（森林培育专业论文）硅对杨树盐胁迫的缓解效应及其机理.pdf

摘要 土壤盐碱化是影响世界农业生态环境和可持续发展的严重问题，盐害是 目前制约作物产量的主要逆境因素之一，如何利用大面积的盐碱地和丰富的 威水资源来发展农业，成为科学家迫切需要解决的重大课题。本文以杨树为 研究对象，在智能人工生长室内进行水培实验，研究了硅对盐胁迫下杨树幼 苗生长量和生物量、光合作用、荧光参数、酶活性、根系离子微域分布、叶 片超微结构以及其它生理指标的影响，阐明了硅缓解杨树盐胁迫的效应与机 制。主要结论如下： 1 ) 随着盐浓度的加重，杨树幼苗生长量、生物量总量均呈下降趋势；叶 生理性能恶化。外源硅可以促进新稍增长，增强根系活力，改善叶形态，说 鳃施硅促进了杨树的生长，维持? 正常生理活动。 2 ) 隧着盐浓度的增加，叶绿素的破坏加剧，光合性能下降。施外源硅后 各处理光合效率得到不同程度提高，叶绿素含量提高，气孔导度变大，胞间 c 0 2 浓度增加，净光合速率提高。表明硅能较好维持盐胁迫下杨树正常的光合 作用。 3 ) 盐胁迫使杨树叶片内活性氧代谢平衡被破坏，p o d 、c a t 活性下降， m d a 含量增加，细胞膜透性加大。施硅降低了叶片m d a 含量，维持了细胞膜 的稳定性和完整性，较好的诱导了c a t 和p o d 活性的上升，认为施硅可以提 赢了杨树抗拒盐胁迫的能力。 4 ) 运用x 射线电子探针分析结果表明，盐胁迫使杨树表皮、皮层和中柱 细胞中n a + 、c 1 的x 一射线峰明显升高，k + 峰降低；加硅处理后细胞各组织中 n a + 、c l 。的x 射线明显降低，而k 十峰则大幅度提高，n a + 在根系各部分均匀分 布。表甓盐胁迫下加硅可以改变养分离子的吸收和分布，从而缓解了盐离子对 杨树的毒害作用。 5 ) 叶片超微结构观察表明，随着胁迫浓度增加，叶绿体类囊体片层扭曲、 变形、松散，嗜锇颗粒增大增多，外膜逐渐断裂解体，线粒体外膜局部消失， 细胞核固缩；施硅赢时庭组织细胞器损伤得到明显改善，表现为叶绿体贴壁 排列，叶绿体内囊体片层略有扩充现象，细胞核及线粒体基本完好。 关键词：杨树无性系，盐胁迫，疆，酶活性，超微结构 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作 所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。黠本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表承感谢。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者c 本人签名，：勒i 辫猫年易月7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南京林业大学有荚保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版( 中国科学技术 信息研究所；国家图书馆等) ，允许论文被查阅和借阅。本人授权南京林业大学 可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以汇编和综合 为学校的科技成果，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论 文全部或部分内容。 保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密 ( 请在以上方框内打“ ”) 学位论文作者( 本人签名) ： 犯拖年 嬲年6 月舯 指导一，：榉哆斜矿霹 致谢 本文是在徐锡增教授悉心的指导下完成的。从论文选题设计到实验的其 体实施、论文的修改，无不倾注了导师的心血和智慧，导师渊博的知识、严 谨的治学态度和和实事求是的工作风以及宽厚待入的风范将使我终身受益。 在此论文完成之际，向辛勤培育我的导师致以崇高的敬意和衷心的感谢! 本课题的开题和研究得到了黄宝龙教授、方舞佐教授、彭方仁教授等入 的指点和帮助，谨致诚挚的谢意! 感谢杨万霞老癖在人工气候室水培育苗方面给予酶热情指导，感谢0 6 级 毕业生朱勇同学从苗木水培扦插到菌木生长管理期间给予的极大帮助。感谢 0 4 级博士生刘永霞师姐及硕士生胡东峰师兄在涉及到的各实验方法上给予的 指导。 感谢南京师范大学莫祥银教授在电子探针微量分析方面给予诸多帮助， 感谢南京林业大学电镜室甘习华老师在扫描电镜样品的制备、观察等方面给 予的帮助和指导。 在实验过程中还得到了岑显超、严巧芳、兰传亮、刘志龙、杨燕以及诸 多同学的大力协助和支持，在此一并致以衷心的感谢! 本文褥到了高等学校薅圭学科点基金项目硅对杨树盐胁迫的缓解效应 及其机理( 2 0 0 5 0 2 9 8 0 1 1 ) 和国家自然科学基金项目( 3 0 4 7 13 6 8 ) 的资助， 在此深表感谢l 感谢亲爱的老师、朋友和同学们，他们的热情、无私和善良是我走向成 功的基石、前进的动力、快乐的源泉! 我的家人和亲人的感激之情是无法用语言来描述的，他们多年来爱护我 支持我、在精神上鼓励我，物质上帮助我，是他们无私的爱让我找到了入生 中第一次腾飞的起点! 最后，感谢所有关心和帮助过我的人，我将永远怀着感恩和乐观的心去生 活和工作，积极面对人生! 对参加本论文答辩的各位专家教授至以衷心感谢! 作者沈艳华 二oo 八年六月 j 上- 一 刖吾 我国是世界上盐碱地大国，面积达0 2 7h m 2 ，数量大，分布广( 王遵亲、 祝寿泉，1 9 9 3 ) 。近年来，随着工业化、干旱化以及灌溉农业和设施栽培的发 展、化肥的大量使用、滨海地区海水的大量渗入，土壤的次生盐渍化日趋严 重、不断加剧，面积呈持续加速扩大的趋势【l 儿引。因而，盐害被认为是包括中 国在内的、全球性的2 1 世纪经济发展和生态平衡的重要障碍。与此同时，我 国的人均淡水资源正日益减少，咸水、微咸水则不断增长、扩大，仅河北、 天津和山东北部海水养殖的废水资源就6 4 亿m 3 ，合计接近全国缺水量2 2 0 0 亿m 3 的1 2 ，而利用率极低、浪费严重。因此，研究植物在盐胁迫下的反应 特点、适应机理和调控技术，从而在盐碱地合理整治及咸水、微咸水资源高 效安全利用中加以应用、开发，是2l 世纪农林业的重大研究课题【3 】【4 1 。本项 研究尝试从一个领域或层面为此提供新的有效途径和理论依据。 我国实施资源保护工程以后，将有6 7 的重点地区林业用地划为生态保 护区，完全停止禁伐区的森林采伐，并将大幅度调减缓冲区木材产量，使全 国的商品材总供给减少1 3 以上，预计到2 0 15 年，缺口将达到1 5 亿立方米。 我国森林面积居世界第5 位，森林蓄积量居世界第7 位，人工林面积居世界 第一，达4 6 6 7 1 07 ，但人均只有o 1 2 8 公顷，仅相当于世界人均水平的1 5 ， 而人均森林蓄积量只占世界人均水平的1 8 【7 儿引。因此，我国在今后相当长一 段时间内不仅面临木材总量供给不足的矛盾，还存在着因大径材严重缺乏所 造成的结构性矛盾，大力发展杨树人工林等，在我国具有重大现实意义。 杨树( 户d p 甜，“ss p p ) 是世界中纬度平原地区栽培面积最大的速生用材树 种之一，具有生长快、产量高、易于更新的特点，为最适的短轮伐期工业用 材经营树种。全国杨树人工林面积达6 0 0 多万( 约1 亿亩) ，成为世界上杨 树人工林面积最大的国家，占全国人工林总面积19 ，是世界杨树人工林总 面积的四倍。目前，我国已形成了杨树育种、栽培和加工利用一体化的态势， 在江苏等省是农林业支柱产业之一，也是农民至富奔小康的重要途径。然而， 杨树的资源不足是当前限制杨树产业健康发展的瓶颈1 9 】，因此，如何利用我 国有限的土地资源来发展杨树人工林是生产中急需解决的问题，也是我国杨 树产业可持续发展的重要保障。 我国沿海是一个自然资源宝库，发展林业的潜力很大。就江苏而言，沿 海滩涂面积约占全国滩涂面积的2 0 ，其中，海滩内面积约21 万公顷，海堤 外滩涂面积约5 0 万公顷。据调查，目前可供发展的林业面积约14 万公顷。 限制上述地区大面积速生、丰产、优质基地林建设的主导因子是土壤含盐量 高。国内外学者已从不同角度对植物耐盐性极其机理做了大量的研究，取得 了较大进展。 本项目试图以目前在南方地区推广的杨树无性系为研究材料，采用水培 实验技术路线，系统研究了硅对盐胁迫下杨树生长量和生物量、光合作用、 叶绿素含量、荧光参数、根系离子微域分布、叶片细胞超微结构、酶活性以 及其他一些生理指标的影响，进一步阐明硅对杨树胁迫的缓解效应与机理， 为盐碱地资源开发和生态环境建设提供理论依据。因此，本项目研究的结果 具有重要的理论价值和应用前景。 1 文献综述 1 1 植物耐盐性研究现状 全世界约有1 3 的盐渍化土壤，严重制约着农业生产，是影响生态环境 的重要因素之一。我国约有2 5 0 多万公顷的各种盐渍土壤，而且还有逐年上 升的趋势，因此植物耐盐机理和耐盐作物品种的培育已成为当前的研究热点 之一。人们一直尝试通过多种方法培育耐盐作物，近几年来，随着植物抗渗 透胁迫基因工程的迅速发展，新的耐盐相关基因不断被发现，但由于对植物 耐盐机理的了解还不够深入，因此到目前为止尚未培育出一种能在盐碱地上 高产的作物品种。遗传学家和生理学家致认为应首先弄清楚植物的耐盐机 理，有目的地进行耐盐作物育种。 1 1 1 盐胁迫下植物的生理 1 1 1 1 盐胁迫对膜结构的影响 盐胁迫直接影响细胞的膜脂和膜蛋白，使脂膜透性增大和膜脂过氧化i l0 。， 从而影响膜的正常生理功能正常情况下，细胞壁和质膜互相接触，细胞在失 水时质膜收缩，由于质膜与细胞壁的弹性不同，质壁相互“撕扯”变形，产生 机械胁迫，引起细胞内游离钙离子浓度增加，诱导植物活性氧迸发。胁迫下 活性氧的迸发与质膜上的某些通道有关：拉伸通道的抑制剂钆离子( g d ”) 能 抑制由机械刺激诱导的活性氧积累；阴离子通道抑制剂对活性氧迸发也有明显 的抑制作用；镧离子( l a 3 + ) 可通过抑制c a 2 + 通道降低活性氧浓度j 。盐胁迫使 细胞失水，引起细胞膨压和渗透势的变化细胞的膨压是一种机械作用，水分 胁迫信号在某些情况下能转化为机械胁迫而被植物识别，在另一些情况下则 可转化为渗透作用，并借助“渗透感受器”而被识别1 1 2 j 。 1 1 1 2 盐胁迫诱导的氧化胁迫对植物的影响 1 ) 活性氧的产生。活性氧形成与氧原子获得单一电子有关，由酶促或氧 化还原反应引起。植物活性氧来源于线粒体、叶绿体和某些酶促反应：线粒体 呼吸链传递电子时，电子泄漏可生成0 ：；叶绿体的p si 在能量过剩时也可产 2 在植株水平上调节对k + 的吸收，而且还可在细胞水平上对k + 的分布进行调节 和控制，以充分利用植物根部所吸收的k + ，使其可以在植物体的不同部位发 挥特定的重要作用。植物体不同部位对n a + 敏感程度也不同，除了在细胞水平 上进行n a + 外排以减少细胞对n a + 的吸收之外，还对n a + 在不同部位的分布进行 调节以减少其对植物的伤害。细胞中的盐离子可以被排除到细胞外或由液泡 上的n a + 一h + 反向运输蛋白主动运输到液泡中积累起来，这个过程即细胞中离 子的区域化作用( i o n i c c o m p a r t m e n t a l i z a t i o n ) 。盐胁迫下耐盐植物的n a + 一h 十 反向运输蛋白的活性增加，这可能是因为诱导了n a + 一h + 反向运输蛋白的合成 【29 1 ，或激活了无活性的n a + 一h + 反向运输蛋白【3 0 】。其结果既可以避免盐离子 对细胞质中的各种酶产生毒害作用，又可以起到渗透调节、维持液泡膨压的 作用。采用各种方法对不同植物组织研究的结果表明，植物的耐盐性与液泡 区域化能力的大小有关。 2 ) 合成积累有机溶质。在盐渍条件下，植物细胞可以通过积累在渗透上 有活性而对细胞无毒的有机物来进行渗透调节。部分盐生植物和非盐生植物 在盐渍环境中可以合成大量的渗透调节物质，如脯氨酸、甜菜碱和可溶性糖 等。盐胁迫下，脯氨酸含量的变化是由于其合成过程增强而氧化速率下降所 造成的。一般认为，脯氨酸的作用是平衡液泡中的高浓度盐分，避免细胞质 脱水，但关于脯氨酸与盐胁迫之间的关系迄今仍有争议。有实验报道，脯氨 酸积累与耐盐程度成负相关【3 1 】【3 2 】，因而认为脯氨酸积累可能是植物受到盐害 的结果【”】。然而，更多的研究者认为，脯氨酸积累是植物为了对抗盐胁迫而 采取的一种保护性措施【3 4j 【3 5 】。此外，脯氨酸还可能具有其他作用，如防止酶 变性；作为碳、氮的能量储备及自由基清除剂；调节细胞质p h 值，防止细胞 质酸化等。 甜菜碱的积累有利于提高耐盐性是没有争议的，它具有保持细胞与外界 环境渗透平衡的稳定复合蛋白4 级结构。在不积累甜菜碱的细菌中，受盐胁 迫或酸变性影响而降低的r u b i s c o 活力，若经甜菜碱处理，其活性可部分恢复 由此说明在盐胁迫条件下，甜菜碱似乎起到一种分子伴侣的作用，有利于稳 定r u b i s c o 的构象并保持酶处于有功能的状态，从而部分抵消了高盐浓度对植 株的有害影响。可溶性糖也是一种渗透调节剂，在盐胁迫初期，植物中可溶 性糖含量增加。 1 1 2 2 清除活性氧的膜保护体系 盐胁迫诱导产生的活性氧若不能被及时清除，就会导致氧化损伤及其损 伤的转移。活性氧在植物体内存在的时间取决于其抗氧保护体系的活力。植 物体内的抗氧保护体系包括酶促保护系统和非酶促保护系统( 小分子化合物) 。 1 ) 酶促保护系统。酶促保护系统包括s o d 、p o t 、c a t 等酶，植物清除 o ：的酶主要是s o d ，清除h ：o ：的酶主要是c a t 、抗坏血酸过氧化物酶( a p x ) 及 谷胱甘肽还原酶( g r ) 等。其中，s o d 是抗氧化系统中一种极为重要和在生物 4 体内普遍存在的金属酶在酶保护系统中，s o d 处于核心地位，许多报道认为： 水分胁迫下植物体内的s o d 活性与植物抗氧化胁迫能力里正相关。另一个酶 保护体系是抗坏盘酸。谷胱甘肽循环，抗坏盘酸过氧纯物酶( a p 和谷胱甘肽还 原酶( g r ) 是其中的关键酶，直接清除h ：o ：。 2 ) 非酶促保护系统。非酶促保护系统包括g s h 、a s a 、v e 、类胡萝卜素 等。此外酚类、类黄酮化合物、脯氨酸、甘露醇、多胺、激动素等也有清除 活性氧的功效。在正常条件下，植物体内的活性氧的产生和猝灭是处于动态 平衡的；盐胁迫下，这种平衡被打破，若保护系统不能及时猝灭过量的活性氧， 就可导致生物膜受损等一系列伤害。因此，活性氧清除系统对植株抗盐生理 有十分重要的作用。 1 1 。2 3 盐胁迫与信号传递 在盐胁迫下，为了适应环境，植物从感受外界刺激到产生应答反应之间 存在着一系列的信号传递转换过程。与盐胁迫有关的信号主要有c a2 + 7 c a m 、 a b a 、h 2 0 2 等。现已确定，细胞内c a2 + 信号楚最重要的信号分子之一，处于 调节细胞代谢和生长发育的多种信号途径的交叉点上。钙离子可以减缓植物 盐害、增强植物耐盐性，其重要作用在于能维持细胞膜完整性，并调节离子 运输等。盐胁迫下，细胞游离c a2 + 浓度的增加显著减少了细胞志n 鑫+ 的浓度， 这可能是通过n a + 吸收和运输两方面完成的，有证据表明：c a 2 + 是透过降低质 膜透性来减少n a + 进入细胞的。当植物受到盐胁迫时，细胞内的c a2 + 浓度增加， c a2 + 通过与其主要受体c a m 结合，从而进一步激活适当的蛋白激酶，激发细 胞产生应激反应，这是c 鑫2 + 的一般作用方式。在盐胁迫下，a b a 在细胞中的 含量增加，从而促进气孔关闭以减少因蒸发作用而造成的水分的损失。在胁 迫下表达的许多基因同时也可受到外源a b a 的诱导，这表明a b a 参与了植物 逆境信号的传递过程。( s h i n o z a k i 等) 研究表明，在脱水胁迫启始信号与基因表 达之闻至少存在凄条独立的信号传递途径，其中2 条依赖a b a 。近年来的研究 表明，h ：o ：在植物逆境生理中可能起到信号分子的作用。人们首先发现0 2 可 以通过影响脂膜流动性而促进气孔的关闭：外源低浓度h 2 0 2 处理可引起细胞 游离c a 2 + 浓。增加，从霹露导致气孔关闭；h ：o ：还可弓l 起细胞游离c a2 + 浓度增加， 启动c a 信使系统。a 秘a 可以诱导h ：o ：的产生，同时在a 转a 诱导的气孔关闭过 程中也发现了过氧化氢酶相关基因的表达，这说明h ：o ：可能是信号传导链的 一个中间环节【36 。在盐胁迫条件下，活性氧含量同许多与抗盐相关的生理反 应有着直接的关系，因此推测活性氧可能与胁迫信号传导有一定关系。盐胁 迫下，活性氧损伤细胞质膜、蛋囱质及核酸，丽对d n a 的损伤是可以积累并 可遗传的，植物体内积存过多的受损细胞将影响植物组织的正常功能。当机 体不能承受这些积累的损伤时，将启动细胞凋亡机制清除这些受损细胞，以 新的正常细胞取面代之。缨胞凋亡是生物体在诱导下，幽基因控制的一种细 胞主动死亡的途径，也是生命活动的基本特征之一。 4 0 7 4 1 3 ，茎秆占7 8 一10 9 ；在叶子中以旗叶含量最高，根系的含硅 量仅占全株的2 以下【53 1 。水稻各器官中硅( s i 0 2 ) 含量大小依次为谷壳( 15 ) 、 叶片( 12 ) 、叶鞘( 10 ) 、茎( 5 ) 、根( 2 ) 。玉米中的硅主要分布在叶( 4 3 ) 和根( 3 9 ) 中【54 1 。而三叶草根系中的硅浓度相当于地上部分的8 倍。一般成熟 的植物和老叶的硅含量高于幼苗和嫩叶。 1 2 3 植物对硅的吸收和运输 当介质p h 在2 9 范围内，单硅酸( h 。s i o 。) 是植物从培养介质吸收硅元素 的主要形态，它不带电荷也不解离，只有当p h 9 时，才会解离产生h ，s i o 。 植物对非解离的h 。s i o 。的吸收可能是无选择性的被动吸收过程，主要是通过 植株对蒸腾流内单硅酸的被动吸收来实现的。因为土壤溶液中硅的数量和蒸 腾的水量，控制着植株体内硅的数量【4 引。但现在基本上认为水分和植物的硅 吸收量之间没有直接的比例关系。同时，植物根系和地上部分吸收硅的方式 也不尽相同：1 ) 植物根系对硅的吸收不是被动的、非选择性的，而是受代谢 作用调控的、主动的、有选择性的吸收；2 ) 地上部分对硅的吸收主要是一种 被动的、较小选择性的吸收【4 9 1 。 因此，植物对硅的吸收机理可能较复杂，且因植物种和介质条件等因素 的不同而异。如t a k a h a s h i 等【”】在“硅作为高等植物必需元素的可能性”一 文中，按吸收硅的模式将植物分成3 大类型：1 ) 喜硅植物( s ia c c m u l a t o r ) ： 主动吸收硅；2 ) 拒硅植物( s ie x c l u d e r ) ：拒绝吸收硅；3 ) 中间型植物 ( i n t e r m e d i a t et y p e ) ：被动地吸收硅，其中以拒硅植物的数量最少。 1 2 4 硅在植物中的作用 在动物和单细胞生物( 如硅藻) 中，硅的必需作用已经得到证明，即硅能参 与这些生物体众多的新陈代谢过程。但关于硅影响高等植物代谢的研究不多， 目前发现硅能通过与酚类物质结合来调节木质素的合成。也有研究发现，硅 能促进甘蔗体内糖的转化【65 1 。在高等植物中，硅的有益作用己得到证实，目 前发现硅不仅能促进植物生长，还能增强作物对生物和非生物胁迫的抗性， 改善植物生长。 1 ) 硅对水稻生长的影响已经研究得较为清楚。硅可促进水稻根系生长， 增加根系活力，改善通气组织和根部的氧化能力，提高其对水分和养分的吸 收量。硅促进水稻叶片增厚，使维管束加粗，穗轴直径增大；叶细胞内线粒 体较多，且其中片层结构及基粒增多，叶绿素含量增加，净光合率提高【65 1 。 吸硅充足植株的叶片及叶鞘表皮细胞上形成角质一双硅层，一层在表皮细胞 壁与角质层之间，一层在表皮细胞壁内与纤维素相结合。这种角质双硅层可 以减少叶面水分消耗，并增强水稻对真菌和害虫的抵抗能力。同时硅又能使 7 2 3 2 叶绿素含量的测定 取新鲜的叶片除去叶柄和叶脉剪成碎片，称取0 5 克加5 m l 纯丙酮研磨成匀 桨，再加8 0 丙酮5 m l 离心，取上清液定容至2 0 m l ，用高级分光光度计分别测 其在6 6 3 n m 和6 4 5 n m 处的光密值，计算出叶片中叶绿素a 、b 的含量( 李合生编 植物生理生化实验原理和技术) 1 6 引。 2 3 4 叶片光合作用的测定 光合作用用英国c i r a s 1 型便携式光合自动测定系统测定。能测出光合特 性指标主要有：净光合速率( p n ) 、叶温( t l ) 、光合有效辐射( p a r ) 、 蒸腾速率( t r ) 、气孔导度( g s ) 、空气c 0 2 浓度( c a ) 、细胞间隙c 0 2 浓度 ( c i ) 。 2 3 5 叶绿素荧光动力学参数的测定 采用英国h a n s a t e c h 公司生产的f m s 2 型便携脉冲调制式荧光仪测定。 在自然条件下测定初始荧光，最大荧光，可变荧光及光系统原初光能转 换效率，测定前暗处理5 l0m i n ，重复5 次。荧光动力学参数按下式计算： f v f m = ( f m f o ) f m ；f v f o = ( f m f o ) f o ；q p = ( m f s ) ( f m f o ) ； q n = 1 一( f m f o ) ( f m f o ) ，叩p si i = ( f m f s ) f7 m 8 - 9 】 2 3 6 树叶膜脂过氧化作用测定 2 3 6 1 细胞质膜透性的测定 采用植物生理学实验指南( 朱广廉，北京林业大学出版社) 中的方 法1 7 引，取杨树的同位叶片，称取0 3 0 4 克，用去离子水洗净，以2 0 0 0 9 离心 10 m i n ，如此重复3 次，然后加入1o m l 去离子水，真空抽气10 m i n 后在室温下间 隔振荡3 0 m i n 。用电导仪测量外渗液的电导率t l 将上述材料于沸水浴中加热 5 m i n ，冷却至室温后再次测定外渗液的电导值t 2 ，细胞质膜透性用电解质的相 对外渗率百2 t 1 百分比来表示。 2 3 6 2m d a ( 丙二醛) 含量的测定 采用赵世杰等( 1 9 9 4 ) 的改进法，分别测定o d 4 5 0 、0 d 5 3 2 、o d 6 0 0 的值 而求得。取杨树同位叶片0 5 9 ，加少许石英砂，10 三氯乙酸( t c a ) 8 m l 研 磨提取，粗提液6 0 0 0 r m i n 离心2 0m i n ，取上清液4 m l 加0 5 硫代巴比妥酸( t b a ) 1 2 3 结果与分析 3 1 硅对不同盐胁迫处理杨树生长状况的影响 3 1 1 硅对盐胁迫下杨树苗新梢净生长量的影响 从图3 1 可以看出，在不同盐胁迫条件下，各施硅浓度杨树的新梢生长量 有显著差异。在0 9 ln a c l 条件下，与处理n a o s i o 相比，n a o s i l 、n a o s i 2 新梢 生长量分别增加了4 0 5 5 、l8 4 0 。在2 0 9 ln a c l 胁迫条件下，与处理n a ls i o 相比，n a ls i l 、n a ls i 2 新梢生长量分别增加了5 4 2 、38 4 3 。在3 0 9 ln a c l 胁迫条件下，与处理n a 2 s i o 相比，n a 2 s i l 、n a 2 s i 2 新梢生长量分别增加了 19 6 3 、2 0 1 。在4 o g ln a c l 胁迫条件下，与处理n a 3 s i o 相比，n a 3 s i l 、 n a 3 s i 2 新梢生长量分别增加了3 6 31 、17 3 5 19 。 由图中也可以看出，在不加硅条件下，不同盐胁迫处理杨树新梢生长量 受到的影响存在差异。与处理n a o s i o 相比，n a ls i o 、n a 2 s i o 、n a 3 s i o 净生长量 分别减少了3 5 o o 、2 9 7 5 、4 9 8 7 。 在不同施硅水平下，各盐胁迫处理杨树新梢生长量均随着溶液含硅量的 增加而增加。在施硅浓度为o 5 9 l 条件下，与处理n a ls i o 相比，n a ls i l 、n a 2 s i l 、 n a 3 s i l 净生长量分别增加了8 4 3 、2 9 7 5 、5 4 6 6 。在施硅浓度为1 0 9 l 条 件下，与处理n a 2 s i o 相比，n a ls i 2 、n a 2 s i 2 、n a 3 s i 2 净生长量分别增加了8 4 3 、 2 9 7 5 、5 4 0 3 。 以上分析说明，盐胁迫下施硅可以减轻盐害，表现为不同的施硅处理均 增加了杨树幼苗新梢生长量，其增量与盐浓度和施硅浓度高低有关，在溶液 含盐量为2 0 9 l 的条件下，施硅浓度为1 0 9 l 处理的生长量增量高，在3 0 9 l 的条件下，施硅浓度为0 5 9 l 处理生长量增量高。 、 梦梦梦梦梦矿。 图3 1 硅对盐胁迫下杨树幼苗新梢净生长量的影响 f i g3 一le f f e c to fs i l i c o no ng r o w t ho ft h et i po fn e wb r a n c ho fp o p l a rc i o n eu n d e rs a l t s t r e s s 1 4 8v删半划器糕 在不加硅条件下，各处理对杨树根系生长量影响存在差异。与处理n a o s i o 相比，n a ls i o 、n a 2 s i o 、n a 3 s i o 根系生长量分别减少了41 0 0 、3 9 7 5 、2 9 8 7 。 在不同施硅水平下，盐胁迫均抑制了杨树根系的生长。在施硅浓度为 0 5 9 l 的条件下，与处理n a o s i l 相比，n a ls i l 、n a 2 s i l 、n a 3 s i l 根系生长量分 别减少了2 6 31 、4 8 10 、5 3 7 1 。在施硅浓度为1 o l 的条件下，与处理 n a o s i 2 相比，n a ls i 2 、n a 2 s i 2 、n a 3 s i 2 根系生长量分别减少了3 5 0 7 、2 9 7 5 、 5 6 4 6 。 方差分析表明，处理3 0 d 后，硅对不同盐胁迫下杨树苗根系生长量存在 着极显著差异( f = 2 1 51 ) 。多重对比表明( 表3 2 ) ，在无盐水平下，n a o s i o 、 n a o s “、n a o s i 2 三种处理杨树根系生长量增量差异显著。在盐胁迫不加硅的条 件下，处理n a o s i o 、n a is i o 、n a 2 s i o 和n a 3 s i o 之间差异达显著水平。盐胁迫施 硅水平下，在含盐量为2 0 9 l 胁迫条件下，n a l s i o 、n a l s i l 与n a l s i 2 处理 。h 梦梦梦梦梦梦梦梦 图3 2硅对盐胁迫下杨树幼苗根系生长量的影响 f i g3 2e f f e c to fs i l i c o no ng r o w t ho fr e l a t i v ec a l i p e ro fp 0 p l a rc l o n eu n d e rs a l ts t r e s s 间差异达极显著水平，溶液含盐量为3 0 9 l 胁迫条件下，n a 2 s i 0 与n a 2 s “之 间差异不显著，n a 2 s “与n a 2 s i 2 处理间差异极显，在溶液含盐量为4 0 9 l 胁 迫条件下，n a 3 s i o 、n a 3 s i l 、n a 3 s i 2 三种处理间差异显著。 在无硅水平下，n a o s i o 、n a 2 s i o 、n a 3 s i o 三种处理根系生长量差异达极显 著水。在不同盐水平情况下，施硅进行处理，比较n a o s i 2 与n a ls i o 、n a ls i l ， n a ls i 2 与n a 2 s i o 、n a 2 s i l ，n a 3 s i o 与n a 3 s i l 、n a 3 s i 2 之间显著性可以看出，在 硅的调节下，杨树根系增量得到不同程度的提高，施硅对根系生长量的影响与 盐浓度高低密切相关。 1 6 蛎们拈；弱加垢加5 o 畲uv咖当皤罂 表3 2硅对盐胁迫下根系生长量影响的多重比较分析 t a b l e3 - 2m u l t i p l ec o m p a r i s o no ft h ee f f e c to fs i l i c o no ns e e d i n gr e l a t i v ec a l i p e ru n d e r s a l ts t r e s s 3 1 3 硅对盐胁迫下杨树幼苗生物量的影响 从图3 3 可以看出，在不同盐胁迫条件下，施硅对杨树生物量的影响存在 差异。 在o g l n a c l 条件下，不同的施硅浓度均增加了杨树生物量，与n a o s i o 相比，n a o s i l 、n a o s i 2 处理的生物量分别增加了2 0 7 9 、2 9 0 7 ；在2 o g ln a c l 胁迫条件下，不同施硅浓度均增加了杨树生物量，生物量与施硅浓度呈正相 关，与处理n a l s i o 相比，n a ls i l 、n a 2 s i 2 处理的生物量分别增加了17 8 2 、 14 6 5 。在3 o g ln a c l 胁迫条件下，不同的施硅浓度对杨树生物量的影响不 同，与处理n a 2 s i o 相比，n a 2 s i l 处理生物量增加了2 7 3 4 ，n a 2 s i 2 处理生物 量增加了2 8 4 2 ；在4 0 9 ln a c l 胁迫条件下，不同浓度的硅处理均增加了杨 树的生物量，增加量以施硅浓度为o 5 9 l 的较高，施硅浓度为1 0 9 l 的次之， 与处理n a 3 s i o 相比，n a 3 s i l 、n a 3 s i 2 处理的生物量分别增加了3 8 13 、19 0 4 。 同一种施硅浓度下，盐胁迫程度越高，对杨树幼苗生长的抑制越明显。 在无硅条件下，与对照相比，不同的盐处理均促进了杨树的生长，增加了杨 树生物量，与处理n a o s i o 相比，n a ls i o 、n a 2 s i o 、n a 3 s i o 生物量分别增加了0 4 8 、 15 5 9 、4 4 4 5 。在施硅浓度为0 5 9 l 条件下，与处理n a o s i l 相比，n a ls i l 、 n a 2 s i l 、n a 3 s i l 生物量分别减少了9 6 0 、17 19 、4 0 8 8 。在施硅浓度为1 0 9 l 条件下，与处理n a o s i 2 相比，n a ls i 2 、n a 2 s i 2 、n a 3 s i 2 生物量分别减少了18 4 9 、 5 0 8 4 、5 2 7 9 。 1 7 2 0 0 1 8 0 1 6 0 1 4 0 1 2 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 o博 矿矿矿矿梦矿矿矿矿矿矿 图3 3硅对盐胁迫下杨树幼苗生物量的影响 f i g3 - 3e f f e c to fs i l i c o no nb i o m a s si n c r e m e n t0 fp o p l a rc l o n eu n d e rs a l ts t r e s s 方差分析表明，处理3 0 d 后，施硅对不同盐胁迫处理生物量的影响达到 显著水平( f = 15 0 0 8 ) 。多重比较分析结果表明( 表3 3 ) ，无盐水平下，n a o s i o 和n a o s i l 、n a o s i 3 之间差异显著；加盐条件下，在溶液含盐量为2 0 9 l 的胁 迫条件下，n a o s i o 和n a o s i l 、n a o s i 2 之间差异显著，n a o s “和n a o s i 2 之间差 异显著生物量增量差异不显著；在溶液含盐量为3 0 9 l 胁迫条件下，n a 2 s i o 、 n a 2 s i l 、n a 2 s i 2 处理间差异显著，在溶液含盐量为4 o g l 胁迫条件下，n a 3 s i o 、 n a 3 s i l 、n a 3 s i 2 处理间差异显著。 在无硅水平下，n a o s i o 、n a 2 s i o 、n a 3 s i o 处理杨树幼苗生物量增量差异达 极显著水平。比较不同盐胁迫情况下，n a o s i l 与n a ls i 2 ，n a ls i o 与n a 2 s i l 、 n a 3 s i l ，n a ls i l 与n a 2 s i l 、n a 3 s i l 处理间差异水平说明，盐胁下适量加硅后， 表3 3硅对盐胁迫下杨树幼苗生物量影响的多重比较分析 t a b l e3 3m u l t i p l ec o m p a r i s o no ft h ee f f e c to fs i l i c o no nb i o m a s si n c r e m e n tu n d e rs a l t s t r e s s 处理平均值o 0 5 水 0 0l 水 处理平均值o 0 5 水0 0 1 水 ( g ) 平 平 ( g ) 平平 n a o s i o n a o s “ 1 5 9 9 2 1 4 7 8 6 n a o s i 2 l1 3 9 2 f g e f e 绝 n a l s i o 1 3 7 4 5 e n a l s i i 1 3 3 6 6 n a l s i 2 1 3 0 0 7 f g e fn a 2 s i o9 6 1 6 d e n a 2 s i l 1 2 2 4 5 e f n a 2 s i 2 7 8 4 5 c d e a b b c e a c d n a 3 s i o 6 3 2 9 a a e f n a 3 s i l 8 7 4 2 c b c d e f n a 3 s i 2 7 5 3 4 a b a 1 8 q墨栅霸 3 1 5 小结 植物生长是代谢过程在形态上的综合表现，生长不仅决定植物的光合面 积、生产潜力及产量，并对体内代谢产生反馈调节作用。因此，逆境胁迫对 生长的影响是长期受到人们关注的问题之一。盐分胁迫对植物生长的影响， 主要表现在细胞伸长受到抑制，生长的抑制是植物在盐分胁迫条件下，内部 各种生理代谢活动综合反应的结果。 生长量和生物量均为反映逆境胁迫下植物适应性的指标，也是反映逆境 胁迫效应是否得到缓解及缓解程度的指标，但生物量较生长量更可靠。植物 对环境特别是水分因子变化的响应主要是通过根系进行。根系与土壤间的相 互作用是一复杂的生理生态过程。盐分胁迫下植物根系的发育状况可以在很 大程度上反映出植物的耐盐能力1 69 1 ，因为根系生长在土壤中，直接与盐渍环 境接触，受盐分影响最大、最直接。 盐胁迫使植物生长受到抑制，从盐胁迫对杨树苗生形态特征的影响来看， 表现为植株矮小，枝干细弱，叶片大量盐斑并枯黄凋落，幼苗有严重的叶缘 焦枯及盐斑，根系开始腐烂，颜色变褐色，甚至植株死亡。本实验研究结果 表明，不同盐浓度的对杨树幼苗生长胁迫程度不同，随着盐浓度的增加，抑 制生长越明显，叶片焦枯和濒临死亡现象越明显：而盐胁迫下施硅可以促进 杨树幼苗生长，增加其生长量，增加生物量，加硅还促进了杨树根系生长， 增强根系活力，改善叶形态。这一定程度可以改善通气组织和根部的氧化能 力，提高其对水分和养分的吸收量，一方面也许促进了细胞的快速繁殖，另 一方面也许是改变了盐分在有机体内的分布情况，使根系吸收的无机养分和 植物生产的有机物运输通道正常运行，不致使盐分分布不均，而毒害植株。 3 2 硅对不同盐胁迫处理杨树叶绿素含量及光合特性的测定 光合作用是植物体能量流动和物质循环的基础，是决定森林生产力最重 要的生理过程，也是地球上的生物赖以生存的基础。叶绿素含量、光合速率 是衡量光合作用好坏的两个重要因素，叶绿素含量与光合作用密切相关。在 一定光照强度下，一定叶绿素含量范围内，光合作用与叶绿素含量呈正相关。 光合速率的大小是衡量植物体生理性状好坏的一个重要指标，也是衡量光合 作用好坏的一个标准。 3 2 1 硅对不同盐胁迫处理杨树幼苗叶绿素含量的影响 叶绿素是绿色植物进行光合作用的主要色素，叶绿素含量同光合作用的 关系十分密切，其含量在一定程度上能反映植物同化物质的能力【5 引。从( 图3 4 ) 中可知，在同一种盐分条件下，不同的施硅水平对杨树幼苗叶绿素含量的影 响存在差异。 由图3 4 可以看出，在不同盐胁迫条件下，各施硅浓度的叶绿素含量随着 时间增加有所减少。处理5 d 后，n a o s i o 与n a ls i o ，n a 2 s i o 与n a 3 s i o 之间差 异都不大。随着胁迫时间的延长，各处理问的差异越明显。处理3 0 d 后，与 n a o s i o 相比，n a ls i o 、n a 2 s i o 和n a 3 s i o 处理的叶绿素含量分别减少了1 7 1o 、 专1 目 删 如0 蹈 懒o 繇 古0 一n a o s i 0 一+ 一n a o s i l 杏一n a o s i 2 卜n a l s i o 扣n a l s i l + _ n a l s i 2 一d n a 2 s i o 一一n a 2 s i l n a 2 s i 2 一n a 3 s i 0 妒n a 3 s i l 一x n a 3 s i 2 图3 4 硅对不同盐胁迫处理杨树幼苗叶绿素含量的影响 f i g3 - 4e f 伯c to fs i l i c o no nc o n t e n t so fc h l o r o p h y l lo fp o p l a rc l o n eu n d e rs a l ts t r e s s 3 6 2 0 和6 6 7 0 7 ；处理1 5 d 后，n a l s i o 、n a 2 s i o 和n a 3 s i o 处理的叶绿素含 量分别减少了3 3 6 0 、4 6 0 7 和6 5 8 4 。当处理3 0 d 后，各处理的叶绿素含 之间差异较为明显，n a is i o 、n a 2 s i o 和n a 3 s i o 含量与n a o s i o 相比分别减少了 6 0 3 、5 9 3 1 和7 0 5 4 。在0 9 ln a c l + s i 条件下，n a o s i o 、n a o s i l 、n a o s i 2 各处理间叶绿素含量随着时间延长而增加，处理3 0 d 时含量最高。 在不同施硅水平下，从图中可以看出各盐胁迫处理在不同时间段对杨树 2 l 幼苗叶绿素含量的影响不同。o g ln a c l 条件下，不同的施硅浓度对杨树叶绿 素含量影响不明显。处理l5 d 后，不同的施硅浓度增加了杨树叶绿素含量影 响明显，其中与处理n a ls i o 相比，n a ls i l 、n a 2 s i 2 处理的叶绿素含量分别增加 了1 1 9 7 、l8 7 3 。在处理2 0 d 后，与处理n a 2 s i o 相比，n a 2 s i l 处理的叶绿 素含量增加了2 5 7 5 ，n a 2 s i 2 处理的叶绿素含量增加了38 7 2 ；处理3 0 d 后， 施硅对杨树幼苗叶绿素含量影响最为显著，与处理n a 3 s i o 相比，n a 3 s i l 、n a 3 s i 2 处理的叶绿素含量分别增加了4 0 1 3 、5 7 3 5 。 方差分析表明，处理3 0 d 后，施硅对不同盐胁迫处理叶绿素含量的影响达 到显著水平( f = 21 2 0 5 ) 。多重比较分析结果表明( 表3 4 ) ，在无盐条件下， n a o s i o 与n a o s i l ，n a o s i 2 三处理叶绿素含量差异显著；在无硅条件下，n a 3 s i o 与n a 2 s i o 、n a ls i o 、n a o s i o 各处理间差异显著。在盐条件下，在溶液含盐量为 2 0 9 l 的胁迫水平下，n a ls i o 、n a ls “与n a ls i 2 之间差异显著。在溶液含盐量 为3 o g l 的胁迫条件下，n a 2 s i o 与n a 2 s i l 处理之间差异不显著，n a 2 s i o 、n a 2 s i l 与n a 2 s i l 之间差异显著。在溶液含盐量为4 o g l 的胁迫条件下，n a 3 s i o 、n a 3 s “ 与n a 3 s i 2 处理间差异显著。从图中也可以看出，n a 3 s i o 、n a 2 s i o 处理在盐胁迫 处理3 0 d 后，幼苗叶绿素含量极低，光合作用几乎停滞。 表3 4硅对不同盐胁迫处理杨树幼苗叶绿素含量影响的多重比较分析 t a b l e3 4m u l t i p l ec o m p a r i s o no ft h ee f f e c to fs i l i c o no nc o n t e n t so fc h l o r o p h y l lu n d e r s a l ts t r e s s 3 2 2 硅对不同盐胁迫处理杨树幼苗净光合速率的影响 光合作用是植物体内重要的代谢过程，其强弱对植物生长发育及抗逆性 都有重要的影响，因而光合作用可作为判断植物生长和抗逆性强弱的指