则含有一个K+—H+同向运输装置,由于和质子电化学梯度紧密偶联并由此获得能量,可以逆着浓度梯度由低向高运输K+。
在受到盐胁迫时,K+的吸收由低亲和K+吸收系统转为由高亲和K+吸收系统,增强植物对K+的吸收并减少对Na +的吸收。
水孔蛋白的调节作用质膜上存在一种水孔蛋白(aquaporin) ,这种蛋白可以在膜上形成通道而让水分子线形通过。
水孔蛋白是一类膜内嵌蛋白(membrane intrinsic protein,MIP) ,包括液泡膜内嵌蛋白(tonoplast intrinsic protein,TIP) 和质膜内嵌蛋白(plasma intrinsic protein,PIP) 2 类。
植物水孔蛋白的功能包括:促进水的长距离运输;促进细胞内外的跨膜水运输;调节细胞的胀缩及运输其他小分子物质。
水孔蛋白的调控主要有3 种:水孔蛋白在特定组织与细胞表达,这是调节功能的最直接方式;改变水孔蛋白的含量;调节水孔蛋白的活性。
(3)维持膜结构的完整性保护酶活性和活性氧清除剂含量。
(4)通过代谢产物与盐类结合,减少游离离子对原生质的破坏作用。
如细胞内广泛存在的清蛋白,它能提高亲水胶体对盐凝固作用的抵抗力,从而避免了原生质受电解质影响而凝固。
有机物、多肽等。
(5)消除盐对酶或代谢产生的毒害作用很多抗盐植物的某些酶活性要求有高盐环境,如玉米幼苗用NaCl 处理时可提高过氧化物酶活性,大麦幼苗在盐渍条件下仍保持丙酮酸激酶的活性,但不耐盐的植物则缺乏这种特性。
(6)激素调控激素可提高植物的抗盐性, 抵消盐分胁迫, 促进植物生长。
ABA在植物对外界逆境的感受及其信号传导中起着关键的作用。
植物首先诱导合成了ABA,而ABA又诱导了许多抗盐基因的表达。
在盐胁迫下,ABA 在细胞中的含量增加,从而促进气孔关闭以减少因蒸发作用而造成的水分的损失。
(7)胁迫信号的感知和传导。
SOS (salt overly sensitive) 信号传导途径是与植物耐盐性相关的信号传导途径之一。
Wu 等在通过快中子或T-DNA 插入突变方法得到了大约250 000 株拟南芥,然后在含NaCl 的培养基上筛选,获得了40 多个SOS 突变体,通过对这些SOS 突变体进行等位性检测,定义了5 个耐盐性基因:SOS1, SOS2, SOS3, SOS4, SOS5。
SOSI 基因被认为是植物耐盐性的一个必需基因,位于第二条染色体上。
与盐胁迫有关的信号主要有Ca2+ / CaM、ABA、H2O2 等。
H2O2在植物逆境生理中可能起到信号分子的作用。
人们首先发现O·2可以通过影响脂膜流动性而促进气孔的关闭;外源低浓度H2O2处理可引起细胞游离Ca2+浓度增加,启动Ca 信使系统,从而导致气孔关闭。
ABA可以诱导H2O2的产生,同时在ABA 诱导的气孔关闭过程中也发现了过氧化氢酶相关基因的表达,这说明H2O2可能是信号传导链的一个中间环节。
(8)改变代谢途径在盐分胁迫下,植物的代谢就会受到干扰而发生紊乱,而一些盐生植物则能够通过改变其自身的代谢途径而适应高盐分的生境. 一些盐生植物如獐毛,在盐渍条件下,其代谢途径可由C3 途径改变为C4 途径,增强了光合作用,日中花也是如此,在低盐下其代谢是C3途径,转到高盐条件下其光合途径转向CAM 途径. 这种转变的机理,赵可夫认为主要是Cl-活化细胞中PEP 羧化酶而抑制了RUBP 羧化酶所导致的。
三、提高耐盐性的途径1、对盐渍进行土壤改良,是一项长期、重要而艰巨的工程,而且成本昂贵。