关于如何提高植物耐盐性措施的探讨

关于如何提高植物耐盐性措施的探讨

摘要:本文阐述了盐胁迫下植物的生理生化反应机理和植物耐盐的生物学机理,以及提高植物耐盐性的途径。

关键词:盐害耐盐性盐适应性

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重要课题。因此,了解盐害对植物的伤害,研究植物的盐适应生理是很有必要的。

1盐害对植物的伤害

土壤中盐分过多对植物生长发育产生的危害称为盐害。植物对盐分过多的适应性称为抗盐性。植物发生盐害的机理是:生理干旱、离子比例失调、抑制植物细胞呼吸、光合作用降低、蛋白质合成受阻、有毒物质积累。

2 植物的盐适应及抗盐机理

土壤中盐分过多对植物生长发育产生的危害称为盐害。植物对盐分过多的适应性称为抗盐性。植物的抗盐机制分为避盐和耐盐。

2.1 植物的避盐机理

有些植物通过某种途径或方式避免体内的盐分含量升高,以避免伤害,这种抗盐方式称为避盐。避盐又分为三种,拒盐、泌盐和稀盐。

①拒盐:一些植物的根对某些盐离子的透性很小,在一定浓度的盐分范围内,根本不吸收或很少吸收盐分,从而“拒绝”一部分离子进入细胞。另外,植物根部能向土壤分泌根系分泌物,主要成分为有机酸和氨基酸类,它们能与土壤溶液中的某些离子起鳌合或络合作用,所以在一定范围内能减少对这些离子的吸收。植物的拒盐是一个被动的过程。

②泌盐:指植物将吸收的盐分主动排泄到茎叶的表面,而后被雨水冲刷脱落,

防止过多盐分在体内的积累。泌盐也称为排盐。盐生植物排盐主要通过盐腺(salt gland),如玉米和高粱等作物都有排盐作用。有的植物可通过吐水将盐分排出体外。

③稀盐:指植物通过加快吸收水分或加快生长速率来稀释细胞内盐分的浓度。如肉质化的植物靠细胞内大量贮水来冲淡盐的浓度。植物吸收盐离子的同时,通过叶片或者茎部不断的肉质化,形成发达薄壁的组织,贮存大量的水分,使得进入植物体内的盐分被稀释,盐离子始终保持在较低浓度水平。

2.2 植物的耐盐机理

植物通过生理过程或代谢反应的改变来适应细胞内的高盐环境称为耐盐,这对盐生植物与非盐生植物的抗盐能力都有特别重要的意义。耐盐的主要方式是将植物体内吸收的盐分转移到液泡中,这可降低原生质中的盐分浓度,又降低细胞的渗透势,增大吸水能力,克服土壤低水势造成的吸水困难。耐性机理如下:

①渗透调节:盐胁迫下,由于外界渗透势较低,植物细胞会发生水分亏缺现象。为避免这种伤害,在盐胁迫下,植物细胞内会积累一些可溶性的渗调物质,如可溶性糖、甜菜碱和脯氨酸等来降低细胞的渗透势,以保证逆境条件下水分的正常供应,防止细胞脱水。

②营养元素平衡:有些植物在盐渍时能增加对K+的吸收,有的蓝绿藻能随Na+供应的增加而加大对N素的吸收,所以它们在盐胁迫下能较好地保持体内营养元素的平衡,防止某种离子过多造成的危害。

③改变代谢类型:盐胁迫对植物的直接效应是水分亏缺和离子胁迫。一些盐生植物和甜土植物具有一定的代谢调节能力以适应这些胁迫。

④具有解毒作用:有些植物在盐渍环境下形成二胺氧化酶以分解有毒的二胺化合物,如腐胺、尸胺等,防止其毒害作用。

⑤维护膜系统的完整性:在盐分胁迫下,细胞质膜首先受到盐离子胁迫影响而受到损伤,使膜透性增大,细胞可溶性内含物质大量外渗,外界的Na+和Cl-等盐离子大量进入细胞,导致细胞伤害。耐盐性强的植物细胞膜具有较强的稳定性,从而减小或完全排除盐胁迫对质膜损伤。

⑥增强活性氧清除能力:在盐胁迫下,在植物体内会积累活性氧,耐盐性强的植物具有较强的清除活性氧酶活性和较高含量的抗氧化物质。

3提高植物耐盐性的途径

通过育种手段或转基因技术培育耐盐新品种是提高植物抗盐能力的有效手段。此外,植物还可以通过耐盐锻炼、使用生长调节剂和改造盐碱土等措施来提高植物的耐盐性。

①耐盐锻炼:将种子放在一定浓度的盐溶液中吸水膨胀,然后再播种萌发,可提高作物生育期间的耐盐能力。如棉花和玉米种子用3%NaCl溶液预浸1h,可增强其耐盐力。

②使用植物激素:一些天然植物激素与植物的抗盐性有一定的关系。用IAA 处理小麦种子,可以抵消Na2SO4抑制小麦根系生长的作用;IAA能降低玉米根系对Na+的吸收能力。用低浓度的ABA处理细胞,能改善细胞对盐的适应能力,减少蒸腾作用和盐的被动吸收,提高作物的抗盐能力。

③选育抗盐性品种:利用杂交育种和分子育种方法,选育抗盐品种、利用离体组织和细胞培养技术筛选鉴定耐盐种质。抗盐能力因种而异,抗盐性最普遍的生理指标是原生质对盐的透性,抗盐性强的植物原生质膜具有很低的透性,在同种盐渍条件下,吸收盐类明显少于抗盐弱的品种,在一定程度上加强了拒盐的作用。

4 植物耐盐性的研究前景

植物的耐盐性是一个十分复杂的数量性状,其耐盐机制涉及从植株到器官、组织、生理生化直至分子的各个水平。尽管研究者已从不同侧面开展了大量研究,但由于其机制十分复杂,植物抗盐中的许多重要问题仍有待探索。例如,植物抗盐的关键因子仍未找到;植物耐盐的分子机制并不十分清楚;虽然有许多植物进行了耐盐基因的转化,但转化植株耐盐性提高有限,离生产应用还有一定距离。随着突变体筛选、分子生物学研究手段及基因工程技术在植物耐盐研究中的广泛应用,人们对植物耐盐机制的了解将更深入;同时,将获得更多的耐盐突变体和耐盐转基因植物,并最终培育出能用于生产的耐盐作物品种,从而推动我国和世界盐碱地及次生盐碱地的开发利用。

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