胡杨对初始低盐胁迫的响应机制与耐盐性研究

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本文以典型的耐盐树木胡杨(Populus euphratica Oliv.)和不耐盐的群众杨(Populus‘pupularis 35-44’,P.popularis)为实验材料,比较研究了两种杨树的盐胁迫响应机制。实验结果表明,胡杨对初始盐胁迫的灵敏响应与其抗盐性密切相关,而且发现在初始盐胁迫诱导胡杨气孔关闭的过程中,是由ABA和CaM共同参与的。具体实验结果如下;1、长期盐胁迫(盐处理19天,土壤NaCl浓度从111.8 mmol/L提高到250.0mmol/L)(1)胡杨叶片气体交换盐胁迫开始阶段就明显下降,群众杨反应明显滞后于胡杨,在第6天才显著降低,说明胡杨感知土壤盐分敏感于群众杨。而且,在整个盐胁迫过程中,胡杨始终保持较高的气孔导度(Gs)、蒸腾速率(EVAP)和净光合速率(Pn),而群众杨在盐处理13天后,叶片气体交换就剧烈下降,而且出现明显的盐害症状。(2)在盐处理伊始,胡杨叶片ABA,CaM含量就迅速增加,且在整个高盐胁迫过程中,都保持了相对较高的ABA和CaM浓度,即使在第19天高盐胁迫下,仍分别为对照的1.2倍和1.9倍。而群众杨则仅为对照的52%和55%。因此,在长期盐胁迫条件下,胡杨有相对较强的合成胁迫信使—ABA和CaM的能力,而且我们推断在盐胁迫诱导胡杨气孔关闭的过程中,需要ABA和CaM的共同参与。2、初始低盐胁迫(50 mmol/L NaCl,4h)在初始盐胁迫下,胡杨叶片ABA和CaM水平提高,叶片气孔导度、蒸腾速率和净光合速率相应迅速下降,表明ABA和Ca2+/CaM参与了胡杨盐诱导的气孔关闭。5mmol/L钨酸钠(ABA合成抑制剂)、10mmol/L EGTA(胞外Ca2+螯合剂)和5mmol/L LaCl3(Ca2+通道抑制剂)处理胡杨根部24h,对照苗木叶片的EVAP、Gs和Pn未受到影响,却提高了盐处理苗木(50 mmol/L NaCl,4h)的气体交换。结果显示,盐诱导内源ABA和CaM水平的提高导致了胡杨叶片的气孔关闭,这是因为;(1)钨酸钠处理降低了盐处理苗木的ABA水平,增加了CaM的含量;(2)EGTA或LaCl3处理显著降低了胡杨的CaM水平,但ABA水平显著升高。3、外源ABA导入通过导入外源ABA来模拟盐诱导内源ABA水平的提高,发现茎部导入的ABA(10μmol/L 4h和8h)能使胡杨叶片ABA和CaM水平迅速升高,叶片Gs、EVAP和Pn相应迅速下降,而先ABA导入的5 mmol/L LaCl3或5 mmol/L EGTA虽然提高了ABA的水平,但却显著降低了CaM水平,ABA(10μmol/L,4h和8h)诱导胡杨的气孔关闭也受到明显抑制。此外,本文还比较研究了胡杨叶片对外源ABA导入浓度(10μmol/L和100μmol/L)的不同响应。以上研究结果显示,钨酸钠、EGTA和LaCl3的使用,都能抑制盐诱导胡杨的气孔关闭,因此,在初始盐胁迫诱导胡杨气孔关闭的过程中,ABA和CaM很可能是共同作用;即诱导细胞内Ca2+水平的提高,激活外向的K+通道和Cl-通道,诱导气孔关闭,从而降低经由蒸腾流进行的根冠盐离子运输。总之,胡杨对初始盐胁迫的灵敏响应对其适应长期盐胁迫具有重要意义。
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