野生大豆抗鹽機制的研究.pdf

1、栽培大豆作為主要的經(jīng)濟作物和油料作物，面臨著遺傳基礎(chǔ)越來越窄、抗性越來越差等問題，致使在栽培大豆抗性品種的選育方面很難取得突破性的進展。因此合理的開發(fā)和利用我國豐富的野生大豆資源，可以有效地拓寬栽培大豆的遺傳基礎(chǔ)，加快推進栽培大豆新品種的培育進程。因此，本試驗以廣泛栽培的山東栽培大豆(Glycinemax(L.) Merr.山寧11號）和生長于東營鹽堿地區(qū)的野生大豆(Glycine soja Sieb.etZucc.ZYD03262)為

2、試驗材料，通過對比研究兩種大豆植株及離體葉片對NaCl處理的不同響應(yīng)，從離子分布、光合作用、抗氧化酶活性、光能利用效率等角度，對東營野生大豆的耐鹽機制進行了初步探討，以期為利用東營野生大豆資源選育栽培大豆抗鹽新品種提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:
　　(1)經(jīng)過不同濃度NaCl處理15天后，兩種大豆植株的生長均受到明顯抑制，并且葉片的葉綠素含量（Chl a+b）、光合速率(PN)、氣孔導(dǎo)度（gs）、表觀量子效率(AQY)和羧化效率(C

3、E)都明顯降低，然而NaCl處理對栽培大豆的抑制作用顯著大于野生大豆;由于兩種大豆葉片光合碳同化過程受阻，造成ATP和NADPH的過度積累，導(dǎo)致葉片的實際光化學(xué)效率(ΦPSⅡ)的降低及光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)電子傳遞的受阻，栽培大豆的PSⅡ電子傳遞量子產(chǎn)額(ψPo)、捕獲的激子將電子傳遞到QA以后的效率(ΨEo)、光化學(xué)性能指數(shù)(PIabs)、電子從還原側(cè)電子受體傳遞到PSⅠ電子受體的概率(δRo)和單位面積內(nèi)反應(yīng)中心的數(shù)目(RC/CSo)都

4、隨著處理濃度的增加不斷降低，而野生大豆的ψPo、ΨEo、δRo、 PIabs、RC/CSo則基本沒有變化。光合電子傳遞受到抑制，會產(chǎn)生過量的活性氧(ROS)，然而野生大豆葉片中的超氧化物歧化酶(SOD)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)和過氧化氫酶(CAT)活性在經(jīng)過不同濃度NaCl處理后顯著增加，而栽培大豆在經(jīng)過NaCl處理后葉片中SOD的活性增加，APX、CAT活性下降，這說明野生大豆能夠通過提高抗氧化酶活性來有效的清除因過剩激發(fā)能增多

5、而產(chǎn)生的活性氧，保護光合機構(gòu)。
　　(2)NaCl處理對野生大豆葉片的相對含水量(RWC)沒有影響，卻顯著降低了栽培大豆葉片的RWC，這說明NaCl處理對野生大豆并沒有造成滲透脅迫。這主要歸因于野生大豆根部對于Na+的積累及K+的選擇性吸收，保持了葉片中較低的Na+/K+，有效維持了細胞的滲透勢，保證植株對水分的正常吸收，緩解了滲透脅迫對植株生長的影響，這是野生大豆耐鹽的重要機制之一。非損傷微測技術(shù)(NMT)的測定結(jié)果表明，經(jīng)過N

6、aCl處理后，栽培大豆根部的Na+外排現(xiàn)象比野生大豆更明顯，但是野生大豆葉片中Na+外排更為顯著。
　　(3)雖然野生大豆植株能夠抵抗由于NaCl處理引起的滲透脅迫，維持正常的葉片RWC，但是通過兩種大豆離體葉片在脫水過程中RWC與葉片光化學(xué)效率等指標(biāo)(Fv/Fm、ΦPSⅡ、WI、PRI)的相關(guān)性分析表明，野生大豆葉片的光合機構(gòu)對于滲透脅迫的抵抗能力并不如栽培大豆。雖然東營野生大豆在鹽脅迫下能夠維持較高的光能利用效率和光合速率，但

7、是這種抗鹽能力是由于葉片光合機構(gòu)本身具有較強的抗鹽性，還是由于植株根、莖部具有較強的離子選擇性有關(guān)。因此為了排除根和莖中相關(guān)離子選擇和轉(zhuǎn)運機制的影響，我們用不同濃度的NaCl溶液直接處理兩種大豆的離體葉片。結(jié)果顯示，隨著NaCl處理濃度的增加，野生大豆離體葉片F(xiàn)v/Fm、ΦPSⅡ、qP、PIabs、RC/CSo、ψPo和RC/ABS的下降程度均顯著大于栽培大豆，也就是說NaCl處理對于野生大豆離體葉片光合機構(gòu)的傷害比對栽培大豆的傷害更嚴

8、重。同時，野生大豆離體葉片中Na+含量顯著高于栽培大豆離體葉片中的Na+含量。
　　(4)通過分析整株試驗和離體試驗中葉片中Na+含量和葉片光合速率和光化學(xué)效率等指標(biāo)(PN、chl a+b、gs、CE、ΦPSⅡ、qP、PIabs、RC/CSo、ψPo和RC/ABS)的關(guān)系可以看出，野生大豆葉片的光合性能對葉片中Na+含量更為敏感，也就是說野生大豆的光合機構(gòu)并不比栽培大豆的光合機構(gòu)抗鹽，然而野生大豆植株能夠通過某種機制維持葉片中較低

9、的Na+含量來避免或減輕Na+對光合機構(gòu)的傷害，維持較強的光合能力，這是野生大豆抗鹽的又一重要機制。
　　(5)通過嫁接苗中兩種大豆葉片光合機構(gòu)對NaCl處理的不同響應(yīng)可以看出，NaCl處理使嫁接苗中兩種大豆葉片的PN和gs均發(fā)生顯著下降，但是野生大豆葉片的Ci在100mMNaCl處理后顯著上升，而栽培大豆葉片的Ci則隨著處理濃度的增加而不斷降低。與此同時，嫁接苗中栽培大豆葉片的CE沒有明顯變化，而野生大豆葉片的CE則顯著降低。嫁

10、接苗中兩種大豆葉片的PN的下降，使光合電子傳遞過程受到了抑制。在經(jīng)過NaCl處理后，野生大豆葉片的OJIP曲線的形狀在100mM NaCl處理下變化最為嚴重，這表明野生大豆葉片放氧復(fù)合體受到傷害，PSⅡ的連接性受到抑制，光合電子傳遞鏈末端電子受體庫的下降及P700和PC再還原速率的降低。因此可以說野生大豆根對于Na+的積累有助于減少葉片中Na+的含量，維持其較高的光合性能。
　　綜上所述，與栽培大豆相比，東營野生大豆可以通過根部積