盐胁迫对玉米幼苗的伤害与盐导致的渗透胁迫的关系

马东方;朱建军

【摘 要】[ Objective ] The research aimed to analyze the relationship between the injuries in maize seedlings induced by varied short-term salinity and the intensity of the osmotic stresses from salt. [Method] Maize seedlings (Zea mays L. var Huanong 5)were take as model plants and treated with NaCl solutions of 0 (control) , 50, 100, 150, 200 and 300 mmol/L, respectively. All parameters were measured 24 hours after the salt treatment with subsequent measurements of 5 consecutive days. [Result] Under mild salt stress, the physiological indices (relative water content, water potential, the osmotic potentials of leaves and roots) didn' t show significant change compared with the control. Apparent water deficit appeared in the seedlings when salt stress reached 150 mmol/L. The chlorophyll content in leaves changed in accordance with the tissue water content in the seedlings and showed significant decline when salt stress reached 150 mmol/L, while significant change in the phot-osystem II occurred when salt stress reached 300 mmol/L. [ Conclusion ] Mild stress didn' t significantly affect the water uptake in Huanong 5 maize seedlings. The physiological threshold of salt stress was about 150m mmol/L, indicated by the decline of the various physiological indices and the decline of chlorophyll content in leaves. The photosystem II showed higer resistance to salt stress with a threshold of 300 mmol/L when significant injury appeared.%[目的]分析不同浓度的短期盐胁迫对玉米幼苗的生理伤害与盐

导致的渗透胁迫的关系.[方法]以华农5号玉米为模式植物,设置5个盐浓度梯度(50、100、150、200、300 mmol/L),以0 mmol/L浓度处理作为对照,处理24h之后开始测量各项生理指标,连续测量5d.[结果]在低浓度盐胁迫下,玉米幼苗的各项生理指标与对照相比并没有明显的下降.当盐浓度达到150 mmol/L时,玉米幼苗出现严重的水分亏缺.玉米叶片叶绿素含量与幼苗水分含量变化基本一致,叶绿素含量在盐浓度达到150 mmol/L时出现明显下降.光系统Ⅱ的明显变化则出现在300 mmol/L盐处理组.[结论]低盐胁迫对玉米水分吸收的影响不大.玉米幼苗对盐的耐受浓度在150mmol/L左右,盐浓度达到150 mmol/L时幼苗开始出现明显的胁迫特征,各种水分生理指标下降,叶绿素含量降低.光系统Ⅱ耐盐能力较强,对盐的耐受浓度高达200 mmol/L,在盐浓度达到300 mmol/L时才出现明显伤害. 【期刊名称】《安徽农业科学》 【年(卷),期】2012(040)034 【总页数】3页(P16518-16520)

【关键词】玉米;盐胁迫;水分生理;叶绿素含量;光系统Ⅱ 【作 者】马东方;朱建军

【作者单位】鲁东大学生命科学学院,山东烟台 264025;鲁东大学生命科学学院,山东烟台 264025 【正文语种】中 文 【中图分类】S513

随着全球环境污染的加剧，盐碱地面积的逐渐扩大，盐胁迫成为影响农作物产量的

主要因素之一［1－3］。植物在生长发育过程中过量的吸收盐分会通过渗透胁迫、离子失衡和离子毒害［4－5］等影响植物的代谢过程。而盐度过大产生的渗透胁迫，易引起植物体内的水分亏缺［6］。渗透胁迫下的水分供应对于细胞的正常生长代谢过程是非常重要的［1］。植物的很多代谢过程如光合作用、呼吸作用等都与水分含量有着密切关系。水分不仅可以作为代谢过程的反应物，而且是代谢反应的介质［7－8］。水分的亏缺会导致叶绿素含量的下降以及光合速率的降低［7－10］。因此，很多研究人员将多种水分指标作为衡量植物胁迫程度和植物的抗胁迫能力的重要指标之一［11－13］。玉米(Zea mays L.)是一种对盐胁迫较敏感的甜土植物。笔者以玉米作为模式植物，研究了短期盐胁迫下玉米幼苗体内水分含量、叶绿素含量和光合系统功能的变化，以期对明确玉米的主要节水抗盐生理机制提供一定的帮助。 1 材料与方法

1.1 材料的培养及处理 将玉米(华农5号)种子放在湿沙中催苗。催苗时温度保持在22～25℃，待苗长至2～3 cm时将苗小心移至配好的Hoagland培养液中继续培养，培养温度为22～25 ℃，光强为500 μmol/(m2·s)，光周期/暗周期为12 h/12 h。待幼苗长至2片叶完全展开时，对幼苗进行盐胁迫处理。盐胁迫通过在水培营养液中添加不同量的NaCl使溶液中含有的 NaCl浓度分别达到 50、100、150、200、300 mmol/L，对照为不添加NaCl的原培养液。

1.2 指标的测定与方法 对玉米幼苗进行胁迫处理24 h后，每组选取3株长势一致的幼苗测定各项指标，每隔24 h测定一次，共测定5次。

称量叶片鲜重，然后将叶片在蒸馏水中浸泡6 h，称取饱和鲜重，放入烘箱中80℃烘12 h，测定叶片相对含水量(RWC)［14］。

取长势一致的幼苗，迅速切去根部，放入压力室中，测定植株水势。从上数取幼苗

的第2个叶片，放入冰箱冷冻18 h，取出，平衡30 min后挤出汁液，利用HR－33－T－R型露点微伏压计(美国Wescor公司)测试叶片渗透势。从根尖截取10～15 cm长度的幼根，放入冰箱冷冻18 h，参照叶片渗透势测定根渗透势。每个处理选取10片叶片，使用手持叶绿素仪(SPAD，美国)测定叶片叶绿素含量，每隔24 h测定1次。使用便携式叶绿素荧光仪(Hansatech，英国)，将叶片暗处理15～20 min后测定叶绿素光系统Ⅱ初始荧光(F0)和受体库的大小(Area)，每个处理取10片叶片，每隔24 h测定1次。使用Excel和Oringin6.0分析作图。 2 结果与分析

2.1 玉米幼苗叶片相对含水量的变化 由图1可知，对照玉米叶片相对含水量较高，接近1。在低浓度的盐胁迫下，叶片的相对含水量略有降低，当盐浓度达到150 mmol/L时，叶片相对含水量相比对照下降明显，并且随着处理时间的增加，相对含水量迅速下降。处理第5天，浓度为200、300 mmol/L处理的幼苗叶片严重干枯、萎蔫，植株矮小，濒临死亡，此时叶片的相对含水量低于60%，叶片处于严重缺水状态。

图1 盐胁迫对玉米幼苗相对含水量的影响

2.2 植株水势的变化 植物的水势是衡量植物水分状况的重要指标［15］。由图2可知，盐胁迫下玉米幼苗植株的水势随着处理浓度的增加而降低。在较高浓度的盐胁迫(300 mmol/L)下，植株水势突然升高，其值与对照接近。此时，植株濒临死亡，在加压时细胞间水从死亡细胞流出，所测水势较高。 图2 盐胁迫对玉米幼苗水势的影响

2.3 叶片和根渗透势的变化 由图3可知，与其他水分指标相似，低浓度处理的叶片渗透势变化不明显，当处理浓度达到150 mmol/L时，渗透势大幅下降，且处理时间越长，下降幅度越大。在300 mmol/L处理第5天，冰冻的叶片取出后完全挤不出汁液，无法测定。

由图4可知，玉米幼苗根渗透势与叶片渗透势变化相比略有差异。根渗透势在低浓度的盐胁迫下有所下降，且随着处理浓度的增加，每个处理之间下降幅度接近，6条曲线分布均匀。

2.4 叶绿素含量的变化 由图5可知，低浓度的盐胁迫并没有使叶绿素含量降低，在盐浓度不高于100 mmol/L时叶绿素含量与对照相比无明显的差异，或略有上升。这个结果与水分指标较一致，低浓度的盐胁迫并没有造成植物的大量失水。当盐浓度达到150 mmol/L时，植株开始大量失水，此时的叶绿素含量开始明显降低，且其降幅与处理时间有关。

图3 盐胁迫对玉米幼苗叶片渗透势的影响 图4 盐胁迫对玉米幼苗根渗透势的影响 图5 盐胁迫对玉米幼苗叶绿素含量的影响 图6 盐胁迫对玉米幼苗光系统Ⅱ受体库的影响

2.5 光系统Ⅱ受体库大小和初始荧光的变化 当水分亏缺时，光系统Ⅱ受到破坏，植物的光合作用受到影响［9］。其中，受体库的大小和初始荧光强度是光系统Ⅱ功能的2个重要指标。由图6可知，光系统Ⅱ在盐胁迫导致的失水有较强的耐受性。受体库在盐浓度达到200 mmol/L时没有明显变化，在处理第4天才出现轻微的降低。当盐浓度达到300 mmol/L时受体库下降明显，处理的第3天接近0。由图7可知，当盐胁迫达到200 mmol/L时，初始荧光并没有显著变化;当盐浓度为300 mmol/L时，初始荧光明显上升。 图7 盐胁迫对玉米幼苗光系统Ⅱ初始荧光的影响 3 结论与讨论

盐胁迫可以导致水分亏缺，从而影响植物的代谢过程［16］。在低盐胁迫下，玉米幼苗相对含水量、植株水势、叶片和根的渗透势并没有明显的变化。这说明低盐胁迫并没有造成玉米幼苗水分亏缺。当盐浓度较高(＞150 mmol/L)时，幼苗植株

体内水分含量开始急速下降。由此可知，玉米对于盐的耐受性在150 mmol/L附近，当盐浓度高于150 mmol/L时玉米幼苗开始出现明显的水分亏缺，其代谢过程受到盐胁迫的影响。盐胁迫对植物组织渗透势的影响，首先表现在根部，因此低浓度的盐胁迫可以导致根渗透势的下降，而叶片渗透势则在盐浓度达到150 mmol/L时才明显下降。叶绿素含量对盐胁迫的响应与水分指标的变化一致。当玉米幼苗水分开始迅速下降时，叶绿素含量也开始出现明显的降低。但是，光系统Ⅱ耐受性较强，在盐浓度极高时受体库大小降低，初始荧光升高。这2个指标说明此时光系统Ⅱ的功能受到破坏。所以，玉米幼苗对盐胁迫的耐受浓度约150 mmol/L，超过此浓度，幼苗出现严重的水分亏缺，影响幼苗生长，而光系统Ⅱ耐盐性较强，耐受浓度高达200 mmol/L。 参考文献

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