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小冰麦(Triticum aestivumAgropyron intermedium)ぜ钚财认煊机制的研究

2018-10-21于婷婷关琳赫子萱

科技风 2018年22期

于婷婷 关琳 赫子萱

摘要:植物生长过程中受多种胁迫的影响,盐、碱胁迫是影响作物产量的重要因素,对作物的危害仅次于干旱。本文阐述了小冰麦抗盐碱的机制,为提高小冰麦耐盐碱能力及抗盐碱的育种提供依据。

关键词:小冰麦;响应;盐、碱胁迫

Review on Phyysioiogical Response ofTriticum aestivum

Agropyron intermedium to Salinityalkalinity Stress

YuTingtingGuan linHeZixuan

Abstract:Plants are influenced by a variety of stresses.Salinityalkalinity stress(SAS) is an important factor affecting crop yield,which damage is second only to drought.The alleviating mechanisms under SAS of Xiaobingmai are described in this paper.And providing a reference for improving plant resistance to stresses and increasing crop yield.Meanwhile providing a reference for improving it resistance to stresses and breeding.

Key words:Triticum aestivumAgropyron intermedium;response;salinityalkalinity

土地盐碱化是世界性的环境问题。[1,2]据统计,全世界有超过8亿公顷的土壤盐碱地,我国约占1/8,[3]在我国,东北地区土地盐碱化的程度尤其严重。土地盐渍化严重制约着农业生产和生态环境的发展。因此,研究作物耐盐碱性机制及选育新品种具有重要的理论和实践价值。

东北师范大学研究人员研发出抗盐碱能力较强的小麦新品种——小冰麦33号,具有产量高,蛋白高,抗性多等优点 。[4,5]其目前在中国东北盐碱化比较严重的区域已经有了较大的推广。

图1 盐碱胁迫对植物的伤害[2]

对小冰麦而言,盐胁迫和碱胁迫是两种性质不同的逆境胁迫,小冰麦对两种胁迫的响应机制也不同,碱胁迫对小冰麦生长的抑制作用明显高于盐胁迫,高pH对小冰麦的伤害甚至是致死的。这与刘建新[6]等人对燕麦,蔺吉祥[7]等人对小麦的研究结论是一致的。

植物抗盐碱的关键在于根对pH的调控能力。贾娜尔·阿汗,[8]杨国会[9]等人对小冰麦幼苗的研究表明,碱胁迫对根的抑制作用尤其突出。植物通过Na+、K+代谢来适应盐渍环境,在盐碱胁迫下,小冰麦吸收Na+而抑制吸收K+,Na+/K+升高,在碱胁迫的条件下,Na+含量、Na+/K+值升高幅度及K+含量下降的幅度均大于盐胁迫,这种变化表明,高pH破坏了根系对Na+、K+的选择性吸收能力,导致体内其含量的不平衡。碱胁迫对Na+、K+含量的影响可能是对高pH胁迫的特殊响应,值得进一步研究。[5,9]

小冰麦响应碱胁迫的另一机制就是在细胞内积累大量的有机酸,这种响应可能是积极的。在碱胁迫下,植物不但要调节离子平衡,还要维持根外环境以及细胞内pH的稳定。植物的根部通过分泌H+及呼吸作用产生CO2等途径来调节根外pH值。此外,小冰麦可通过积累有机酸弥补体内阴离子的流失来调节细胞内的pH,同时积累的有机酸也可能被运输到根外调节根外微环境的pH。不同科属的植物在盐碱胁迫下积累的有机酸种类不同,如碱地肤主要积累草酸,[12]星星草则为柠檬酸。[13]实验表明,盐胁迫下小冰麦的根部有机酸的分泌较少,而在碱胁迫下,根部则积累大量的有机酸,且主要是苹果酸和柠檬酸。[9]

目前对小冰麦的的实验研究中存在一些不足,如实验过程中盐分的选择具有单一性且胁迫的时间不足,反映出的结果仅是短时间内的变化;研究局限于实验室,具有一定的局限性。另外,在自然环境中影响小冰麦的因素不仅仅是盐碱胁迫,还有其他环境因子,例如温度胁迫,水分胁迫,营养胁迫等方面也是值得研究的。

参考文献:

[1]张海波,崔继哲,曹甜甜,等.大豆出苗期和苗期对盐胁迫的响应及耐盐指标评价[J].生态学报,2011,31(10):28052812.

[2]刘倩,高娅妮,柳旭,等.植物对盐碱胁迫的响应机制研究进展[J].生态学报,2017,37(16):113

[3]Niu, D L, Wang, Q J.Research progress on salinealkali field control Chinese[J].Journal of Soil Science 2002, 33(6): 449455.

[4]劉颖.小麦新品种——小冰麦33 [J].农村百事通,1999(13):12.

[5]杨国会,石德成.盐碱胁迫对小冰麦相对生长率及茎叶离子积累的影响[J].河南农业科学,2011,40(01):4547+57.

[6]刘建新,王金成,王瑞娟,等.混合盐碱胁迫对燕麦幼苗矿质离子吸收和光合特性的影响[J].干旱地区农业研究,2017,35(01):178184+239.

[7]蔺吉祥,李晓宇,唐佳红,张兆军,李卓琳,高战武,穆春生.盐碱胁迫对小麦种子萌发、早期幼苗生长

及Na~+、K~+代谢的影响[J].麦类作物学报,2011,31(06):11481152.

[8]贾娜尔·阿汗,张相锋,赵玉.盐碱胁迫对小冰麦种子萌发和早期幼苗生长的影响[J].种子,2010,29(09):5255.

[9]杨国会.碱胁迫诱导小冰麦有机酸积累和分泌的研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2010,38(07):7784.

[10]杨春武,李长有,张美丽,刘杰,鞠淼,石德成.盐、碱胁迫下小冰麦体内的pH及离子平衡[J].应用生态学报,2008(05):10001005.

[11]杨春武,李长有,尹红娟,鞠淼,石德成.小冰麦(Triticum aestivumAgropyron intermedium)对盐胁迫和碱胁迫的生理响应[J].作物学报,2007(08):12551261.

[12]王晓苹,姜海波,石德成.盐碱胁迫下碱地肤体内的有机酸积累及其草酸代谢特点[J].草业学报,2017,26(07):158165.

[13]李长有,杨春武,等.天然盐碱土壤对虎尾草茎叶有机酸积累影响及胁迫因子分析[J].草业学报,2015,24(04):95103.

作者简介:于婷婷(1993),女,硕士,主要研究方向为植物次生代谢与分子调控。