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1、根茎在羊草响应短期 NaCl 胁迫过程中的作用王玉猛1, 3? 任立飞1? 田秋英1? 刘洪升2? 李凌浩2? 张文浩1*( 1 中国科学院植物研究所光合与环境分子生理学重点实验室, 北京? 100093)(2 中国科学院植物研究所植被数量生态学重点实验室, 北京? 100093) ? ( 3 中国科学院研究生院, 北京? 100049)摘? 要? 根茎是根状茎型克隆植物的特有结构, 在养分储存、 运输和分蘖茎的形成等方面起关键性作用。然而有关根茎生理学方面的研究却十分匮乏。为了探讨根茎在植物感应环境胁迫中的作用, 本文以羊草( Leymus chinen?sis) 为实验材料, 研究和比较了
2、短期 NaCl胁迫根、 根茎、 根和根茎 3 种处理方式下羊草对盐胁迫的响应。试验结果表明: 200 mmol?L- 1NaCl 处理羊草根、 根茎、 根和根茎 24 h, 显著(p 胁迫根 胁迫根茎 和同时胁迫根与根茎( 图5B) 。而根茎中的 K+含量顺序为: 对照 胁迫根 胁迫根茎 同时胁迫根与根茎。胁迫根茎可以显著降低根内 K+含量, 但胁 迫根却对根茎内 K+含量没有影响( 图 5B、 C) 。3? 讨? 论有关羊草对盐胁迫的研究已有大量的报道( 侯振安等, 2002; 周婵等, 2003; 颜宏等, 2005) , 但在这些研究中并没有对羊草根和根茎单独进行盐( 碱) 胁迫, 因此
3、, 对羊草根茎在盐( 碱) 胁迫中的作用缺乏了 解。在本研究中我们以羊草幼苗为材料, 采用植物生理学研究的分根实验方法, 对羊草根和根茎分别给予短期( 24 h) 中等程度的盐胁迫 ( 200 mmol?L- 1 NaCl ) 。我们的实验结果表明, 24 h NaCl 分别处理羊草根和根茎都可增加羊草叶片中自由脯氨酸的含量和渗透势, 降低叶片净光合速率和蒸腾速率, 降低 羊草的K+含量, 增加羊草的Na+含量。这些发现说明羊草根茎在短期 NaCl 胁迫中与根具有同样的作用。植物在遭受环境胁迫( 如干旱、 盐、 低温等) 时, 经常通过增加体内自由脯氨酸的含量, 降低细胞的水势, 维持膨压和水
4、分的吸收, 从而使植物能在胁迫环境下生长 ( Greenway D、 E、 F 分别代表各种处理下羊草叶片、 根和根茎内 Na+含量) Fig. 5? Effects of treatments of roots, rhizomes and roots and rhizomes together with NaCl on K+(A, B, C) and Na+( D, E, F) contents in leaves, roots and rhizomes of Leymus chinensis 图注见图 2 Note see Fig. 2升高, 叶片的蒸腾速率降低。叶片的渗透势升高, 水势下
5、降, 水势的微小改变就会导致气孔导度和蒸腾作用的显著变化( Lambers et al. , 1998) 。植物在盐胁迫条件下, 叶绿素含量下降, 光能利用和CO2同化 能力降低, 导致光合速率下降( 惠红霞等, 2004) 。NaCl 胁迫根和根茎所导致的光合和蒸腾速率的下降可能由于在盐胁迫条件下羊草合成植物激素 ABA, 合成的 ABA 诱导气孔关闭, 从而降低光合和蒸腾速率。盐胁迫诱导ABA 的合成和 ABA 参与诱导气孔关闭已有报道( Gallarado et al. , 1994) 。分别胁迫根和根茎的两个处理比较来看, 胁迫根和与胁 迫根茎后, 叶片含水量、 脯氨酸含量、 叶片净光
6、合速率和蒸腾速率没有差异, 表明根茎与根对盐胁迫反应的敏感程度相似。单独胁迫根茎或者同时胁迫根系和根茎都可以显著增加叶片、 根茎和根系内的 Na+含量, 表明羊草 根茎与根系一样参与Na+的吸收和转运。以往的研究认为羊草根茎的主要功能是产生分蘖茎和储存同化物以利于羊草越冬。鉴于羊草根茎的生物量和表 面积都远远低于根系( 祝廷成, 2004) , 因此可以推断羊草在盐胁迫条件下根茎吸收Na+离子的能力甚至高于根系。羊草根系与根茎在 NaCl 胁迫条件下所导致的羊草Na+累积的差异也可能在于: 1) 质膜上 Na/ H+逆向转运体( Na/H+antiport) 的活性; 2) 根茎958? ?植
7、? 物? 生? 态? 学? 报30 卷和根系吸收的Na 向地上部转运能力。比如, 根茎质膜上的Na/H+逆向转运体的活性较根系的弱, 而根 茎和根系具有相同的 Na+吸收能力, 因此, 表现出根茎受NaCl 胁迫时, 羊草体内净 Na 的累积显著高于单独胁迫根系时叶片 Na+含量。虽然 Na/H+逆向转运体的活性在根细胞质膜上已有大量的报道 ( Blumwald et al. , 2000) , 但根茎细胞上是否存在Na/H+逆向转运体的活性及其与根细胞的差异尚未有报道。Brooker 等( 1999) 用15N 标记盘花蒿( Carexbigelowii) 根茎后, 在根系和叶片内都检测出1
8、5N 的存 在。因此, 我们的结果与 Brooker 等( 1999) 的结果都证实了根茎具有吸收养分的功能。我们的实验结果表明羊草根茎与根系在短期 NaCl 胁迫时具有类似 的生理响应, 但其机制尚有待于进一步阐明。参 ? 考 ? 文 ? 献Blumwald E, Aharon GS, Apse MP ( 2000) . Sodium transport in plant cells. Biochimica et Biophysica Acta, 1465,140- 151. Brooker RW, Callaghan TV, Jonasson S (1999) . Nitrogen upt
9、ake by rhizomes of the clonal sedge Carex bigelowii: a previously overlooked nutritional benefit of rhizomatous growth. New Phytol? ogist, 142, 35- 48. Evans JP ( 1992) . The effect of local resource availability and clonal integration on ramet functional morphology in Hydrocotyle bonar? iensis. Oec
10、ologia, 89, 265- 276. Foug ?re F, Le Rudulier D, Streeter JG (1991). Effects of salt stress on amino acid, organic acid, and carbohydrate composition of roots, bacteroides, and cytosol of alfalfa ( Medicago sativa L. ). Plant Physiology, 96, 1288- 1236. Gallarado M, Truner NC, Ludwig C ( 1994). Wate
11、r relation, gas exchange and abscisic acid content of Lupinus cosentinii leaves in response to drying different proportions of the root system. Jour? nal o f Experimental Botany, 45, 909- 918. Greenway H, Munns R ( 1980). Mechanisms of salt tolerance in nonhalophytes. Annual Review o f Plant Physiol
12、ogy, 31, 149- 190. He WM, Dong M (2003) . Physiological acclimation andgrowth re ? sponse to partial shading in Salix matsudana in the MuUs Sand? land in China. Trees, 17, 87- 93. Hou ZA ( 侯振安), Li PF( 李品芳) , Guo SW( 郭世文) , Ye J (冶军) (2002) . Effect of NaCI stress on growth and water use efficiency
13、of Aneurolepidium chinense and Medicago sativa L. in drying soil. Scientia Agricultura Sinica( 中国农业科学), 35, 894- 900. ( in Chinese with English abstract) HuiHX ( 惠红霞) , Xu X ( 许兴), Li SM ( 李守明) (2004) . Possible mechanism of inhibition on photosynthesis of Lyeium bar? barum under salt stress. Chines
14、e Journal o f Ecology (生态学杂 志), 23(1) , 5- 9. (in Chinese with English abstract) Lambers H, Chapin FS, Pons TL ( 1998). Plant Physiological E? cology. Springer_Verlag, New York. Luo XG (罗学刚) , Dong M (董鸣) (2001). Architectural plas? ticity in response to light intensity in the stoloniferous herb Duc
15、h?esnea indica Focke. Acta Phytoecologica Sinica ( 植物生态学 报) , 25, 494- 497. (in Chinese with English abstract) Luo XG ( 罗学刚) , Dong M ( 董鸣) ( 2002) . Architectural plas? ticity in response to soilmoisture in the stoloniferous herb, Duch? esnea indica. ActaBotanica Sinica ( 植物学报), 44, 97- 100. ( in E
16、nglish with Chinese abstract) Marshall C (1990) . Source_sink relations of interconnected ramets. In: van Groenendael J, de Kroon H eds.Clonal Growth in Plants: Regulation and Function. SPB Academic Publishing, the Hague, the Netherlands, 23- 41. Oborny B, Cz?r?n T, Kun ? ( 2001). Exploration and exploitation of resource patches by clonal growth: a spatial modelon the effect of transport betweenmodules. EcologicalModelling, 141, 151- 169. Oborny B, Kun A, Cz?r?nT, Bokros S (2000). The effe
