鈣離子對(duì)鹽脅迫小麥幼苗氮代謝的影響_王志強(qiáng)

1、第29卷第8期2009年8月生態(tài)學(xué)報(bào)V o. l 29, N o . 8Aug . , 2009鈣離子對(duì)鹽脅迫小麥幼苗氮代謝的影響王志強(qiáng), 王春麗, 王同朝, 林同保*(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/作物生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 鄭州 450002摘要:為探討增強(qiáng)小麥抗鹽能力的調(diào)控途徑, 以普通小麥豫麥34為材料, 研究了Ca 2+對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗氮代謝及生長(zhǎng)的影響。采用全營養(yǎng)液培養(yǎng)小麥幼苗至第一片葉完全展開, 更換無鈣營養(yǎng)液, 并開始不同處理。處理分別為低鹽脅迫(150mm o l L -1N aC l 、低鹽脅迫+4mmo l L -1Ca 2+、高鹽脅迫(300mmo l L -1

2、N aC l 、高鹽脅迫+4mm o l L -1Ca 2+, 以無N aC l 脅迫的小麥為對(duì)照。5d 后取樣, 測(cè)定了氮同化酶活性、代謝物含量、積累量及幼苗生長(zhǎng)狀況。結(jié)果表明, Ca 2+明顯緩解了低鹽脅迫對(duì)小麥幼苗的生長(zhǎng)抑制, 表現(xiàn)在鮮重、葉綠素及可溶性蛋白含量的增加, 而對(duì)高鹽脅迫下小麥幼苗的生長(zhǎng)無明顯改善效果; Ca 2+改善了低鹽脅迫下小麥幼苗的氮營養(yǎng)狀況, 表現(xiàn)在氮積累量的增加, 這一效應(yīng)主要是通過硝酸還原酶(NR 、谷氨酰胺合成酶(GS 以及異檸檬酸脫氫酶(NADP -ICDH 活性的增強(qiáng)而實(shí)現(xiàn)的。Ca 2+未能改善高鹽脅迫下小麥幼苗氮營養(yǎng)狀況的主要限制因子在于NAD P -I

3、 CDH 活性未明顯增加。關(guān)鍵詞:小麥; 鹽脅迫; 鈣離子; 氮素代謝文章編號(hào):1000-0933(2009 08-4339-07 中圖分類號(hào):Q945. 79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AE ffects of Ca2+on nitrogen m etabolis m i n wheat seedli ngs exposed to sa lt stress*WANG Zh-i Q iang , WANG Chun -L, i WANG Tong -Chao , LI N Tong -B ao450002, Ch i naAct a Eco l og ica Sini ca , 2009, 29(8:433

4、94345.Ag ron o my C olle g e of H enan Agricult ura l Un i v e rsit y, K e y Labora tory of M OE for R e gu l a ti ng and Con trolling Cro p G ro w t h and Develop m en t , Zh e ngzh ouAbstract :T o seek ways for m i prov i ng salt -tolerance of wheat plants , e xperm i entsw ere c onducted to exa m

5、 i ne the a meliorati ve effects of Ca2+on nitroge n m etabolis m under salt stress usi ng an or dinar y wheat cult i var (T riticu m aestivu m L . cv . Y u m ai-134 as the materia. l The wheat seedli ngs were culture d i n f ull nutrient so l ution . T he first leaf bei ng full y e xpanded , differ

6、ent treat m e ntswere i nitiate d by culturing the plants i n the nutrient so l utionw ithout calc i u m. N aCl (150mmol L 300mmo l L-1and-1and c o mb i nations of N aCl +Ca (150mmol L2+-1+4mmo l L-1and 300mm ol L-1+4mmol L w ere appli ed to the gro w ing plants usi ng no salt -stressed plants as co

7、ntro. l A fter 5days of treat m ents , the act i v ities of n itrogen assm i ilat i on enzy m es ,t he a mount o f nitr ogen assm i ilation a nd t he gro w t h status of wheat see d lings were2+deter m i ned . The results sho w e d that Ca significa ntly alleviated the depressed -gr o w th of wheat

8、seedli ngs under lo w salt2+stress , m a n ifesti ng t he e nha nced fresh weight , chl orophyll and soluble protein contents ; while Ca2+di d not sho w obv i ousa m eli orative effects under hi gh salt stress . Ca pro m oted the n itrogen assm i ilation and m i pr oved the status of nitrogen nutrit

9、i on i n wheat plants exposed to lo w salt stress , wh i ch c oul d be ma i nly due to the enhance d acti v ities of nitrate reductase (NR , g l uta m ine synthetase (G S and NADP -dependent isocitrate dehydr ogenase (NADP -I CDH . The m inor a m eli orati ve effects of Ca2+on n itrogen assm i ilati

10、 on i n wheat see dlings under high sa lt stress cou l d be expl a i ned by the i nsi gnificanti ncrease of NADP -I CD H acti v ity .基金項(xiàng)目:國家糧食豐產(chǎn)科技工程資助項(xiàng)目(2006BAD02A07-2; 河南省高校杰出科研人才創(chuàng)新工程資助項(xiàng)目(2007KYCX003; 河南省重點(diǎn)農(nóng)業(yè)攻關(guān)資助項(xiàng)目(072102170002收稿日期:2008-12-14; 修訂日期:2009-06-15*通訊作者C orres pond i ng author . E-m ai:l

11、 li n l ab 163. co mhtt p :/www. ecologica . cn4340生 態(tài) 學(xué) 報(bào) 29卷K eyW ords :wheat ; salt -stress ; calciu m; nitrogen m etabolis m鹽脅迫是限制作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的主要環(huán)境因素之一。據(jù)統(tǒng)計(jì), 我國約有2. 7 10h m 不同程度的鹽堿地172, 并且由于人口增長(zhǎng)、工業(yè)發(fā)展、不合理農(nóng)業(yè)灌溉和施肥等原因, 次生鹽堿化土壤面積還在繼續(xù)擴(kuò)大,直接造成了可用耕地面積的急劇下降, 嚴(yán)重威脅著我國的糧食安全。在人口不斷增多、耕地面積不斷減少的現(xiàn)實(shí)壓力下, 如何利用大面積的鹽堿地發(fā)展糧

12、食生產(chǎn), 是迫切需要解決的重大課題。小麥?zhǔn)俏覈饕募Z食作物之一, 在保障國家糧食安全方面發(fā)揮著巨大的作用。而小麥的抗鹽能力相對(duì)較弱, 特別是在幼苗期、拔節(jié)-孕穗期容易引起鹽害2, 嚴(yán)重限制了小麥產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。探討小麥抗鹽機(jī)理與調(diào)控技術(shù)對(duì)于提高小3麥綜合生產(chǎn)能力、保障我國糧食安全和促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)均有重要意義。營養(yǎng)缺乏是鹽脅迫下作物生長(zhǎng)受到抑制的主要原因之一同化能力降低, 造成氮素營養(yǎng)的相對(duì)缺乏4。氮素是植物的生命元素。蛋白質(zhì)、核酸、輔酶、磷脂、葉綠素等化合物中都含有氮素。此外, 某些植物激素、維生素等也含有氮素。在鹽脅迫下, 作物氮素。改善鹽脅迫條件下的氮素營養(yǎng)狀況, 對(duì)于提高作物的抗鹽

13、能力57至關(guān)重要。鈣不僅是植物必須的營養(yǎng)元素之一, 而且還作為第二信使廣泛地參與多種代謝活動(dòng)鈣在植物抗逆反應(yīng)中的作用也受到廣泛關(guān)注究1, 9, 108。此外,。關(guān)于鹽脅迫下鈣離子的生理效應(yīng)在不同作物上有過許多研11, 但是關(guān)于鈣離子對(duì)鹽脅迫下小麥氮素代謝的調(diào)節(jié)尚未見報(bào)道。鈣離子對(duì)小麥幼苗不同的氮同化途。本論文在以前工作的基礎(chǔ)徑有明顯的調(diào)節(jié)作用, 并初步確立了小麥幼苗氮素利用較有效的外源鈣濃度步闡明小麥氮代謝的抗鹽反應(yīng), 并探討提高小麥抗鹽性的可能調(diào)控途徑。1 材料與方法1. 1 試驗(yàn)材料及生長(zhǎng)條件上, 研究了鈣離子對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗不同氮同化途徑的調(diào)節(jié)及其對(duì)氮同化量和生長(zhǎng)狀況的影響, 期望進(jìn)一

14、供試小麥為豫麥34號(hào)(Triticum aestivum L. cv . Yu m ai 34 。種子先用0. 1%的H gC l 2溶液消毒10m i n , 用蒸餾水洗凈, 平鋪于3層濕潤(rùn)的濾紙上, 置于25 的黑暗恒溫培養(yǎng)箱中, 使種子萌發(fā), 其間每天噴水以維持濾紙濕度。3d 后, 轉(zhuǎn)入人工氣候箱中, 每天光照14h, 光照強(qiáng)度為110 mo lm-2s , 晝夜溫度分別為25 和-1-120 , 相對(duì)濕度為60%左右。在轉(zhuǎn)入人工氣候箱的第2天, 把小麥幼苗移栽到網(wǎng)格盤上。每個(gè)網(wǎng)格盤栽入60棵苗, 使其浮于盛有營養(yǎng)液的塑料桶中, 每桶裝2L 營養(yǎng)液, 營養(yǎng)液(pH 6. 8 的成分及濃度

15、如下:2mm o l L Ca(NO 3 2, 0. 25mm o l L-1-1KH 2PO 4, 0. 75mm o l L-1-1K 2SO 4, 0. 65mm o l L-1-1M gSO 4, 30 m o l L-1-1Fe C l 3, 2m ol L M nC l 2, 25 m o l L H 3B O 3, 0. 5 m o l L 營養(yǎng)液中每天通氧氣30m i n 。1. 2 試驗(yàn)處理及取樣-1CuSO 4, 2 m ol L ZnSO 4和0. 1 m o l L (NH4 6M o 7O 24。待小麥幼苗第1片葉完全展開后, 開始進(jìn)行試驗(yàn)處理。為排除營養(yǎng)液中鈣離子的

16、干擾, 更換原營養(yǎng)液中2mm o l L mmo l L-1-1C a(NO 3 2為4mm ol L-12+-12+-1KNO 3。處理分別為:對(duì)照(CK 、150mm ol L-1-1N a C l(低鹽脅迫 、150-1N a C l +4mm ol L C a (低鹽脅迫+鈣 、300mm o l L NaC l(高鹽脅迫 和300mm o l L N a C l+4mm o l L Ca (高鹽脅迫+鈣 。處理方法是在營養(yǎng)液中直接加相應(yīng)量的N a C l 和CaC l 2。處理5d 后,選擇生長(zhǎng)均勻、健壯的幼苗進(jìn)行相關(guān)的分析、測(cè)定。整個(gè)試驗(yàn)至少重復(fù)3次。1. 3 測(cè)定項(xiàng)目及方法1.

17、3. 1 生物量取長(zhǎng)勢(shì)一致的小麥幼苗20棵, 用紙吸干表面水分后, 用千分之一電子天平直接稱重, 并換算成每棵小麥幼苗的鮮重。1. 3. 2 葉綠素和可溶性蛋白葉綠素和可溶性蛋白含量分別參照A r non 和Bradford 的方法進(jìn)行測(cè)定http:/www. eco log ica . cn12, 13。8期 王志強(qiáng) 等:鈣離子對(duì)鹽脅迫小麥幼苗氮代謝的影響43411. 3. 3 硝酸還原酶NR 活性測(cè)定參照A sl a m 等的方法14。以NO 2的生成量衡量NR 活性, 單位為 g NO 2h15-1g F W 。11-11. 3. 4 谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脫氫酶和異檸檬酸脫氫酶GS 、

18、NADH-GDH 和NADP-I CDH 活性參照Lu 等的方法進(jìn)行測(cè)定1. 3. 5 銨離子按照Lu 等的方法進(jìn)行測(cè)定15, 其活性單位的定義參照文獻(xiàn)。111. 3. 6 谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、絲氨酸、丙氨酸含量游離氨基酸的提取和測(cè)定分別采用王志強(qiáng)等行測(cè)定。1. 3. 7 氮積累量用半微量凱氏定氮法1. 4 數(shù)據(jù)處理與分析文中數(shù)據(jù)均由3次重復(fù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤組成, 采用LSD 法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2 結(jié)果與分析2. 1 小麥幼苗鮮重、葉綠素和可溶性蛋白含量的變化從表1可以看出, 鹽脅迫下小麥幼苗鮮重顯著降低, 在低鹽脅迫和高鹽脅迫下, 其分別降低了150. 27mg 和181. 07m

19、 g , 降幅分別為43. 2%和52. 1%。低鹽脅迫下加入Ca 之后, 小麥幼苗鮮重顯著增加, 增幅為18 9%。高鹽脅迫下, Ca 加入使小麥幼苗鮮重增加7. 1%, 未達(dá)顯著水平。說明Ca 對(duì)小麥幼苗鹽脅迫的緩解作用在低鹽脅迫下表現(xiàn)明顯。Ca 對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗葉綠素和可溶性含量的調(diào)節(jié)作用表現(xiàn)出類似的效果。表1 C a 2+對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗鮮重、葉綠素和可溶性蛋白含量的影響Tabl e 1 Effects of Ca 2+on fres h wei ght , chlorophy ll and sol ubl e pro tei n contents i n wheat seedli

20、 ng s under s a lt stress (mg plan t -1 處理T reat m en ts 對(duì)照C ontrol 低鹽脅迫Lo w sali n ity低鹽脅迫+鈣Lo w sali n ity +Ca 2+高鹽脅迫H i gh sali n it y高鹽脅迫+鈣H i gh sali n it y +C a2+和D i m arti n o 等16的方法, 采用高效液相(HPLC 系統(tǒng)進(jìn)17測(cè)定全氮含量。2+2+2+2+鮮重Fres h w ei gh t 347. 53 5. 16a 197. 26 3. 78c 234. 55 2. 09b 166. 46 4. 1

21、2d 178. 22 4. 88d葉綠素含量Ch l orophy ll 0. 529 0. 033a 0. 326 0. 019c 0. 419 0. 023b 0. 143 0. 002d 0. 182 0. 005d可溶性蛋白含量Solub le protei n 2. 413 0. 061a 1. 030 0. 022c 1. 678 0. 052b 0. 833 0. 023c 1. 201 0. 066bc表中數(shù)據(jù)由平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)誤差組成, 后面的不同字母表示統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著差異性(P 0. 05; Data are t h e m eans and standard error (n

22、 =3, Letters i nd i cate s t ati sti cal d i fferen ces (P 0. 05; 下同the sa m e belo w2. 2 硝酸還原酶和谷氨酰胺合成酶活性從表2看出, NR 活性在鹽脅迫下明顯降低, Ca 減輕了鹽脅迫的抑制作用。在低、高鹽脅迫下, NR 活性分別比對(duì)照降低了29. 38個(gè)、56. 2個(gè)活性單位, 而Ca 使低、高鹽脅迫下NR 活性分別增加了13. 98個(gè)、11. 13個(gè)活性單位, 均達(dá)顯著水平。GS 活性在低鹽脅迫下顯著增加, 而在高鹽脅迫下顯著降低, 加入C a 之后, 其活性均顯著上升。表2 Ca 2+對(duì)鹽脅迫下小麥

23、幼苗硝酸還原酶和谷氨酰胺合成酶活性的影響Table 2 Effects of C a 2+on NR and G S acti v iti es i n wheat seed li ng s under s a lt stress處理T reat m en ts 對(duì)照C ontrol 低鹽脅迫Lo w sali n ity低鹽脅迫+鈣Lo w sali n ity +Ca 2+高鹽脅迫H i gh sali n it y高鹽脅迫+鈣H i gh sali n it y +C a 2+硝酸還原酶NR( g NO -h -1g -1F W 284. 02 2. 33a 54. 64 3. 56c6

24、8. 62 4. 11b 27. 82 2. 30e 38. 95 3. 25d谷氨酰胺合成酶GS( m ol h -1g -1F W 173. 75 6. 25d 216. 74 5. 46b231. 08 4. 33a 146. 39 3. 31e 188. 51 3. 69c2+2+2+http:/www. eco log ica . cn4342生 態(tài) 學(xué) 報(bào) 29卷2. 3 谷氨酸脫氫酶和異檸檬酸脫氫酶活性變化NADH-GDH 和NADP -I CDH 活性測(cè)定結(jié)果列于表3。從表可以看出, NADP -I CDH 在鹽脅迫下活性顯著增加, Ca 對(duì)其活性有一定的促進(jìn)作用, 但均未達(dá)顯

25、著。NADH-GD H 活性在低鹽脅迫下增加不明顯, Ca 對(duì)其活性亦未見明顯的調(diào)控效應(yīng)。在高鹽脅迫下, NADH-GDH 活性顯著增加, 而Ca 使其明顯降低。表3 Ca 2+對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗谷氨酸脫氫酶和異檸檬酸脫氫酶活性的影響Table 3 Effects of C a 2+on NADH -GDH and NADP-I CDH a cti v iti es i n wheat seedli ng s under s a lt stress處理T reat m en ts 對(duì)照C ontrol 低鹽脅迫Lo w sali n ity低鹽脅迫+鈣Lo w sali n ity +Ca 2

26、+高鹽脅迫H i gh sali n it y高鹽脅迫+鈣H i gh sali n it y +C a 2+谷氨酸脫氫酶NAD H-GDH( m olNAD H h -1g -1F W 9. 41 0. 76c 10. 82 0. 77c 9. 77 0. 64c 18. 12 0. 79a 15. 65 0. 68b異檸檬酸脫氫酶NADP -I CD H-1-1( m olNADPH h g F W 46. 77 2. 09d 63. 42 1. 31c 74. 61 2. 13b 90. 45 1. 76a 94. 28 1. 56a2+2+2+2. 4 銨離子含量變化Ca 對(duì)鹽脅迫下小

27、麥幼苗銨離子含量的影響如圖1所示。從圖中可以看出, 低鹽脅迫下, 小麥幼苗銨離子含量增加不明顯, 而在高鹽脅迫下, 其呈現(xiàn)顯著的增加, 增幅為98. 5%。C a 加入后, 銨離子含量在低鹽脅迫下降幅未達(dá)顯著水平, 而在高鹽脅迫下呈顯著降低趨勢(shì), 降幅為19. 3%。2. 5 甘氨酸、絲氨酸和丙氨酸含量變化甘氨酸、絲氨酸和丙氨酸含量可以有效地反映植物光呼吸作用的強(qiáng)弱162+2+。C a 對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗甘氨2+酸、絲氨酸和丙氨酸含量的影響列于表4。從表4可以看出, G ly 、Ser 和A la 含量隨著鹽脅迫程度的加大而顯著增加, 特別在高鹽脅迫下增加明顯, 與對(duì)照相比增加幅度分別為267

28、. 1%、166. 2%和145. 2%。低鹽脅迫下, C a 對(duì)它們含量的影響不明顯, 而在高鹽脅迫下, Ca 顯著降低了它們的含量, 降幅分別為31. 5%、22. 2%和21. 8%。表4 C a 2+對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗甘氨酸、絲氨酸和丙氨酸含量的影響Tabl e 4 Effects of Ca 2+on G l y 、Ser and A l a contents in whea t seedli ngs under salt stress ( g g -1F W 處理T reat m en ts 對(duì)照C ontrol 低鹽脅迫Lo w sali n ity低鹽脅迫+鈣Lo w sali

29、 n ity +Ca 2+高鹽脅迫H i gh sali n it y高鹽脅迫+鈣H i gh sali n it y +C a 2+甘氨酸G lyci n e 34. 7 3. 1d 46. 9 3. 7c 54. 1 3. 3c 127. 4 6. 3a 87. 3 4. 9b絲氨酸S eri n e 74. 5 6. 4c 132. 2 2. 5b 141. 9 3. 3b 198. 3 5. 6a 154. 2 4. 8b丙氨酸A l anine 24. 1 0. 9d 36. 7 0. 8c 38. 4 0. 7c 59. 1 0. 9a 46. 2 1. 0b2+2+圖1 Ca 2

30、+對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗中游離銨離子含量的影響 Fi g . 1 Effect ofC a 2+on free a mm oni um i on con t en t i n wheat seedli ngs under salt stress2. 6 谷氨酸和谷氨酰胺含量變化谷氨酸和谷氨酰胺的含量見表5。從表中可以看出, C a 對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗G lu 和G ln 含量的調(diào)控效應(yīng)不同。谷氨酸含量隨著鹽脅迫程度的加大顯著增加, 低鹽脅迫下C a 對(duì)其調(diào)節(jié)效應(yīng)不明顯, 而在高鹽脅迫下Ca 使其含量顯著降低。谷氨酰胺含量在高鹽脅迫下增加顯著, 在低鹽脅迫下增加不明顯。而Ca 加入http:/www

31、. eco log ica . cn2+2+2+2+ 8期 王志強(qiáng) 等:鈣離子對(duì)鹽脅迫小麥幼苗氮代謝的影響4343后, 其含量均呈現(xiàn)顯著的增加。表5 C a 2+對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗谷氨酸和谷氨酰胺含量的影響Tab l e 5 E ffects o f Ca 2+on G l u and G l n contents i n wheat s eedli ngs under salt stress ( g g -1F W 處理Treat m en ts 對(duì)照Control 低鹽脅迫Lo w sali n it y低鹽脅迫+鈣Lo w sali n it y +C a 2+高鹽脅迫H i gh s

32、ali n i ty高鹽脅迫+鈣H i gh salin i ty +C a 2+谷氨酸G l u ta m ate 126. 6 3. 2c 180. 7 3. 4b 192. 1 3. 8b 268. 2 3. 9a 203. 5 3. 7b谷氨酰胺G l u ta m i n e29. 0 2. 3d 30. 1 1. 9d 35. 5 2. 6c 72. 6 5. 8b 93. 0 6. 1a2. 7 氮素積累量的變化從圖2可以看出, 小麥幼苗氮素積累量在低、高鹽脅迫下均比對(duì)照有明顯的降低, 降幅分別為37. 8%和52. 4%, 達(dá)顯著水平。加入Ca 之后, 低鹽脅迫下小麥幼苗氮素積

33、累量明顯增加, 增幅為29. 4%, 達(dá)顯著水平, 而高鹽脅迫下增加不明顯。3 討論鹽脅迫下小麥幼苗的生長(zhǎng)受到明顯抑制, 表現(xiàn)在鮮重、葉綠素和可溶性蛋白含量的降低。低鹽脅迫下, Ca2+2+明顯促進(jìn)了鮮重、葉綠素和可溶性蛋白含量的增加, 表現(xiàn)出對(duì)鹽脅迫一定的緩解效應(yīng), 而高鹽脅迫下, 這種效應(yīng)表現(xiàn)不明顯。說明外源Ca 對(duì)緩解低鹽脅迫更有效。氮同化是高等植物最基本的生理代謝過程之一, 涉及許多酶催生化反應(yīng)。葉片是植物氮同化的主要部位2+182+圖2 C a 2+對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗氮素積累量的影響F i g . 2 E ffect of C a 2+on n itrogen conten t i

34、n w heat seed li ngs under salt stress。對(duì)葉片中氮同化酶活性的測(cè)定結(jié)果表明, NR 活性在鹽脅迫下明顯降低, C a 降低了鹽脅迫對(duì)其活性的抑制(表2+2, 說明Ca 有利于增強(qiáng)鹽脅迫下小麥幼苗對(duì)硝態(tài)氮的利用。NR 是典型的誘導(dǎo)酶, 受其催化底物硝酸鹽的誘導(dǎo)19, 20。雖然本試驗(yàn)中Ca 促進(jìn)了鹽脅迫下NR 活性, 但其原因是否是因?yàn)镃 a 促進(jìn)了硝酸鹽的吸收, 還2+212+2+需要進(jìn)一步研究。但肯定的是, C a 增加了小麥鹽脅迫下由硝酸鹽還原而生成的銨離子量。游離銨離子必須盡快被同化為有機(jī)氮, 一方面解除銨離子的毒害, 另一方面滿足植物氮營養(yǎng)需求GS

35、 /GOGAT循環(huán)和GDH 途徑來實(shí)現(xiàn)22。銨離子同化可以通過。結(jié)果表明, 低鹽脅迫下GS 活性增加, 可能在解除光呼吸增強(qiáng)產(chǎn)生大量銨離子的毒害方面起主要作用, 而NADH-GDH 活性無明顯變化。高鹽脅迫下, 光呼吸強(qiáng)度繼續(xù)加大, GS 活性降低, NADH-GDH 活性顯著增加, 此時(shí)NAD H-GDH 可能在解除銨離子毒害方面起重要作用。但由于NADH-GDH 同化銨離子的能力有限, 所以銨離子表現(xiàn)出顯著的增加, 增加的銨離子含量可能是高鹽傷害的原因之一。Ca 明顯增加了鹽脅迫下GS 活性(表2, 而NADH-GDH 活性則在Ca 加入后表現(xiàn)出幅度不同的降低(表3 。低鹽脅迫下, Ca

36、對(duì)光呼吸氨基酸含量有微弱的促進(jìn)作用(表4, 提示了通過光呼吸產(chǎn)生的銨離子量有一定程度的增加162+2+2+, 加之NR 活性增強(qiáng), 可以推斷銨離子總量在加入Ca 后會(huì)增加, 但由于GS 活性2+2+2+顯著增強(qiáng), 游離銨離子含量反而呈下降趨勢(shì), 但未達(dá)顯著水平(圖1 。高鹽脅迫下, Ca 加入后, 光呼吸氨基酸含量明顯降低(表4, 提示了C a 顯著降低了高鹽脅迫下小麥幼苗的光呼吸活性, 通過光呼吸產(chǎn)生的銨離子量顯著下降。研究表明, 植物通過光呼吸產(chǎn)生的氨量是初級(jí)氮同化產(chǎn)生氨量的十倍以上離子作為反應(yīng)底物及信號(hào)分子, 對(duì)其活性有明顯的影響2423, 加之GS 活性顯著升高, 這可能是導(dǎo)致游離銨離

37、子含量降低的主要原因(圖1 。NADH-GD H 對(duì)銨離子的親和力較低, 而銨。因此, 二者的變化趨勢(shì)一致(表3、圖1 。http:/www. eco log ica . cn4344 生 態(tài) 學(xué) 報(bào) 25 29 卷 氨同化需要碳架即 2 -酮戊二酸的供應(yīng), 其主要是由 NADP- I CDH 催化的反應(yīng)來提供的 增加的谷氨酸一方面自身起滲透調(diào)節(jié)作用 , 另一方面 , 作為前體進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為脯氨酸 2+ 26 。鹽脅迫下 , NADP-ICDH 活性明顯增加 , 為谷氨酸的合成提供了更多的碳架 , 二者在鹽脅迫下的變化趨勢(shì)一致 ( 表 3 、 5 。 , 從而在抗鹽反應(yīng)中 2+ 起重要作用。低鹽

38、脅迫下加入 C a 后 , NADP- ICDH 活性明顯增強(qiáng), 谷氨酸含量變化不大 , 而谷氨酰胺含量明 顯增加 ( 表 3 、 表 5 , 可能是由于谷氨酰胺對(duì)銨離子有更強(qiáng)的積蓄能力 2+ 11 。高鹽脅迫下加入 Ca 后, NADP- I CDH 活性僅有幅度不大的增加 ( 表 3 , 提示高鹽脅迫下 C a 并沒有增加碳骨架的供應(yīng), 有限的碳骨架主要 用于谷氨酰胺的合成 , 從而蓄積更多的氮素, 并由此引起谷氨酸含量的降低 ( 表 5。 小麥幼苗氮積累量隨鹽脅迫程度的加大顯著降低, C a 明顯促進(jìn)了低鹽脅迫下氮的積累 , 對(duì)高鹽脅迫下 氮積累量影響不大 (圖 2 , 這與小麥幼苗的生

39、長(zhǎng)狀況表現(xiàn)一致 ( 表 1 , 提示了氮素營養(yǎng)的改善可能是 Ca 緩 解低鹽脅迫的原因之一。 C a 改善低鹽脅迫下小麥幼苗的氮營養(yǎng)狀況主要是通過 NR、 GS 及 NADP-ICDH 活 性的提高實(shí)現(xiàn)的 , 與 NADH-GDH 活性關(guān)系不大。高鹽脅迫下, C a 雖然對(duì) NR、 GS 的活性亦有顯著的促進(jìn)作 用 ( 表 2, 但由于 NADP- ICDH 活性沒有明顯增加 (表 3 , 未能為氮同化提供更多的碳骨架。所以 , Ca 對(duì)高 鹽脅迫下小麥幼苗氮營養(yǎng)的改善效應(yīng)不明顯, 體現(xiàn)在氮素積累量的不明顯變化 ( 圖 2 。 C a 對(duì)不同鹽脅迫下 小麥幼苗氮同化酶、 特別是 NADP-IC

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