小麦新品种耐盐生理响应及机制研究

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土壤盐碱化是最有害的非生物胁迫之一,严重损害作物,导致作物产量大幅下降。提高植物的耐盐性是综合开发利用盐碱地,进行环境治理的重要途径之一。小麦是世界最主要的粮食作物之一,进行小麦响应盐胁迫机制的研究对于小麦耐盐品种选育,指导盐碱地的农业开发和生产具有科学意义。而小麦耐盐机制研究的关键离不开针对创新小麦遗传材料及品种开展的研究。本研究以耐盐性不同的小麦新品种新春43(XC43,耐盐)和新春40(XC40,非耐盐)为研究材料,开展不同盐浓度的实验处理对小麦幼苗生长、根系生长、渗透调节、抗氧化、光合作用等的影响,探讨小麦响应盐胁迫逆境的生理机制,对于培育抗逆植物新品种,开展盐碱地综合利用具有重要的现实意义。主要结果如下:(1)盐胁迫导致XC43与XC40的地上部生物量积累显著下降。盐胁迫显著降低XC43的根系生物量积累,XC43地下部生物量在低盐(50 mmol L-1)和中盐(150mmol L-1)处理下的变化相对于对照并不显著且各处理下比根长和比根面积显著高于XC40。盐胁迫下,XC43的矿质营养元素含量显著降低,但地下部的变化量小于地上部,同时氮磷的利用效率相对于对照显著上升且均显著高于XC40。(2)XC40的净光合速率(Pn)随盐浓度升高而降低且相对于对照显著降低,XC43在低、中浓度盐胁迫下相对于对照无显著变化。盐胁迫抑制了XC40和XC43的电子传递速率(ETR)和最大光量子产量(Fv/Fm),但对XC43的抑制程度更小。XC40的叶绿素a/b随盐浓度升高显著下降,而XC43无显著变化,XC43的叶绿素含量在各处理下显著高于XC40。这些结果表明XC43在中低浓度盐胁迫下通过稳定光合效率来应对盐胁迫。(3)盐胁迫显著提高了两种小麦品种的相对电导率,但XC43的电导率显著小于XC40,其叶片的电导率升高幅度大于根系。两种小麦的地上部K+含量在三个不同浓度的盐处理下显著下降,XC43的地下部K+含量显著上升,XC40则无显著变化,XC43的地下部K+/Na+显著高于XC40。盐胁迫下,XC40和XC43的脯氨酸含量显著增加,XC43的增加量更大且叶片中的变化量大于根系。(4)盐胁迫下XC43和XC40的丙二醛(MDA)和超氧阴离子含量显著升高,且高盐浓度处理下的XC40的含量显著大于XC43。盐胁迫显著提高了XC43的抗氧化酶活性,尤其是在根系中,XC43的CAT活性显著高于XC40且DHAR和GR活性的变化量大于叶片。相对于对照处理,XC43根系中的ASA以及GSH含量在盐胁迫下显著增加且在高盐浓度下显著高于XC40;同时XC43的ASA/DHA和GSH/GSSG显著增加,而XC40显著降低,说明XC43根系的抗氧化能力与耐盐性密切相关,小麦对于高浓度盐胁迫的耐受性依赖于根系的抗氧化能力。
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