基于葉片電生理特性的2種?？浦参锟果}能力比較

1、 基于葉片電生理特性的2種?？浦参锟果}能力比較 黎明鴻 吳沿友 邢德科Summary：對(duì)構(gòu)樹、桑樹2種桑科植物，分別采用0.1、0.2、0.4 mol/L氯化鈉（NaCl）、硫酸鈉（Na2SO4）及其1 1混合鹽這3種鹽溶液進(jìn)行處理，測(cè)定其生理電容、組織水勢(shì)，并通過葉片緊張度模型計(jì)算相應(yīng)的葉片緊張度及其比值，以表征其相對(duì)抗鹽能力。結(jié)果表明，在0.10.4 mol/L鹽度水平下，桑樹的抗鹽能力強(qiáng)于構(gòu)樹;0.1 mol/L鹽脅迫下，構(gòu)樹對(duì)3類鹽的相對(duì)抗鹽能力大小表現(xiàn)為混合鹽Na2SO4NaCl，而桑樹則表現(xiàn)為混合鹽NaClNa2SO4;0.2 mol/L鹽脅迫下，構(gòu)樹對(duì)3類鹽的相對(duì)抗鹽能力大小表現(xiàn)

2、為Na2SO4NaCl混合鹽，而桑樹則表現(xiàn)為混合鹽Na2SO4NaCl;0.4 mol/L鹽脅迫下，構(gòu)樹和桑樹對(duì)3類鹽的相對(duì)抗鹽能力差異較小。Key：構(gòu)樹;桑樹;水勢(shì);生理電容;葉片緊張度;抗鹽性;氯化鈉;硫酸鈉： S888.2;Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ：1002-1302（2019）14-0217-05全世界約有鹽堿地9.54億hm2，廣泛分布于100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，約占陸地總面積的25%，其中，亞洲約有鹽堿地 3.2億hm2，約占全世界的1/3，而中國(guó)鹽漬地約有0.99億hm21-4。另外，由于海水侵蝕沿海土地及人們不合理的耕種，導(dǎo)致鹽堿土地面積以每年10%的速度增加5。目前，我

3、國(guó)人口基數(shù)大、可耕面積少，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)鹽堿地進(jìn)行開發(fā)和利用很有必要，而鹽漬化地塊植被稀少，其生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱，合理開發(fā)利用鹽堿地受到政府和學(xué)者們的高度重視。目前，用來評(píng)價(jià)植物抗鹽性能的指標(biāo)很多，如種子抗鹽性常用相對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及發(fā)芽勢(shì)等進(jìn)行評(píng)價(jià)，而植株抗鹽性常用水勢(shì)、植株高度、地上部干質(zhì)量、根系生長(zhǎng)量、總生物量等指標(biāo)來評(píng)價(jià)6-8;但這些形態(tài)、生理指標(biāo)的獲得通常工作量大、耗時(shí)，且相對(duì)滯后，只有等到不可修復(fù)的傷害發(fā)生時(shí)才能被發(fā)現(xiàn)9。而使用電生理參數(shù)評(píng)價(jià)植物的抗逆性10-13具有簡(jiǎn)單、快速、無損、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，可及時(shí)、可靠地評(píng)價(jià)植物的抗逆能力。當(dāng)前，采用植物電生理指標(biāo)評(píng)價(jià)植物抗鹽性的

4、研究集中在1、2年生草本植物，如Javed等將葉片生理電容、葉片緊張度與培養(yǎng)液中的鹽濃度進(jìn)行建模，分別研究不同鹽脅迫下諸葛菜、甘藍(lán)型油菜、紅秋葵、綠秋葵的抗鹽能力，結(jié)果表明，諸葛菜抗鹽能力強(qiáng)于甘藍(lán)型油菜，紅秋葵的抗鹽能力強(qiáng)于綠秋葵10-11。而由于木本植物對(duì)鹽害反應(yīng)較為緩慢，采用電生理指標(biāo)來快速評(píng)價(jià)多年生木本植物的抗鹽性鮮見報(bào)道。本試驗(yàn)通過研究桑樹、構(gòu)樹這2種典型木本植物葉片電生理參數(shù)對(duì)不同鹽溶液短期脅迫的響應(yīng)，以快速定量判斷不同木本植物對(duì)不同鹽類的抗鹽能力，為開發(fā)和快速篩選抗鹽木本植物提供理論依據(jù)，也為木本植物的抗鹽性研究提供一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。1 材料與方法1.1 試驗(yàn)材料與儀器試驗(yàn)在江蘇大學(xué)

5、農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，野外生長(zhǎng)、健康的構(gòu)樹、桑樹，位于江蘇大學(xué)校園內(nèi)。試驗(yàn)儀器主要有日本日置產(chǎn)HIOKI 3532-50型LCR測(cè)試儀;自制的平行板電容器，電容器圓形電極板直徑為1 cm;美國(guó)WESCOR公司產(chǎn)露點(diǎn)水勢(shì)儀。1.2 葉片采集與試驗(yàn)處理2017年5月，在相同時(shí)間段內(nèi)，剪取帶有新鮮葉片的構(gòu)樹、桑樹枝條，用濕毛巾包住枝條基部，快速帶回實(shí)驗(yàn)室;選取長(zhǎng)勢(shì)較為一致的上部3張葉片，清理葉片表面灰塵，放入水中浸泡以得到飽水葉片;將飽水葉片分別在濃度為0.1、0.2、0.4 mol/L 的氯化鈉（NaCl）、硫酸鈉（Na2SO4）及其1 1混合鹽鹽溶液中浸泡2、4

6、、6 h，以清水處理為對(duì)照（CK）。1.3 植物葉片水勢(shì)和生理電容的測(cè)定隨機(jī)取出1張經(jīng)鹽溶液或清水處理的葉片，置于自制的平行板電容器中，每張葉片避開葉脈取5個(gè)不同的點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)計(jì)數(shù)10次，測(cè)量葉片的生理電容C;隨后，將葉片快速放入露點(diǎn)水勢(shì)儀探頭樣本室，平衡5 min，測(cè)量相應(yīng)的葉片組織水勢(shì)W。1.4 抗鹽能力評(píng)價(jià)1.4.1 緊張度 依據(jù)葉片組織水勢(shì)W和生理電容C，參照植物葉片緊張度模型14-15，計(jì)算經(jīng)鹽水浸泡不同時(shí)間后植物葉片的緊張度LT，公式為：LT=Ad=C01 000iRT81 000iRT+（81-a）MW。式中：W為植物組織水勢(shì)，MPa;i為解離系數(shù)，值為1;R為氣體常數(shù)，為0.00

7、8 3 LMPa/（molK）;T為熱力學(xué)溫度，K，T=273+t ，t為試驗(yàn)時(shí)測(cè)定的溫度，為20 ;C為生理電容，F(xiàn);0為真空介電常數(shù)，為8.85410-22 F/m;A為電容器極板接觸的相應(yīng)葉片有效面積，m2;d為相應(yīng)葉片的有效厚度，m;a為細(xì)胞液溶質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，F(xiàn)/m，本試驗(yàn)設(shè)葉片細(xì)胞液溶質(zhì)為蔗糖C12H22O11，則a為3.3 F/m;M為細(xì)胞液溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量，為342。得到緊張度LT簡(jiǎn)化計(jì)算公式為：LT=C/8.854（81+10.927W）。1.4.2 植物的抗鹽能力及相對(duì)抗鹽能力 將鹽溶液浸泡0 h的植物葉片緊張度定義為飽水葉片緊張度LT0，鹽水浸泡j h的葉片緊張度定義

8、為L(zhǎng)Tj（j=2、4、6），根據(jù)葉片的緊張度計(jì)算吸鹽葉片相對(duì)緊張度，公式為：RLTj=LT0/LTj。由吸鹽葉片相對(duì)緊張度來評(píng)價(jià)植物的抗鹽能力TSCs和相對(duì)抗鹽能力RTSCt，計(jì)算公式分別為：TSCs=（RLT2+RLT4+RLT6）/3;RTSCt=TSCt/TSCRF。式中，TSCRF、TSCt分別為植物葉片對(duì)清水（無鹽溶液）、待測(cè)鹽溶液的抗鹽能力。1.5 統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2007、Origin 8軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用SPSS 17.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。2 結(jié)果與分析2.1 不同鹽脅迫處理不同時(shí)間的構(gòu)樹、桑樹葉片生理電容2.1.1 NaCl處理 由圖1可見，NaC

9、l脅迫處理的構(gòu)樹、桑樹，其葉片生理電容均高于清水處理（對(duì)照）;NaCl濃度為 0.1 mol/L 時(shí)，構(gòu)樹葉片電容隨處理時(shí)間的增加而較對(duì)照有明顯增加，4 h后電容趨于平穩(wěn)，桑樹葉片在處理2 h時(shí)電容變化不明顯，而4 h后葉片電容有明顯增加;NaCl濃度為 0.2 mol/L 時(shí)，構(gòu)樹葉片在處理2 h時(shí)電容明顯大于對(duì)照，后趨于平穩(wěn)，而桑樹葉片電容隨處理時(shí)間的增加呈先增加后下降趨勢(shì);NaCl濃度為0.4 mol/L時(shí)，構(gòu)樹與桑樹葉片電容均隨處理時(shí)間增加而增大，處理6 h時(shí)達(dá)到最大值。2.1.2 Na2SO4 由圖2可見，Na2SO4脅迫處理的構(gòu)樹、桑樹，其葉片生理電容均高于清水處理（對(duì)照）;Na2

10、SO4濃度為0.1 mol/L時(shí)，構(gòu)樹葉片電容隨處理時(shí)間的增加而逐漸增加，處理6 h時(shí)電容有所減小，桑樹葉片處理2 h時(shí)電容較對(duì)照增加明顯，后趨于平穩(wěn);Na2SO4濃度為 0.2 mol/L 時(shí)，構(gòu)樹葉片電容隨處理時(shí)間呈波浪形變化，桑樹葉片電容隨處理時(shí)間增加呈直線上升趨勢(shì)，處理6 h時(shí)達(dá)到最大值;Na2SO4濃度為0.4 mol/L時(shí)， 構(gòu)樹葉片電容在處理2 h有跳躍式增加， 后稍有降低，而桑樹葉片電容隨處理時(shí)間的增加有明顯上升。2.1.3 混合鹽處理 由圖3可見，混合鹽溶液脅迫處理的構(gòu)樹、桑樹，其葉片生理電容均高于清水處理（對(duì)照）?；旌消}濃度為0.1 mol/L時(shí)，構(gòu)樹葉片電容隨時(shí)間的增加有

11、明顯增大，處理4 h時(shí)的構(gòu)樹葉片電容比CK增加了274.98%，而桑樹葉片電容增加不明顯;混合鹽濃度為0.2 mol/L時(shí)，構(gòu)樹葉片電容隨處理時(shí)間增加呈先上升后下降趨勢(shì)，而桑樹葉片電容呈明顯上升趨勢(shì)，處理6 h時(shí)的桑樹葉片電容比CK增加了214.20%;混合鹽濃度為0.4 mol/L時(shí)，構(gòu)樹葉片電容隨處理時(shí)間的增加呈上升趨勢(shì)，而桑樹葉片電容呈先上升后下降趨勢(shì)，處理6 h時(shí)的構(gòu)樹葉片、處理4 h時(shí)的桑樹葉片其電容分別比對(duì)照增加666.65%、454.88%。2.2 不同鹽處理的構(gòu)樹、桑樹葉片水勢(shì)、緊張度及抗鹽能力評(píng)價(jià)2.2.1 水勢(shì) 由表1可見，CK處理的構(gòu)樹與桑樹葉片水勢(shì)相差較小;NaCl處理

12、濃度為0.1 mol/L時(shí)，隨處理時(shí)間的增加，構(gòu)樹與桑樹的水勢(shì)下降，構(gòu)樹水勢(shì)的下降快于桑樹;NaCl處理濃度為0.2 mol/L時(shí)，構(gòu)樹與桑樹葉片水勢(shì)呈明顯的下降趨勢(shì)，處理6 h時(shí)分別比CK下降85.71%、57.58%;NaCl處理濃度為0.4 mol/L時(shí)，構(gòu)樹和桑樹葉片水勢(shì)較CK降低更為明顯，隨處理時(shí)間的增加，構(gòu)樹水勢(shì)呈先降后升再降的趨勢(shì)，而桑樹呈先降后升的趨勢(shì)，構(gòu)樹處理2 h、桑樹處理4 h時(shí)其葉片水勢(shì)相應(yīng)最低，分別為-2.26、-1.72 MPa，比CK分別下降115.23%、73.74%。Na2SO4處理濃度為0.1 mol/L時(shí)，隨處理時(shí)間的增加，構(gòu)樹葉片水勢(shì)呈先降后升再降的趨勢(shì)

13、，桑樹呈先降后升的趨勢(shì)，但相互間差異不明顯;Na2SO4處理濃度為0.2 mol/L時(shí)，隨處理時(shí)間的增加，構(gòu)樹、桑樹葉片水勢(shì)呈先降后升的趨勢(shì)，且后者較CK相差較小;Na2SO4處理濃度為0.4 mol/L時(shí)，構(gòu)樹葉片水勢(shì)較CK下降最為明顯，處理6 h時(shí)葉片水勢(shì)相對(duì)最小，為 -2.75 MPa，而桑樹在處理4 h時(shí)葉片水勢(shì)相對(duì)最小，為 -1.88 MPa?；旌消}處理濃度為0.1 mol/L時(shí)，構(gòu)樹葉片水勢(shì)較CK有明顯降低，而桑樹葉片水勢(shì)較CK差異較小;混合鹽處理濃度為0.2 mol/L時(shí)，隨處理時(shí)間的增加，構(gòu)樹葉片水勢(shì)呈先降后升再降的趨勢(shì)，而桑樹先降后升的趨勢(shì)，構(gòu)樹處理2 h、桑樹處理4 h時(shí)其

14、葉片水勢(shì)相對(duì)最小，分別比CK低103.81%、40.40%;混合鹽處理濃度為0.4 mol/L時(shí)，構(gòu)樹與桑樹葉片水勢(shì)較CK下降更為明顯，構(gòu)樹處理4 h、桑樹處理2 h時(shí)其葉片水勢(shì)相對(duì)最小，分別為-2.59、-1.87 MPa，比CK分別下降146.67%、88.89%。2.2.2 緊張度 由表2可見，清水處理（CK）條件下，隨處理時(shí)間的增加，構(gòu)樹與桑樹葉片緊張度總體呈增加趨勢(shì);NaCl處理濃度為0.1 mol/L時(shí)，隨處理時(shí)間的增加，構(gòu)樹葉片緊張度呈增加趨勢(shì)，而桑樹葉片緊張度呈先增后減趨勢(shì);NaCl處理濃度為0.2 mol/L時(shí)，隨處理時(shí)間的增加，構(gòu)樹與桑樹葉片緊張度均呈先增后減趨勢(shì);NaCl

15、處理濃度為0.4 mol/L時(shí)，隨處理時(shí)間的增加，構(gòu)樹、桑樹葉片緊張度呈明顯的增加趨勢(shì)，處理6 h時(shí)達(dá)到最大。Na2SO4處理濃度為0.1 mol/L時(shí)，隨處理時(shí)間的增加，構(gòu)樹葉片緊張度呈先增后減趨勢(shì)，而桑樹則呈逐漸增加趨勢(shì);Na2SO4處理濃度為0.2、0.4 mol/L時(shí)，隨處理時(shí)間的增加，構(gòu)樹葉片緊張度呈先增后減再增的趨勢(shì)，而桑樹葉片呈增加趨勢(shì)。混合鹽處理濃度為0.1 mol/L時(shí)，隨處理時(shí)間的增加，構(gòu)樹與桑樹葉片緊張度呈增加趨勢(shì)，桑樹在處理4 h后趨于相對(duì)平穩(wěn);混合鹽處理濃度為0.2 mol/L時(shí)，隨處理時(shí)間的增加，構(gòu)樹葉片緊張度呈先增后減的趨勢(shì)，而桑樹葉片緊張度呈增加趨勢(shì);混合鹽處理

16、濃度為0.4 mol/L時(shí)，隨處理時(shí)間的增加，構(gòu)樹、桑樹葉片緊張度總體呈增加趨勢(shì)。2.3 不同鹽處理的構(gòu)樹、桑樹葉片抗鹽能力評(píng)價(jià)由表3可見，在0.10.4 mol/L NaCl、Na2SO4、混合鹽溶液作用下，桑樹抗鹽能力和相對(duì)抗鹽能力值均相應(yīng)高于構(gòu)樹，說明桑樹的抗鹽能力強(qiáng)于構(gòu)樹;隨鹽溶液濃度的增加，構(gòu)樹與桑樹葉片相對(duì)緊張度整體呈下降趨勢(shì)，抗鹽能力和相對(duì)抗鹽能力值減小，說明構(gòu)樹與桑樹的抗鹽能力在逐漸減小;0.1 mol/L 鹽脅迫下，構(gòu)樹對(duì)3類鹽的相對(duì)抗鹽能力大小表現(xiàn)為混合鹽Na2SO4NaCl，而桑樹則表現(xiàn)為混合鹽NaClNa2SO4;0.2 mol/L鹽脅迫下，構(gòu)樹對(duì)3類鹽的相對(duì)抗鹽能力大

17、小表現(xiàn)為Na2SO4NaCl混合鹽，而桑樹則表現(xiàn)為混合 鹽 Na2SO4NaCl;0.4 mol/L鹽脅迫下，構(gòu)樹和桑樹對(duì)3類鹽的相對(duì)抗鹽能力差異較小。3 結(jié)論與討論在逆境條件下，葉片電生理參數(shù)和葉片緊張度變化能快速表征植物的抗逆能力，是鑒定植物抗逆性的2種重要指標(biāo)15-16。植物葉片內(nèi)由于含水量和離子濃度的變化，會(huì)導(dǎo)致葉片介電常數(shù)增大，生理電容上升，從而導(dǎo)致植物葉片緊張度增加。有研究發(fā)現(xiàn)，不同種類的鹽脅迫對(duì)同一植物的生理生化特征及形態(tài)特征表現(xiàn)不同，這在高冰草、鹽蒿、刺槐、無芒雀麥、扁桃等植物中有相應(yīng)報(bào)道17-21。植物在受到鹽脅迫時(shí)，電導(dǎo)率和細(xì)胞膜透性變化會(huì)越明顯，其受傷害程度也往往較重22

18、-27。本研究發(fā)現(xiàn)，構(gòu)樹、桑樹對(duì)不同鹽脅迫表現(xiàn)出不同的抗性，構(gòu)樹受NaCl脅迫較為嚴(yán)重，這與黃立華等的研究結(jié)論17-18吻合，而桑樹受Na2SO4脅迫更為明顯，這與孟凡娟等的研究結(jié)論19，21類似;桑樹對(duì)NaCl、Na2SO4及混合鹽的抗鹽能力強(qiáng)于構(gòu)樹，這可能與鹽脅迫下構(gòu)樹葉片的細(xì)胞膜透性、失水率高于桑樹有關(guān);0.1 mol/L鹽脅迫下，構(gòu)樹對(duì)3類鹽的相對(duì)抗鹽能力大小表現(xiàn)為混合鹽Na2SO4NaCl，而桑樹則表現(xiàn)為混合鹽NaClNa2SO4;0.2 mol/L鹽脅迫下，構(gòu)樹對(duì)3類鹽的相對(duì)抗鹽能力大小表現(xiàn)為Na2SO4NaCl混合鹽，而桑樹則表現(xiàn)為混合鹽Na2SO4NaCl;0.4 mol/L鹽

19、脅迫下，構(gòu)樹和桑樹對(duì)3類鹽的相對(duì)抗鹽能力差異較小。同一種植物對(duì)不同鹽類的抗性能力有明顯不同，其抗鹽能力大小不僅具有物種的特異性，而且也有鹽類的特異性。利用葉片緊張度的變化反映植物的抗鹽情況，不僅可以簡(jiǎn)便、快捷、省時(shí)地測(cè)定植物對(duì)特定鹽害的抗鹽能力，而且可以初步定量反映植物的抗鹽能力，本研究結(jié)論可為耐鹽品種的快速選擇及鹽堿地區(qū)的開發(fā)利用提供一定的科學(xué)依據(jù)。Reference：1Metternicht G I，Zinck J A. Remote sensing of soil salinity：potentials and constraintsJ. Remote Sensing of Enviro

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