不同基因型玉米對鹽脅迫的敏感性及耐鹽機理研究.pdf

1、鹽的主要成分及衡量指標(biāo)之一是鈉。鈉是大多數(shù)C4植物和CAM植物生長所必需的微量元素，對許多C3植物的生長也是有益的。但鹽分濃度過高，又會對作物造成水分脅迫、離子脅迫、膜脂過氧化、生理紊亂等多種傷害，而作物自身又會產(chǎn)生對脅迫的適應(yīng)。鹽脅迫對作物的傷害以及作物的耐鹽機理在不同基因型中表現(xiàn)不同。本試驗于2004-2007年在山東德州農(nóng)科所良種場的鹽堿試驗田、鹽池，德州學(xué)院生物系重點實驗室和測試中心，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生物學(xué)重點實驗室以及國家地質(zhì)

2、實驗測試中心，用大田、鹽池、實驗室沙培和水培等多種試驗方法，系統(tǒng)研究分析了NaCl脅迫下，玉米耐鹽生理機制及不同基因型差異。2004和2005年，選用25個推廣的玉米雜交種為材料，用大田種植的方法，對不同基因型的耐鹽能力和鹽脅迫下的產(chǎn)量進行了分析。2005年和2006年，在大田種植的基礎(chǔ)上選出6個耐鹽特性不同的雜交種于鹽池中在不同鹽濃度下繼續(xù)種植，對耐鹽能力、產(chǎn)量作了進一步分析。2006年和2007年在鹽池種植的基礎(chǔ)上，進一步在6個雜交

3、種中選出2個耐鹽能力不同的雜交種于實驗室內(nèi)用沙培和水培的方法，進行NaCl脅迫下各種生理生化分析。主要研究結(jié)果如下： 1鹽脅迫對不同基因型玉米葉片光合生理特性和產(chǎn)量的影響通過大田種植和實驗室‘NaCl長期脅迫，觀測光合特性、生長量、產(chǎn)量，對不同基因型玉米進行了耐鹽性鑒定和鹽脅迫下的產(chǎn)量進行了分析。試驗結(jié)果表明，玉米是鹽敏感作物，鹽脅迫下，生長受到明顯抑制，凈光合速率、葉綠素含量和根系活力明顯降低，由此造成生長量減少，株高、葉面積

4、、單株鮮重和單株干重都減少，且對地上部的影響大于對地下部的影響，從而根冠比升高。鹽敏感品種浚單18的變化幅度大于耐鹽品種登海9號，說明玉米不同品種之間耐鹽能力有顯著差異，耐鹽性是受基因型控制的、可遺傳的品種特性。 聚類分析結(jié)果表明，在供試品種中，魯單850和浚單20是耐鹽的最優(yōu)基因型，產(chǎn)量和耐鹽指數(shù)最高，對照產(chǎn)量亦較高，無論在非鹽堿地還是鹽堿地上都可以選用；中科4號和豫玉22是較優(yōu)良的基因類型，產(chǎn)量和對照產(chǎn)量都高，耐鹽指數(shù)中等偏

5、上，在非鹽堿地和中等程度的鹽堿地上可以選用；魯單984和聊玉18也是中等的基因類型，產(chǎn)量、對照產(chǎn)量和耐鹽指數(shù)都中等偏上，在非鹽堿地和中等程度的鹽堿地上可以選用：登海9號是耐鹽指數(shù)最高的基因型，產(chǎn)量和對照產(chǎn)量中等，是中、重度鹽堿地上的首選基因型；聊93-1產(chǎn)量也較高，但耐鹽能力較差，鹽脅迫嚴(yán)重影響了抽雄和花粉數(shù)量，在大面積種植單一品種的情況下，由于花粉數(shù)量不足，會對產(chǎn)量有較大影響；鄭單958是對照產(chǎn)量最高的基因型，但耐鹽能力較差，在非鹽堿

6、地和輕度鹽堿地上可以選用；掖單19產(chǎn)量和耐鹽指數(shù)都最低，是供試材料中最不耐鹽的基因型，鹽堿地上最好不要選用。 2鹽脅迫對不同基因型玉米離子含量的影響耐鹽性不同的玉米品種在含有不同濃度NaCl(0、50、100、150、200mmolL<'-1>)的營養(yǎng)液中萌發(fā)、生長，用等離子質(zhì)譜測定其萌動種子的種皮、胚、胚乳和幼苗的根、根頸、葉中Na<'+>、k<'+>、Ca<'2+>的含量。結(jié)果表明：NaCl脅迫下，玉米體內(nèi)離子平衡被打破，隨

7、著培養(yǎng)液中NaCl濃度的增加，玉米體內(nèi)Na<'+>含量逐漸升高，而k<'+>和ca<'2+>的含量逐漸降低。玉米體內(nèi)Na<'+>含量的變化幅度及絕對含量是：根頸>根>胚>種皮>葉>胚乳。根頸、根、種皮和葉中Na<'+>的含量，根頸、根和葉中Ca<'2+>的含量都與不同品種的耐鹽能力強弱有關(guān)。玉米的種皮、根頸和根都具有Na<'+>的累積能力，根頸具有對Na<'+>的截流能力，葉具有拒Na<'+>能力，根Na<'+>含量明顯高于地上部分。

8、 3鹽脅迫對不同基因型玉米抗氧化酶活性的影響及與產(chǎn)量的關(guān)系試驗選用玉米耐鹽品種登海9號和鹽敏感品種掖單22，在四個不同鹽濃度下分析了三葉期、大口期、開花期、灌漿期SOD、POD、CAT活性和MDA含量的變化以及與產(chǎn)量的關(guān)系。結(jié)果表明，鹽脅迫下，三種酶的活性均隨鹽濃度的增加而提高，達(dá)到一定限度又降低；耐鹽品種登海9號的抗氧化酶活性高于鹽敏感品種掖單22，即酶活性與耐鹽性呈正相關(guān)；MDA含量低于掖單22，即MDA含量與耐鹽性呈負(fù)相關(guān)。

9、MDA的含量變化說明隨鹽濃度的增加，玉米細(xì)胞膜脂受傷害的程度增加，鹽敏感品種的受傷害程度大于耐鹽品種。 大口期是SOD和POD活性最高、MDA含量較低的時期，也是玉米最耐鹽的時期，此期SOD、POD活性與產(chǎn)量和鹽濃度呈顯著相關(guān)。開花期是SOD活性較低、POD活性最低、MDA含量最高的時期，也是玉米最不耐鹽的時期。此期SOD活性與產(chǎn)量和鹽濃度的相關(guān)不顯著。鹽脅迫下，影響了植物的生長發(fā)育，產(chǎn)量降低，鹽濃度與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)。鹽敏感性

10、不同的品種，受影響的程度不同，耐鹽指數(shù)差異顯著。 4鹽脅迫下，玉米葉片葉肉細(xì)胞生物膜透性和超微結(jié)構(gòu)的變化耐鹽性不同的玉米品種在含有不同濃度NaCl(0、50、100mmolI。。)的營養(yǎng)液中生長，測定細(xì)胞膜透性，并利用透射電鏡技術(shù)對葉肉細(xì)胞生物膜超微結(jié)構(gòu)進行了觀察。結(jié)果表明：NaCl脅迫下，細(xì)胞膜透性增加，線粒體數(shù)量增多。低鹽(50mmolL<'-1>NaCl)脅迫下，葉肉細(xì)胞各種膜結(jié)構(gòu)受到輕度損傷；重度鹽(100 mmolL<

11、'-1>NaCl)脅迫下，細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)膜、核膜、液泡膜、葉綠體、線粒體等各種膜結(jié)構(gòu)都受到破壞，甚至整個細(xì)胞溶解消失。上述結(jié)果表明，生物膜特別是葉綠體膜結(jié)構(gòu)的破壞與鹽脅迫葉肉細(xì)胞最終死亡密切相關(guān)。鹽脅迫下，玉米葉片葉肉細(xì)胞受傷害的程度表現(xiàn)出極大的不同步現(xiàn)象。有的細(xì)胞已經(jīng)完全溶解消失了，而相鄰細(xì)胞只受到輕微傷害，這種不同步現(xiàn)象在鹽敏感品種中表現(xiàn)不突出。 就不同基因型來說，膜透性差別不顯著，生物膜的破壞程度鹽敏感品種反而較輕。

12、 5．5-磺基水楊酸對鹽脅迫下玉米種子萌發(fā)和幼苗生長的調(diào)控對種子進行發(fā)芽試驗，研究了NaCl脅迫下5-磺基水楊酸對不同基因型玉米種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，結(jié)果表明：鹽脅迫嚴(yán)重抑制了玉米種子萌發(fā)和幼苗生長，外施5-磺基水楊酸能夠明顯緩解鹽分的抑制作用，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)明顯提高，根長和芽長明顯增長，隨著5-SA濃度的增高，緩解作用也提高，達(dá)到一定濃度后又降低，甚至于完全不能發(fā)芽。0.1-1.0mmolL<'-1>是促進玉米種子萌發(fā)和幼苗生

13、長的最適濃度。高鹽時5-SA的最適濃度低，而低鹽時的最適濃度高。5-SA對耐鹽品種登海9號的促進作用大于鹽敏感品種浚單18。 由于鹽脅迫對地上部的影響大于地下部，所以，5-SA的緩解作用同樣是對地上部的作用大于地下部。 6 NaCl脅迫對不同基因型玉米幼苗地上部有機滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響以耐鹽性不同的玉米基因型為材料，進行NaCl脅迫處理，測定地上部可溶性糖、脯氨酸及游離氨基酸的含量，結(jié)果表明：鹽脅迫下，玉米地上部可溶性