硅对金丝小枣盐胁迫的缓解效应及其机理

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盐碱是枣树生长、枣果产量提高的重要逆境。国内外对枣树耐盐生理与调控技术的研究甚少。硅是土壤中仅次于氧的第二个最富集的元素,但土壤中的有效硅含量普遍很低,硅的作用及抗性机理正受到关注和重视。本文以1年生金丝小枣嫁接苗为试材,采用大棚盆栽试验方法,通过电子显微分析技术、能谱分析技术、高效液相色谱法等从细胞超微结构、离子微域分布、多胺形态及含量、矿质元素的吸收和分配、酶活性及其它一些生理指标研究了硅与金丝小枣耐盐性的关系,以期阐明硅对缓解盐胁迫的效应和作用机理。主要结论如下:第一,随着NaCl浓度的提高,金丝小枣苗木高生长量、地径增长量、生物量增量总体均呈下降趋势,在盐分浓度≤0.3%时,加硅后,苗木高生长量、地径增长量、生物量增量均随施硅浓度的提高而增加,在盐分浓度为0.4%时,加硅后,苗木高生长量、地径增长量、生物量增量均有不同程度的增加,其中以施硅量0.5‰的处理增加幅度较大。第二,在盐浓度为0.2%时,金丝小枣细胞没有发生质壁分离现象,在土壤含盐量为0.3%和0.4%浓度的盐胁迫下金丝小枣叶片超微结构发生了显著的变化,叶绿体双层膜脱落,基质片层结构破坏,淀粉粒减少,加硅则减轻了盐胁迫对金丝小枣细胞超微结构的伤害,维持了叶绿体片层结构完整,膜系统破损大办减小,叶绿体衰老与解体得以延缓,表明盐胁迫下加硅可以保护光合系统的功能免受伤害,增强了渗透调节能力。第三,随着NaCl浓度的提高,金丝小枣根、茎、叶中Na~+和Cl~-的含量及Na~+/K~+比值均大幅升高,K~+含量则降低,加硅后,金丝小枣根和叶中Na~+和Cl~-的含量及Na~+/K~+比值显著下降,K~+含量增加,表明硅维持了盐胁迫下枣树体内的离子平衡和离子稳态。第四,盐胁迫下加硅处理后,金丝小枣根中离子的微域分布状况得到了改善,使根尖表皮、皮层、和中柱细胞内Na~+、Cl~-X-射线峰显著降低,而K~+峰提高,使Na~+、Cl~-在整个根横断面上均匀分布,从而缓解盐分离子对金丝小枣的毒害作用。第五,硅对盐胁迫下金丝小枣的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)酶活性也产生了显著的影响,SOD、GSH-Px酶活性随着盐浓度的增加而增加,POD酶活性在盐浓度0.25%时活性升高,在盐浓度0.4%时活性略有下降,加硅后均维持了较高的SOD、POD、GSH-Px酶活性,从而削弱了活性氧对细胞膜的伤害。第六,盐胁迫下,金丝小枣叶游离态腐胺酸(f-put)含量下降,游离态亚精胺(f-spd)和游离态精胺(f-spm)以及高氯酸不溶性共价结合态多胺(PISCC-Pas)上升,加硅后,金丝小枣叶f-put含量上升,并促进了金丝小枣叶f-put含量向f-spd和f-spm以及高氯酸可溶性共价结合态多胺(PSCC-Pas)和PISCC-PAs转化,一方面增加了细胞的渗透调节能力,解除了f-put毒害作用,另一方面多胺以共价形式和蛋白质分子结合后,既可以调节蛋白质的生物功能,又可以稳定蛋白质的空间结构,延缓盐胁迫下蛋白质的降解反应。
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