CO2加富提高黄瓜幼苗耐盐能力的生理机制研究

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以‘津优35号’黄瓜(Cucumis sativus L.)水培苗为试材,采用裂区设计,主区因素为CO2浓度处理,设大气CO2浓度(?400?mol·mol-1)和CO2加富[(800±40)?mol·mol-1]2个CO2浓度水平,裂区因素为盐胁迫处理,用NaCl模拟盐胁迫,设对照(0 mmol·L-1NaCl)、盐胁迫(80 mmol·L-1 NaCl)2个盐分水平,对CO2加富提高黄瓜幼苗耐盐能力的生理机制进行了研究。主要研究结果如下:1、处理7天后,盐胁迫显著抑制黄瓜幼苗的生长,并降低了叶绿素含量、表观电子传递速率(ETR)、PSII实际光化学效率(ΦPSII)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase)活性及净光合速率(Pn);CO2加富显著提高了盐胁迫下黄瓜幼苗的株高、茎粗、叶面积及地上部鲜重,降低了色素含量,但显著提高了RuBPCase活性和Pn,同时降低了气孔导度(Gs)及蒸腾速率(Tr),并且使其具有较高的ETR及ΦPSII。2、盐胁迫抑制了黄瓜幼苗叶片糖酵解(EMP)途径、三羧酸(TCA)循环相关酶活性及夜间暗呼吸速率,并降低了还原型辅酶I(NADH)、腺苷三磷酸(ATP)和腺苷二磷酸(ADP)含量,致使植物体正常生命活动受到影响;而CO2加富可通过提高盐胁迫下黄瓜幼苗叶片转化酶(中性转化酶、胞壁不溶性转化酶)活性,以利于蔗糖代谢的正常进行,为呼吸代谢提供更多底物,以此加快EMP途径及TCA循环进程,生成更多的能量,维持植物体正常代谢过程。3、盐胁迫增加了丙二醛及活性氧的累积,与此同时也提高了脯氨酸含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性,但降低了过氧化物酶(POD)活性;CO2加富显著提高了盐胁迫下黄瓜幼苗叶片脯氨酸含量及SOD、POD、CAT活性,丙二醛、过氧化氢含量和超氧阴离子产生速率显著降低。4、在试验条件下,CO2加富和盐胁迫均显著抑制了黄瓜叶片氮同化进程;但CO2加富对盐胁迫下叶片的硝态根还原和铵根同化基本无影响,仅抑制了氨基酸的转氨基作用。与此同时,CO2加富提高了盐胁迫下根系质膜H+-ATP酶(P-H+-ATPase)活性、液泡膜H+-ATP酶(V-H+-ATPase)活性和根系水力学导度,进而增强离子的选择性吸收和水分吸收能力,并在一定程度上促进了K+在植物体内的累积,从而显著降低Na+/K+,最终改善胁迫条件下植物体内的水分状态和维持离子平衡,保证相关酶促反应的正常进行。
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