植物对盐胁迫的反应

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植物对盐胁迫的生理学和分子生物学响应研究

植物对盐胁迫的生理学和分子生物学响应研究

植物对盐胁迫的生理学和分子生物学响应研究盐胁迫是指土壤中含有的过量的盐分对植物生长和发展产生的不利影响。

由于气候变化和人类活动等各种原因,全球越来越多的土地受到盐渍化影响,这给植物生长带来了巨大挑战。

为了研究植物对盐胁迫的生理学和分子生物学响应,科学家们进行了大量的研究。

生理学响应植物在受到盐胁迫时,会出现一系列生理学变化,这些变化旨在调节植物的水分和离子平衡。

植物的根部会通过调节渗透调节压力来调节细胞的水分,但这也会造成渗透压的上升,导致植物难以摄取水分和营养物质。

为了应对这种情况,植物会逐渐改变根系的形态结构,增大根系表面积和根毛数量,从而增强吸收的能力。

此外,植物还会通过调节离子纳运量来实现离子平衡。

盐胁迫会导致土壤中的钠离子进入植物并取代钾离子、钙离子和镁离子,使植物器官的渗透调节压水平上升,导致水分流动减缓。

因此,植物必须调节离子纳运量,以维持离子的平衡。

这部分研究表明,一些植物会产生盐排泄物和胞质钠离子调节蛋白(SOS)途径,来帮助它们排出多余的钠离子,同时增加钾、钙和镁等阳离子的吸收。

分子生物学响应除了生理学响应外,植物还会通过基因表达来应对盐胁迫。

由于盐胁迫会导致植物细胞内的离子水平失衡,因此植物会启动一系列与离子平衡相关的基因转录和调控。

这部分研究表明,钠钾转运体、SOS途径和钾通道等基因是植物应对盐胁迫的核心。

研究表明,这些基因的表达水平受到许多调控因子的影响。

例如,许多转录因子和非编码RNA被发现在植物对盐胁迫的生物响应中起着关键作用。

其中包括:抗氧化反应、脱水诱导因子(DREB)和乙烯反应途径等。

这些因子通过调节与离子平衡相关的基因表达来维持植物生长和发展的正常状态。

未来展望现在,研究人员越来越关注植物对盐胁迫的生理学和分子生物学响应。

未来的研究可能会导致对抗盐渍化的新策略和技术,例如:转录因子的筛选和定向培育抗盐胁迫的新物种。

其次,将进一步掌握植物对盐胁迫的分子机制,建立正反馈机制,从而实现更好的调控效果。

植物的盐胁迫生理

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。

植物的胁迫生物学介绍植物在环境胁迫下的生理反应

植物的胁迫生物学介绍植物在环境胁迫下的生理反应

植物的胁迫生物学介绍植物在环境胁迫下的生理反应植物是一类非常适应环境的生物,在面临各种外界胁迫时,它们能够通过一系列生理反应来应对并适应环境的变化。

植物在环境胁迫下的生理反应涉及多个方面,包括生长、发育、生殖和代谢等,下面将对其中几个重要的方面进行介绍。

1. 植物生长的胁迫反应植物的生长受到各种胁迫的限制,比如高盐、低温、干旱和缺氧等。

在高盐胁迫下,植物会出现植物体质量受限、叶片发黄和凋落、根系发育受阻等现象。

为了适应高盐环境,植物通常会调节离子平衡,增加保护性物质的合成,提高耐盐能力。

而对于低温、干旱和缺氧胁迫,植物则通过调节生长素、蛋白质和抗氧化物质等的合成来适应环境的改变。

2. 植物发育的胁迫反应环境胁迫对植物发育的影响是多方面的。

在干旱胁迫下,植物的生殖发育受到抑制,花粉发育不全,导致植物的繁殖能力降低。

而高温和低温胁迫则会对花蕾的形成和开花过程产生负面影响。

植物在面临这些胁迫时,会调节发育相关基因的表达,改变细胞的分化和发育速度,以适应恶劣的生长条件。

3. 植物生殖的胁迫反应植物的生殖过程也容易受到胁迫的影响。

高温和低温胁迫会导致花粉活力下降和花粉管发育受阻,从而导致植物的受精过程受到限制。

在干旱环境中,植物通常会减少花芽的分化和花朵的开放,以节约水分资源。

此外,植物在胁迫环境下的繁殖策略也会发生改变,有些植物会通过增加花朵数量或提高花朵结构的适应力来增加繁殖成功的机会。

4. 植物代谢的胁迫反应环境胁迫对植物代谢的影响主要表现在抗氧化系统、光合作用和呼吸作用等方面。

抗氧化系统是植物对抗各种胁迫的重要防御机制,当植物受到胁迫时,抗氧化酶的合成会被启动,以清除过氧化物和自由基等有害物质。

在光合作用方面,植物在高盐和干旱胁迫下会减少光合色素的合成和光合酶的活性,从而降低光合速率以避免能量损失。

在呼吸作用方面,植物在胁迫环境下通常会增加呼吸作用的强度,以获得更多能量来应对胁迫的威胁。

总结起来,植物在环境胁迫下的生理反应是一种适应性的反应,通过改变生长、发育、生殖和代谢等方面的生理过程,来应对环境变化带来的挑战。

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

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。

植物对盐胁迫生理反应的研究综述

植物对盐胁迫生理反应的研究综述

植物对盐胁迫生理反应的研究综述植物对盐胁迫的生理反应是一种适应过程,通过这种适应过程,植物能够在高盐环境下存活和生长。

盐胁迫会导致植物细胞内部离子平衡紊乱,影响膜的完整性,导致细胞膜破裂和细胞溶胞。

本文将综述植物对盐胁迫的生理反应的研究,包括离子平衡调节、渗透调节、抗氧化逆境、信号转导调节等方面。

首先,植物通过调节离子平衡来适应高盐环境。

在盐胁迫下,植物会积累大量的钠离子,而钠离子是有毒的,对植物生长有害。

植物通过离子平衡调节机制排除过多的钠离子,增加细胞中的钾离子含量,维持细胞内钠离子与钾离子的平衡,从而减少盐对植物的毒性作用。

其次,植物通过渗透调节来适应盐胁迫环境。

盐胁迫会导致细胞内渗透物质浓度增加,进而引发大量的脱水作用,影响植物正常的生理代谢。

为了应对这一问题,植物会合成渗透物质,如脯氨酸和可溶性糖等,增加细胞内的渗透物质浓度,维持正常的细胞水分平衡,减少盐胁迫对植物的危害。

此外,植物对盐胁迫还会导致产生大量的活性氧(ROS),如超氧阴离子(O2-)、过氧化氢(H2O2)等。

这些ROS会引发氧化损伤,破坏细胞膜和DNA等细胞结构,影响植物的正常生长。

植物通过抗氧化逆境来清除这些ROS,还原氧化损伤,保护细胞的结构和功能。

最后,植物在盐胁迫下的生理反应还涉及到信号转导调节。

盐胁迫会引发一系列信号转导通路,如蛋白激酶、Ca2+、激素等。

这些信号传导通路可以调节植物的抗逆性,促进植物对盐的适应。

例如,激素赤霉素(GA)可以促进植物生长,而乙烯(ET)可以促进植物抗逆性,提高植物对盐胁迫的适应能力。

综上所述,植物对盐胁迫的生理反应是一种适应过程,包括离子平衡调节、渗透调节、抗氧化逆境、信号转导调节等方面。

这些生理反应相互作用,协同作用,帮助植物在高盐环境下生长和存活。

随着对植物盐胁迫生理反应的研究深入,我们可以更好地了解植物对盐胁迫的适应机制,从而为农业生产中的盐胁迫问题提供理论指导和应对策略。

盐胁迫对作物生长的影响及其生理机制

盐胁迫对作物生长的影响及其生理机制

盐胁迫对作物生长的影响及其生理机制随着环境变化和人类活动的影响越来越大,盐胁迫已成为影响作物生长和生产的最大因素之一。

盐胁迫是指在土壤中存在过量的盐分,这些盐分可以通过蒸发和灌溉水中的含盐量进行积累。

盐胁迫会直接影响可食用作物的产量和品质,极大地限制了农业的发展。

对于维持作物的生命活动,可以分为生长、发育和成熟三个阶段。

盐胁迫对作物的影响主要是通过干旱、脱水、离子平衡、生理代谢和光合作用等方面进行干扰和破坏。

具体的影响机理包括以下几个方面:1.影响离子吸收和转运盐胁迫会影响植物的吸收和利用营养元素,尤其是对钾和钙的吸收和利用减弱。

同时,在过量盐分的作用下,植物细胞内的钾、钠离子含量会显著变化,从而影响植物的代谢和生长发育。

高浓度的盐分也会影响根系的生长和发育,进而影响植物的循环。

2.影响生理代谢盐胁迫会显著影响植物的生理代谢,从而导致植物合成某些化合物的能力下降。

具体来说,如核酸、蛋白质、酶、叶绿素等主要代谢产物都会受到减弱,从而影响植物繁殖能力和植物的抗逆性能力。

3.影响光合作用盐胁迫会显著影响植物的光合作用,导致植物光合速率下降。

由于光合作用是植物获得能量的主要途径,在盐胁迫下植物通常不能完成光合作用,从而限制了作物的生长发育和抗逆性能力。

同时,盐胁迫对植物生理状况的负面影响也会进一步加剧这种失衡。

现代农业发展面临着越来越多的问题,其中一个主要问题是如何提高作物的质量和产量,尤其是在面临严峻的环境和气候变化时,需要寻找更好的方法来解决这个问题。

通过了解盐胁迫对植物的影响和相应的生理机制,可以为培育更具抗性的作物品种提供科学依据。

同时,在探究盐胁迫背后的生理机制的过程中,也可以为进一步优化农业生产提供完善的科学方法和措施。

总之,盐胁迫对作物的生长和发育有着显著的影响。

为了解决这个问题,需要从多个方面探究其具体的生理机制,并相应地采取措施以提高作物的适应能力,优化农业生产,从而更好地满足人们对食品和农村的需求。

盐胁迫对植物的影响

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。

盐度胁迫对植物生长的影响研究

盐度胁迫对植物生长的影响研究

盐度胁迫对植物生长的影响研究一、引言植物对环境中的盐度是非常敏感的,过高或过低的盐度会对植物生长产生不良影响。

因此,研究盐度胁迫对植物生长的影响,对于植物的高效种植和可持续发展具有重要意义。

二、盐度胁迫的定义及分类盐度胁迫,指环境中溶解的盐分浓度高于植物所能耐受的范围,从而影响植物的生长发育。

盐度胁迫按照盐度浓度的高低可以分为低盐胁迫(0.1%-1.0%)、中盐胁迫(1.0%-5.0%)和高盐胁迫(>5.0%)。

三、盐度胁迫对植物生长的影响1.根系生长受阻盐度胁迫下,植物根系的生长速度减缓,根系发育异常,根毛变少,根尖呈殆尖状甚至出现枯死现象。

这是因为高盐度会导致土壤水势下降,影响植物根系吸收水分和矿质元素,进而抑制植物根系的生长发育。

2.影响光合作用盐度胁迫会导致植物叶片光合能力下降。

特别是在高盐度环境下,高盐度环境下的氯离子和钾离子的平衡比例被打破,导致植物叶片中的氮代谢和光合作用受到抑制。

3.内部代谢受损高盐度环境下,植物内部代谢受到破坏,导致植物的生长发育异常。

例如,盐度胁迫可以导致植物细胞中的代谢产物比例失调,进而影响植物发育过程中所需要的各种生物化学和物理化学过程。

4.产量降低盐度胁迫不仅会影响植物的生长发育,也会导致植物的产量降低。

这是因为盐度胁迫导致植物的地上部分和地下部分的生长发育不平衡,进而影响植物的产量和品质。

四、盐度胁迫对植物的适应机制植物对盐度胁迫有一定的适应机制,这些适应机制可以帮助植物在盐度胁迫下维持生命。

例如,植物可以以根系培植的方式适应高盐度环境,通过适当的调整根系生长和分布来维持植物的生长发育。

此外,植物还可以通过激活渗透调节机制来调整水分和盐分的平衡,从而减轻盐度胁迫对植物的破坏。

五、减轻盐度胁迫对植物生长的影响的方法1.盐碱地改良利用生物活性有机肥、离子交换树脂、化学处理等方法对盐碱地进行改良,提高土壤的肥力和透水性。

2.选择耐盐性植物进行栽培选用抗盐、耐盐、善适应盐度环境的植物种进行栽培,例如在北中国沿海地区利用海蒿、海麻、碱蓬、碱蒿等适应盐碱地生长的植物对盐碱地进行改良。

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植物对盐胁迫的反应植物对盐胁迫的反应及其抗盐机理研究进展杨晓慧1,2,蒋卫杰1*,魏珉2,余宏军1(1.中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京100081;2.山东农业大学园艺科学与工程学院,山东泰安271018)REVIEW ON PLANT RESPONSE AND RESISTANCE MECHANISM TO SALT STRESSYANG Xiao-hui1,2,JIANG Wei-jie1*,WEI Min2,YU Hong-jun1( 1.Institute of Vegetables and Flowers,Chinese Academy of Agricultural Science,Beijing100081,China;2.College of Horticulture Science and Engineering,Shandong Agriculture University,Taian 271018,China)Key words:Iron stress,Osmotic stress,Salt resistant mechanism,Plant摘要:本文从植物形态发育、质膜透性、光合和呼吸作用以及能量代谢等方面概述了盐胁迫下植物的生理生化反应,分析了盐害条件下离子胁迫和渗透胁迫作用机理以及植物的耐盐机制:植物小分子物质的积累、离子摄入和区域化、基因表达和大分子蛋白质的合成等,并简要综述了植物抗盐的分子生物学研究进展。

关键词:离子胁迫;渗透胁迫;耐盐机制;植物中图分类号:S601文献标识码:A文章编号:1000-2324(2006)02-0302-04收稿日期:2005-06-25基金项目:基金项目:国家863项目(2004AA247030,2004AA247010);国家科技攻关项目(2004BA521B01);农业部蔬菜遗传与生理重点开放实验室项目.作者简介:杨晓慧(1980-),女,硕士研究生,从事设施园艺与无土栽培.*通讯作者:Author for correspondence.E-mail:jiangwj@1植物对盐胁迫的反应1.1盐胁迫对植物形态发育的影响盐胁迫对植物个体形态发育的整体表现为抑制组织和器官的生长,加速发育过程,缩短营养生长和开花期。

Plaut等(1985)研究发现,90mmol/LNaCl 胁迫抑制甜菜块根的干物质积累,但低浓度NaCl可增加叶面积。

Nunes(1984)认为这主要是细胞体积增加而不是细胞分裂的结果。

盐分对佛手瓜的生长及腋芽的萌动均有抑制作用,幼苗的生长速度与中期细胞指数的变化具有一致性,说明盐分影响植物生长的途径是通过细胞的有丝分裂来完成的[2]。

在NaCl胁迫(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%)条件下,马铃薯试管苗生长受到显著抑制,且随着盐浓度的增加,各处理间差异加大[3]。

戴伟民等[4]研究发现,随盐浓度的增加,番茄幼苗的下胚轴粗度、侧根数逐渐减少,根干重逐渐降低。

根据牟永花的研究,50、100mmol/L NaCl使番茄株高和干物质积累均有不同程度的降低,但对根冠比无影响[5]。

用25、50mmol/L NaCl处理黄瓜幼苗,发现植株株高、鲜重和干重均降低[6]。

杨秀玲等[7]也发现,随着NaCl浓度(75、100、125、150mmol/L)的增高,黄瓜幼苗地上和地下部鲜重以及根冠比(R/T)也均表现为下降。

1.2盐胁迫对植物生理生化代谢的影响1.2.1水分平衡与质膜透性Levltt在1980年即指出,不同环境胁迫作用于植物时都会发生水胁迫。

在盐胁迫下,植物细胞脱水,膜系统破坏,位于膜上的酶功能紊乱,各种代谢无序进行,导致质膜透性的改变。

而且,高浓度NaCl可置换细胞膜结合的Ca2+,使膜结合Na+增加,膜结构和功能破坏,细胞内的K+、磷和有机溶质外渗。

1.2.2光合作用盐胁迫下,植物组织因缺水而引起气孔关闭,叶绿体受损,光合相关酶失活或变性,光合速率下降,同化产物合成减少。

叶绿体是植物光合作用的主要场所,而类囊体膜是光能吸收、传递和转换的结构基础,植物进行光能吸收、传递和转换的各种色素蛋白复合体都分布在类囊体膜上。

盐胁迫下,过量盐离子积累使类囊体膜糖脂含量显著下降,不饱和脂肪酸含量降低,而饱和脂肪酸含量升高,从而影响细胞膜的光合特性。

叶绿素是类囊体膜上色素蛋白复合体的重要组成部分,所以盐胁迫下叶绿素含量的降低必将影响色素蛋白复合体的功能,使垛叠状态的类囊体膜比例减小,叶绿体中基粒数量和质量下降,光合强度降低[8]。

Rubisco(核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶)和PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)羧化酶是光合作用的两种重要酶。

盐胁迫下,Rubisco活性下降,RuBP、磷酸甘油酸及磷酸三糖含量降低,并抑制Pi再生,降低植物对CO2的吸收利用,影响光合强度。

但Rubisco对盐的敏感性小于PEP羧化酶[9]。

1.2.3呼吸作用呼吸作用提供植物大部分生命活动所需要的能量,同时,它的中间产物又是合成多种重要有机物质的原料。

植物积累或拒绝盐离子,合成有机渗调物适应或抵抗盐胁迫等一系列过程都需要消耗大量能量,因此盐胁迫下植物呼吸强度首先增强,后随着时间的延长而减弱。

植物的呼吸作用和光合作用是既相互对立又相互依存的,盐胁迫打乱正常呼吸代谢的同时也影响到植物的光合代谢,造成一系列不良的连锁反应。

1.2.4物质代谢盐分过多会降低植株体内蛋白质的合成速率,相对加速贮藏蛋白质的水解,造成植株体内氨基酸积累,并转化为丁二胺、戊二胺及游离氨(NH3),当这些物质积累到一定程度时,就会对植物细胞造成毒害。

例如,在轻度盐土上生长的棉花,其叶片的氨含量是正常的2倍,在重盐渍土上则是10倍。

盐分过多还会引起植株体内腐胺积累,腐胺在二胺氧化酶催化下脱氨同样造成植株含氨量增加,产生氨害。

2盐胁迫作用机理2.1离子胁迫土壤含盐量高时,作物被迫吸收盐离子并在体内积累,过量盐离子的毒害作用使活性氧代谢系统的动态平衡遭到破坏,膜脂过氧化或膜蛋白过氧化作用造成膜质或膜蛋白损伤,膜透性增加,胞内水溶性物质外渗,出现盐害。

NaCl胁迫下,由于Na+的离子半径和Ca2+的离子半径非常相似,细胞质和质外体中Na+把质膜、液泡膜、叶绿体膜等细胞膜上的Ca2+置换下来,但由于Na+与Ca2+的电荷密度不一样,Na+对细胞膜不但没有稳定和保护作用,反而破坏膜结构,导致膜选择透性丧失;同时,由于Na+、Cl-大量进入细胞使离子平衡破坏,特别是Ca2+平衡破坏,细胞质中游离Ca2+急剧增加,使Ca2+介导的CaM调节系统和磷酸醇调节系统失调,细胞代谢紊乱甚至伤害死亡[10]。

盐离子的过量吸收使一些营养元素的吸收受到抑制,从而引起作物缺素而引起生育障碍。

如Na+过多会影响植株对K+、Ca2+、Mg2+等的吸收,Cl-与SO42-吸收过多可降低对HPO4-的吸收。

随着土壤含盐量的增加,番茄幼苗对各营养元素的吸收量减少,当含盐量达3.0g/kg时,养分吸收量剧减,以K和Ca表现明显。

这是由于,低盐量下K优先被根吸收,不受Na的抑制,但K可抑制Na进入;高盐量下离子的选择吸收性能差,Na对K的抑制大于K对Na的抑制。

这种不平衡吸收不仅造成营养失调,抑制生长,而且会产生单盐毒害。

早在90年代以前,Schimper(1898)就提出生理干旱这个概念,用来解释盐害的机理,认为在盐分胁迫下植物生长受到抑制是由于水分亏缺造成的。

植物水分亏缺的原因是因为土壤中含有大量可溶性盐,降低了土壤渗透势,使根系吸水困难或根本不能吸水。

所以,在盐碱地区,虽然土壤含水量很大,但由于含盐量也很高,植物吸水不足容易导致生理干旱。

3植物的耐盐机制3.1拒盐机制小麦、甜菜和玉米在一定浓度的盐胁迫下,根中Na+比地上部高3~7倍,而高粱在100mmol/LNaCl胁迫下7d,其根和茎基部木质部液中Na+比穗轴木质部液中的Na+高十几倍,叶片中Na+远低于根和茎基部[11],这说明作物有明显的拒盐机制。

作物拒盐涉及以下过程:①作物根细胞不吸收Na+,即使有Na+进入细胞也可通过质子泵将其排出胞外,这可能与作物及品种的细胞质膜有关。

②作物把吸收的Na+贮存封闭于根、茎基部、节、叶鞘等处薄壁细胞的中央液泡中,阻止Na+向叶片运输,这在高粱中已得到证实。

③吸收的Na+在木质部向上运输过程中被木质部或韧皮部传递细胞吸收,被分泌到韧皮部中运回根部,再排到环境中,这在菜豆和高粱中均已得到证实。

④由于植物对无机离子的选择吸收,尤其是Na+/K+的选择吸收,作物根吸收的Na+向地上部特别是叶片和籽粒的运输选择性降低,而K+运输选择性增强。

许多植物的延伸组织中含有较高浓度的K+可能与该植物的抗盐性有很大关系[12]。

所有植物在一定程度上都具有选择吸收Na+或K+的功能。

Glenn等[13]证明,在很多盐生植物中,选择吸收K+与植物的抗盐性密切相关。

另一方面,很多非盐生植物选择吸收K+而排斥Na+,尤其在细胞质中,利用较高浓度的K+进行渗透调节以提高抗盐性。

3.2离子在细胞水平上的区隔化在盐生植物和非盐生植物中都存在离子区隔化,这说明离子区隔化可能是植物普遍具有的能力[14]。

盐生植物和非盐生植物的离子区隔化功能不同,盐生植物一般将吸收的盐离子积累在液泡中而与细胞质隔离开,使细胞质免受盐离子的毒害。

而非盐生植物一般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储存起来,以牺牲老的组织为代价,保护幼嫩组织[15]。

或者是在细胞质中合成有机小分子物质以平衡内外渗透势。

但是,过多合成有机小分子物质会减少细胞生长的碳源,抑制植株生长。

盐离子的区隔化作用依赖于可完成离子流动的跨膜蛋白、H+-ATPase、PPase、Ca2+-ATPase、次级转运蛋白和各种离子通道蛋白。

细胞膜或液泡膜上的H+-ATPase、H+-PPase两种质子泵通过水解ATP或焦磷酸(PPi)产生能量将H+进行定向运输[16],将其泵出细胞形成跨膜电势梯度,这样,与质子泵活动紧密相联、在细胞膜和液泡膜上的Na+/H+逆向运输载体[17]就会顺电势梯度将Na+运入胞内,同样机制又将之运入液泡内,降低泡内渗透势。

在高盐环境中,Na+/H+逆向运输载体的合成及其活动都会受到抑制,但是,通过提高细胞膜上不饱和脂肪酸的含量可以消除这种阻碍因素的影响[18]。

Na+/ H+逆向运输载体保证了Na+在液泡中的区域化,大大降低了液泡的渗透势,减轻了Na+对细胞质的伤害,因此与盐生植物的抗盐性有很大关系。

3.3渗透调节为调节作物在高盐下的渗透胁迫,细胞从外界吸收无机离子的同时,自身合成许多有机小分子物质,作为渗透调节剂共同进行渗透调节降低细胞水势,使水分的跨膜运输朝着有利于细胞生长的方向流动,保证作物的生理需要。

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