盐胁迫对植物叶绿素荧光影响的研究进展
方怡然,薛立*
【摘 要】【摘要】 盐胁迫是制约植物生长发育的主要非生物胁迫之一,研究植物的耐盐机理对开发和有效利用盐碱地有重要的意义。叶绿素荧光动力技术作为研究植物光合生理状况及植物与逆境胁迫关系的理想方法,可表明外界胁迫环境对植物光合器官的伤害程度。通过总结性阐述盐胁迫对植物叶绿素荧光的影响,分别从盐分类型、植物类型、光照强度以及盐旱交互作用等方面分析了植物叶绿素荧光对盐胁迫的响应,进而反映盐胁迫对植物光合能力的影响程度,并提出增强植物抗盐性的途径,包括施加外源物质、利用转基因技术、真菌的协同效应和培育耐盐品种。最后对叶绿素荧光动力技术在抗盐胁迫的运用前景进行了展望,提出了当前研究需要解决的问题,旨在为提高植物耐盐能力提供一定的理论依据。 【期刊名称】生态科学 【年(卷),期】2024(038)003 【总页数】10
【关键词】盐胁迫;光合作用;叶绿素荧光;缓解;研究进展
方怡然,薛立.盐胁迫对植物叶绿素荧光影响的研究进展[J].生态科学,2024,38(3):225-234.
FANG Yiran,XUE Li.Research advances in the effect of salt stress on plant chlorophyll fluorescence[J].Ecological Science,2024,38(3):225-234. 修订日期：2024-06-20
基金项目：中央财政林业科技推广示范项目;广东省生态公益林培育技术推广(2015-GDTK-07)
0 前言
土壤盐渍化是世界上最为严重的环境问题之一[1]。目前全球10%以上的陆地面积受盐渍化的影响[2],其中,我国的盐碱土面积约9.99 × 107 hm2,分布范围广[3],主要分布于我国的干旱、半干旱及滨海地区[4]。由于盐渍化的土壤具有盐分含量高、矿物质成分过量的特点[5],促使土壤溶液的浓度过高、导致植物吸收水分和养分的能力下降,进而影响植物正常的生理和生化活动[3]。因此土壤盐渍化是限制树木生长的关键因子[1]。
光合作用作为植物生长发育的生理基础[6],对盐胁迫十分敏感,因此,研究光合作用对盐胁迫的响应是了解植物胁迫机理及增强其抗盐性的重要途径[7]。当植物光合作用受到抑制时,最初受影响的便是叶绿体光系统II,即PSII[8]。由于PSII 的变化可清楚显示光合能力受胁迫的程度,因此了解PSII 对逆境的适应机制在一定程度上可反映植物在逆境下的生存策略[9]。其中,叶绿素荧光能准确反映光能吸收和传递的过程,并在电子传递的测定、质子梯度的建立及ATP 的合成等过程中发挥独特的作用,是研究植物光合生理状况及植物与逆境胁迫关系的理想探针[10]。
目前,叶绿素荧光动力学技术被广泛运用于光合作用机理[11]、作物增产潜力预测[12]和植物抗逆生理[13]等方面,亦有关于植物及其光合作用对盐胁迫响应机制的研究报道,比如束胜[14]等分别从气孔导度、光合色素、PSII 光化学反应、光合电子传递、叶绿体超微结构、类囊体膜蛋白复合体以及光合磷酸化和CO2 固定等方面综述了盐胁迫对植物光合作用的影响;刘倩等[15] 则从生物量、光合作用、离子平衡和膜透性等方面分析植物对盐碱胁迫的响应机制等等,这些研究均有效的揭示了植物对盐胁迫的适应机制及缓解机制。但由于盐胁迫对植物的
光合作用及其叶绿素荧光的影响是一个复杂的过程,盐分类型、植物种类和水热条件的差异可在较大程度上影响植物的主要受迫机理及受迫程度,从而导致研究结果的不一致。因此,必须了解这些因子对受胁迫植物的影响,才能更准确的了解植物抗盐胁迫机理,从而采取有效的改良措施。目前,关于植物叶绿素荧光在不同盐分类型、植物种类和水热条件下对盐胁迫的响应机制、受影响程度及缓解机制的综述研究鲜有报道,因此,本文通过综述盐胁迫下,盐分类型、植物品种、光照强度和干旱等因素对植物叶绿素荧光影响,并结合最新的研究成果,提出增强植物耐盐性的方法,以期通过更全面的揭示植物对盐胁迫的适应机制,为全球耐盐品种的选育和盐碱地的有效开发利用提供理论依据。
1 盐胁迫的发生机理
各种盐类都是由阴阳离子组成,盐土中所含的盐类主要是由Cl-、SO42-、NO3-等阴离子及Na+、Ca2+、Mg2+ 等阳离子组合而成。一般情况下,盐胁迫是指植物由于生长在高盐度的生境而受到的高渗透势的影响。其中,盐胁迫的发生机理主要有以下三点: 1.1 渗透胁迫
渗透胁迫是盐胁迫对植物造成的主要危害之一[16],通常情况下,盐胁迫能使植物吸水困难,原因是土壤盐分的过量积累使土壤溶液的渗透势下降,进而使植物根部细胞无法利用水势差吸取水分而造成的[17];当植物细胞渗透势随着盐分浓度的升高而增加时,植物细胞容易失水而造成生理干旱,形成渗透胁迫[18]。 1.2 离子胁迫
土壤含盐量高时,过量的盐离子被植物吸收并积累在体内,能通过破坏膜的完整性及增加电解质的渗出率来引发细胞代谢紊乱[19]。此外,植物对盐离子和各营养
盐胁迫对植物叶绿素荧光影响的研究进展
