刺槐幼苗對NaCl脅迫的生理生化響應(yīng)

甘紅豪，趙 帥，楊澤坤，褚建民

(國家林業(yè)和草原局濱海林業(yè)研究中心，中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所，國家林業(yè)和草原局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，林木遺傳育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091)

土壤中過量的鹽分會抑制植物光合作用、誘導(dǎo)產(chǎn)生氧化脅迫、滲透脅迫及離子脅迫等，阻礙植物的正常生長發(fā)育進(jìn)程[1-2]。植物通過合成積累游離脯氨酸、氨基酸和可溶性蛋白質(zhì)等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，并誘導(dǎo)增強(qiáng)植物體內(nèi)抗氧化酶如過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）和谷胱甘肽還原酶（GR）等的活性，從而增強(qiáng)了植物的耐鹽能力[3-4]。

水分是植物在鹽脅迫下維持正常生長的重要條件。液泡膜內(nèi)在蛋白（TIPs）和質(zhì)膜內(nèi)在蛋白（PIPs）作為植物水通道蛋白（AQPs）家族的重要成員[5]，通過調(diào)節(jié)植物水分運(yùn)輸，影響植物逆境應(yīng)答，促進(jìn)鹽脅迫下植物生長發(fā)育[4]。鹽脅迫下，轉(zhuǎn)TsTIP1;1及TsPIP1;1基因水稻（Oryza sativaL.）的光合能力顯著增強(qiáng)、細(xì)胞持水能力明顯提高[5]；過表達(dá)PIP2;1增強(qiáng)了擬南芥（Arabidopsisthaliana(L.) Heynh.）細(xì)胞的持水能力[6]。位于液泡膜上的Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白NHX1參與調(diào)控植物液泡滲透勢，可以把細(xì)胞質(zhì)內(nèi)過量的Na+隔離到液泡內(nèi)，減輕了擬南芥受到的鹽脅迫，從而減弱了鹽脅迫對其生長的抑制[7]。

刺槐（Robinia pseudoacaciaL.）生長迅速、適應(yīng)性強(qiáng)，具有耐干旱、耐瘠薄、繁殖快等特點(diǎn)，是鹽堿地區(qū)造林的先鋒樹種，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益[8-9]。近年從逆境生理、品種選育等方面對刺槐的耐鹽機(jī)理進(jìn)行了一定研究，然而，鹽脅迫下各生理指標(biāo)對刺槐耐鹽能力的影響及刺槐體內(nèi)相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)情況的研究較少。本研究以1年生刺槐幼苗為試驗(yàn)材料，綜合分析NaCl脅迫對刺槐幼苗生長、生理、離子含量及相關(guān)基因表達(dá)的影響，初步解析刺槐耐鹽機(jī)制，從而為建立刺槐抗逆性生態(tài)生理指標(biāo)體系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及處理方法

以1年生刺槐播種苗為試驗(yàn)材料，在中國林業(yè)科學(xué)研究院科研溫室中進(jìn)行盆栽（花盆規(guī)格：盆高×盆口直徑=22 cm×20 cm）培養(yǎng)，基質(zhì)為V珍珠巖∶V蛭石=3∶1。培養(yǎng)條件為：自然光照；晝夜溫度：25/20°C；相對濕度：50%～60%。試驗(yàn)開始前，每株幼苗每2 d澆灌1/2 Hoagland 營養(yǎng)液（pH值5.5）100 mL，待苗高約20 cm時(shí)，選取生長一致且健壯的幼苗進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)分3個(gè)處理組，每個(gè)處理組10株幼苗，處理濃度分別為0、50、100 mmol·L-1NaCl溶液。NaCl處理期間，為保證NaCl濃度的一致性，每3 d用含同等濃度NaCl溶液的1/2 Hoagland營養(yǎng)液淋洗花盆基質(zhì)，處理27 d后，每個(gè)處理組選取6株長勢基本一致的幼苗進(jìn)行收獲。

1.2 測定方法

1.2.1 光合參數(shù)測定及材料收獲 收獲前，每個(gè)處理組隨機(jī)選取3株幼苗，每株選取3片成熟的葉片，在晴天上午 9: 00—11: 00 用 Li 6 400光合作用測量系統(tǒng) ( LI-Cor, Lincoln, Nebraska, USA) 測定刺槐幼苗葉片的光合作用參數(shù)；同時(shí)，計(jì)算刺槐葉片水分利用效率(WUE) = 凈光合速率（A）/蒸騰速率（E）[10]和氣孔限制值(Ls) = 1-Ci/Ca(Ci為胞間CO2濃度；Ca為空氣中CO2濃度，本試驗(yàn)中該值為400 μmol·mol-1)[11]。

光合測定結(jié)束后，收獲植株。收獲時(shí)，根、莖、葉分別收獲并記錄各部分的生物量。所有材料保存在液氮中，并在液氮中使用球磨儀（NM400，Retsch, Haan, Germany）將其研成粉末，于-80°C保存?zhèn)溆谩７Q取各處理組刺槐根、莖和葉片鮮樣60 mg，于65°C烘干，計(jì)算樣品干濕比及干質(zhì)量。

1.2.2 葉片相對含水量和葉綠素含量測定 采用烘干稱重法測定各處理組刺槐幼苗葉片相對含水量（RWC）。參照Wellburn[12]提出的方法測定刺槐幼苗葉片中葉綠素含量。

1.2.3 丙二醛（MDA）含量測定 根據(jù) Hodges等[13]提出的方法測定刺槐樣品中丙二醛（MDA）的含量。

1.2.4 游離脯氨酸、氨基酸、可溶性蛋白質(zhì)含量測定 根據(jù)Tamás等[14]的方法測定樣品游離脯氨酸含量。使用氨基酸（AA）含量檢測試劑盒（索萊寶，北京）測定樣品中氨基酸含量。樣品中可溶性蛋白含量參照Luo等[15]的方法測定。

1.2.5 酶活性測定 參照Polle等[16]的方法測定CAT和APX的活性；參照 Gamble等[17]的方法測定GR的活性。

1.2.6 離子含量分析 將烘干的根和葉片樣品研磨粉碎后，過0.5 mm篩，稱取0.2～0.3 g樣品（精確至0.001 g），置于消煮管中，加入8 mL濃硝酸，搖勻后過夜，并做空白對照。消解前加入2 mL H2O2，靜置20 min，隨后使用Mars高壓微波消解儀（Mars-6，CEM Corp.，USA）消解，之后加熱趕酸，待消解液剩余約 2 mL 時(shí)停止加熱，冷卻后過濾到50 mL容量瓶中并定容、搖勻。靜置 20 min，吸取上清液 10 mL 至離心管中，使用等離子體發(fā)射光譜儀 iCAP 6 300（Thermo Scientific，USA）測定Na+、K+、Ca2+、Mg2+含量，并計(jì)算Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+比值。

1.2.7 水通道蛋白及Na+/ H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因表達(dá)分析 使用植物RNA提取試劑盒（DP432，天根）提取刺槐根和葉樣品中總RNA，并進(jìn)行濃度及純度檢測。使用PrimeScript? RT reagent Kit with gDNA Eraser（RR047B，TaKaRa）將純化后的RNA進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄，獲得cDNA，然后使用熒光定 量PCR儀（ABI7500，Applied Biosystems，USA）進(jìn)行相對熒光定量（qPCR）分析。引物由北京Invitrogen公司合成，具體信息見表1，內(nèi)參基因?yàn)锳ctin[18]。

表1 qRT-PCR 引物信息Table 1 Primers used for qRT-PCR

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用2-ΔΔCT法獲得qPCR的差異表達(dá)倍數(shù)。對本試驗(yàn)獲得的所有數(shù)據(jù)使用Statgraphics Centurion XVI.I （STN, St, Louis, MO, USA）軟件進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)分析之前，對其進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)。所有數(shù)據(jù)采用單因素進(jìn)行分析，以NaCl作為自變量因素。采用LSD法進(jìn)行數(shù)據(jù)間差異顯著性分析，當(dāng)F檢驗(yàn)的P-Value ＜ 0.05時(shí)，認(rèn)為數(shù)據(jù)間的差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl處理對刺槐幼苗生長和光合能力的影響

在NaCl處理下，刺槐幼苗根、莖和葉的干質(zhì)量均出現(xiàn)不同程度的下降，根冠比增加（表2），說明NaCl處理影響了刺槐的正常生長發(fā)育。隨NaCl濃度的升高，刺槐幼苗葉片相對含水量顯著降低，與0 mmol·L-1NaCl處理組相比，50、100 mmol·L-1NaCl處理組刺槐幼苗葉片的相對含水量分別減少了7.0%和18.2%。

NaCl處理使刺槐幼苗葉中葉綠素a（Chl a）、葉綠素b（Chl b）和類胡蘿卜素（Car）均呈下降趨勢（表3）。與0 mmol·L-1NaCl處理組相比，100 mmol·L-1NaCl 處 理 使 刺 槐 幼 苗 葉 片Chl a、Chl b和Car含量分別降低了29.8%、30.5%和36.6%。刺槐凈光合速率（A）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（E）均隨著NaCl濃度增加顯著減少，而水分利用效率（WUE）和氣孔限制值（Ls）出現(xiàn)不同程度的增加（表4）。100 mmol·L-1NaCl 處理 組刺 槐 的A、Gs、Ci和E僅為0 mmol·L-1NaCl處理組刺槐的42.3%、40.0%、84.7%和31.1%。50 mmol·L-1NaCl 處理對刺槐幼苗葉片的WUE和Ls無顯著影響；而100 mmol·L-1NaCl 處理組刺槐幼苗葉片的WUE和Ls分別比0 mmol·L-1NaCl 處理組刺槐升高了39.3%和25.0%。

表2 NaCl對刺槐幼苗生物量、根冠比及葉片相對含水量的影響Table 2 The effects of NaCl concentrations on biomass, root to shoot ratio and leaf relative water content of R. pseudoacacia

表3 NaCl對刺槐幼苗光合色素含量及光合作用參數(shù)的影響

Table 3 The effects of NaCl concentrations on photosynthetic pigment content ofR. pseudoacacia

NaCl濃度/（mmol·L-1)葉綠素a Chl a/（mg g-1）葉綠素b Chl b/（mg·g-1）類胡蘿卜素Car/（mg·g-1）葉綠素a+b Chl a+b/（mg g-1）0 9.26 ± 0.80 a 2.69 ± 0.21 a 2.02 ± 0.18 a 11.95 ± 1.02 a 50 7.92 ± 0.05 ab 2.27 ± 0.10 ab 1.48 ± 0.04 b 10.19 ± 0.15 ab 100 6.50 ± 0.05 b 1.87 ± 0.05 b 1.28 ± 0.05 b 8.38 ± 0.11 b P-Value * * ** *

表4 NaCl對刺槐幼苗光合作用參數(shù)、水分利用效率及氣孔限制的影響Table 4 The effects of NaCl concentrations on photosynthetic parameters, WUE and Ls of R. pseudoacacia

2.2 NaCl處理對刺槐幼苗丙二醛（MDA）含量的影響

表5表明：在50 mmol·L-1NaCl處理下，刺槐根和葉中MDA含量均是0 mmol·L-1NaCl處理組的1.2倍；與0 mmol·L-1NaCl處理相比，100 mmol·L-1NaCl處理組刺槐幼苗根和葉中MDA含量雖然出現(xiàn)一定程度增加，但差異不顯著。

2.3 NaCl處理對刺槐幼苗CAT、APX和GR活性的影響

表5表明：隨NaCl濃度的增加，CAT、APX和GR的活性變化不同；在根中，與0 mmol·L-1NaCl 處理組刺槐相比，50 mmol·L-1NaCl處理對CAT和GR活性無顯著影響，但使APX活性顯著升高；100 mmol·L-1NaCl處理使CAT、APX和GR活性顯著升高。在葉中，50 mmol·L-1NaCl處理使CAT活性顯著升高，但對APX和GR活性無顯著影響；100 mmol·L-1NaCl處理組刺槐CAT、APX和GR活性分別是0 mmol·L-1NaCl 處理組的3.0、1.8、1.7倍。

表5 NaCl對刺槐幼苗根和葉丙二醛含量，過氧化氫酶、抗壞血酸過氧化物酶和谷胱甘肽還原酶活性的影響Table 5 The effects of NaCl on MDA content, CAT, APX and GR activities in roots and leaves of R. pseudoacacia

2.4 NaCl處理對刺槐幼苗游離脯氨酸、氨基酸及可溶性蛋白質(zhì)的影響

NaCl處理導(dǎo)致刺槐幼苗根和葉中游離脯氨酸、氨基酸和可溶性蛋白質(zhì)出現(xiàn)不同程度升高（表6）。在根中，與0 mmol·L-1NaCl 處理組相比，50 mmol·L-1NaCl處理使刺槐幼苗游離脯氨酸、氨基酸和可溶性蛋白質(zhì)分別升高了72.1%、86.4%和63.2%；100 mmol·L-1NaCl處理使刺槐幼苗游離脯氨酸升高了74.4%，可溶性蛋白質(zhì)升高了156.7%，但對氨基酸含量影響不顯著。在葉中，與0 mmol·L-1NaCl 處理組相比，50 mmol·L-1NaCl處理使刺槐幼苗游離脯氨酸和可溶性蛋白質(zhì)分別升高了136.4%和64.3%；100 mmol·L-1NaCl處理使刺槐幼苗游離脯氨酸升高了381.8%，氨基酸升高了21.3%。

表6 NaCl對刺槐幼苗根和葉中游離脯氨酸、氨基酸及可溶性蛋白質(zhì)含量的影響Table 6 The effects of NaCl on free proline, amino acid and soluble protein contents in roots and leaves of R. pseudoacacia

2.5 NaCl處理對刺槐幼苗Na+、K+、Mg2+ 和Ca2+含量及離子含量比值的影響

表7表明：隨NaCl濃度的增加，刺槐幼苗根和葉中Na+含量顯著升高，50 mmol·L-1NaCl處理組刺槐根和葉中Na+是0 mmol·L-1NaCl處理組的2.5和3.1倍，100 mmol·L-1NaCl處理組刺槐根和葉中Na+是0 mmol·L-1NaCl處理組的4.6和5.6倍，且根中Na+含量高于葉中含量。50、100 mmol·L-1NaCl處理使刺槐幼苗根中K+含量比0 mmol·L-1NaCl處理組分別降低了16.3% 和11.1%，但對葉中K+含量影響不顯著。NaCl處理使刺槐幼苗根中Mg2+含量逐漸升高，而葉中Mg2+含量逐漸降低，與0 mmol·L-1NaCl 處理組相比，100 mmol·L-1NaCl 處理使根中Mg2+含量升高了29.7%，使葉中Mg2+含量下降了28.2%。NaCl處理對刺槐幼苗根和葉中Ca2+含量影響不顯著。

表7 NaCl對刺槐幼苗根和葉中離子含量的影響Table 7 The effects of NaCl on ion contents in roots and leaves of R. pseudoacacia

NaCl處理下，刺槐幼苗根和葉中Na+/K+、Na+/Mg2+和Na+/Ca2+顯著升高，且NaCl濃度越高，比值越大（表8）。50 mmol·L-1NaCl處理使根中Na+/K+、Na+/Mg2+和Na+/Ca2+分別升高了200.0%、110.3%和150.0%，使葉中Na+/K+、Na+/Mg2+和Na+/Ca2+分別升高了100.0%、200.0%和100.0%。與0 mmol·L-1NaCl處理組刺槐相比，100 mmol·L-1NaCl處理組刺槐根中Na+/K+、Na+/Mg2+和Na+/Ca2+分別升高了4.2、2.5和3.9倍，葉中Na+/K+、Na+/Mg2+和Na+/Ca2+分別升高了3.0、6.0和3.0倍。

表8 NaCl對刺槐幼苗根和葉中Na+/K+、Na+/Mg2+ 和Na+/Ca2+ 的影響Table 8 The effects of NaCl on Na+/K+, Na+/Mg2+ and Na+/Ca2+ in roots and leaves of R. pseudoacacia

2.6 NaCl處理對刺槐幼苗水通道蛋白及Na+ / H +逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因表達(dá)的影響

對刺槐幼苗根和葉中編碼水通道蛋白（TIP1;1，PIP1;1和PIP2;1）及Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（NHX1）的mRNA 的表達(dá)水平進(jìn)行分析，結(jié)果（表9）表明：在刺槐幼苗根中，50和100 mmol·L-1NaCl處理使TIP1;1、PIP1;1、PIP2;1和NHX1基因的mRNA 表達(dá)水平顯著升高，分別是0 mmol·L-1NaCl處理組的6.4、11.1、28.6、6.4倍和5.6、6.1、14.6、3.2倍；在葉中，與0 mmol·L-1NaCl處理組刺槐幼苗相比，50 mmol·L-1NaCl處理對TIP1;1、PIP1;1和NHX1基因的mRNA 表達(dá)水平影響不顯著，100 mmol·L-1NaCl處理使TIP1;1、PIP1;1和NHX1基因的mRNA表達(dá)水平增加了3.7、1.6和1.3倍，但NaCl處理使PIP2;1基因的mRNA 表達(dá)水平顯著降低。

表9 NaCl處理對刺槐幼苗根和葉中相關(guān)基因表達(dá)分析Table 9 The expression of aquaporin and Na+ / H + reverse transporter genes in roots and leaves of R. pseudoacacia under NaCl treatments.

3 討論

鹽脅迫是限制植物生長發(fā)育的主要非生物逆境之一[2]。本研究中，NaCl處理顯著抑制了刺槐幼苗的生長發(fā)育，致使刺槐幼苗根、莖和葉的干質(zhì)量減少，根冠比增加，表明刺槐幼苗在受到NaCl脅迫后，會通過抑制地上部分生長、擴(kuò)大根冠比，從而增強(qiáng)根系對土壤中水和營養(yǎng)元素的吸收，以此來適應(yīng)逆境條件[19-20]。相對含水量作為衡量植株水分狀況的指標(biāo)之一，常用來指示植物的逆境脅迫程度。本研究發(fā)現(xiàn)，NaCl處理使刺槐葉片相對含水量下降，這可能與鹽脅迫降低了植物根系向地上部分運(yùn)輸水分的能力有關(guān)[21]。

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，其含量對植物的耐鹽能力具有重要影響[22]。本研究中，在NaCl處理下，刺槐幼苗葉片的Chl a、Chl b、Chl a+b及Car含量均出現(xiàn)不同程度降低。這是由于過量的NaCl破壞了植物的葉綠體結(jié)構(gòu)、提高了相關(guān)葉綠素酶的活性，導(dǎo)致葉綠體色素合成受阻或者分解加快[22]。刺槐幼苗葉片凈光合速率（A）在受到NaCl脅迫后下降，光合能力減弱。一般認(rèn)為，NaCl脅迫影響植物光合作用的因素主要分為氣孔因素和非氣孔因素，前者表現(xiàn)為Gs和Ci同時(shí)下降、Ls升高，后者主要表現(xiàn)為A降低而Ci升高[11]。本研究中，隨NaCl濃度增加，刺槐幼苗葉片A、Gs、Ci和E均顯著減少，Ls升高，說明NaCl脅迫對刺槐幼苗光合能力的限制主要由氣孔因素導(dǎo)致。水分利用效率（WUE）反映了植物對環(huán)境適應(yīng)能力的強(qiáng)弱，NaCl處理使刺槐葉片的WUE升高，說明在一定濃度范圍內(nèi)，NaCl脅迫能夠提高刺槐的WUE，這可能是由于NaCl脅迫誘導(dǎo)刺槐幼苗葉片Gs和E降低減少了蒸騰耗水引起的[23]。

研究表明，在一定鹽濃度范圍內(nèi)，白榆（Ulmus pumilaL.）[24]、中國檉柳（Tamarix chinensisLour.）[25]等體內(nèi)抗氧化酶活性均隨著鹽濃度的升高而增大。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，NaCl脅迫誘導(dǎo)刺槐幼苗根和葉中CAT、APX和GR活性增強(qiáng)，從而加快清除植株體內(nèi)過量的活性氧。在NaCl脅迫下，刺槐幼苗通過合成并積累游離脯氨酸、氨基酸和可溶性蛋白質(zhì)，從而調(diào)節(jié)滲透勢、維持細(xì)胞含水量，提高刺槐抗氧化能力，增強(qiáng)了對NaCl脅迫的適應(yīng)能力，這與在茶樹（Camellia sinensisL.）[26]中得到的結(jié)果相似。NaCl處理導(dǎo)致刺槐幼苗根和葉中丙二醛（MDA）含量升高，并且100 mmol·L-1NaCl處理組刺槐MDA含量低于50 mmol·L-1NaCl處理組，這可能是在較高濃度NaCl脅迫下，刺槐體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)活性較高，能夠較快的清除活性氧物質(zhì)，減輕了其對刺槐細(xì)胞膜系統(tǒng)的損傷。

本研究中，NaCl 處理使刺槐幼苗根和葉中Na+積累量顯著升高，且Na+在刺槐幼苗根中的積累量遠(yuǎn)大于在葉中的積累量。在多數(shù)植物中，Na+的主要毒性部位是葉片[2]，因此，植物根系對Na+的留存能力可以減輕Na+對地上部分的傷害；同時(shí)，植物也可以利用根中積累的Na+進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)，降低植物水勢[19]。隨著NaCl濃度升高，刺槐幼苗根中K+含量顯著減少，Na+/K+顯著增加，這可能是由于在鹽脅迫下，根系對Na+的吸收會與對K+的吸收產(chǎn)生競爭，導(dǎo)致根中K+含量顯著減少所致[3,27]；然而，NaCl對刺槐幼苗葉中K+含量無顯著影響，但Na+/K+卻顯著升高，這可能是由于地上部分在NaCl脅迫下生長減弱，引起K+在刺槐根和葉中重新分配所致[27]。Mg2+作為組成植物葉綠素分子的元素之一，本研究發(fā)現(xiàn)，NaCl脅迫導(dǎo)致刺槐幼苗根中Mg2+含量上升，葉中Mg2+含量降低，同時(shí)根和葉中Na+/Mg2+顯著升高，刺槐通過在根中積累Mg2+，提高了滲透調(diào)節(jié)能力，維持了刺槐幼苗根中質(zhì)子跨膜運(yùn)輸濃度梯度[28]。研究發(fā)現(xiàn)，在較低濃度NaCl 脅迫下，脹果甘草（Glycyrrhiza inflataBatal.）[28]及酸棗（Ziziphus jujubavar.spinosa(Bunge) Hu ex H. F. Chow）[29]的根系通過積累Ca2+提高細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)能力，緩解Na+毒害。本研究中，50和100 mmol·L-1NaCl處理對刺槐幼苗根和葉中Ca2+含量無顯著影響，從而維持NaCl脅迫下刺槐體內(nèi)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、調(diào)控細(xì)胞生長及胞內(nèi)酶的活性。

在植物適應(yīng)鹽脅迫的過程中，植物水通道蛋白（AQPs）通過調(diào)控植物細(xì)胞滲透壓及蒸騰作用，調(diào)控植物逆境應(yīng)答，促進(jìn)植物生長發(fā)育[5]。研究發(fā)現(xiàn)，NaCl 處理導(dǎo)致水稻根中OsTIP1;1、TsPIP1;1及TsTIP1;1表達(dá)水平顯著上調(diào)[30-31]。本研究中，NaCl處理后，刺槐幼苗根中水通道蛋白基因TIP1;1、PIP1;1及PIP2;1轉(zhuǎn)錄被誘導(dǎo)。TIP1;1作為定位在液泡膜上的水通道蛋白，參與植物細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)；而PIP1;1和PIP2;1均定位在質(zhì)膜上，前者主要用于調(diào)節(jié)植物滲透勢，后者主要負(fù)責(zé)跨膜水分運(yùn)輸。因此，刺槐通過誘導(dǎo)上述3種基因的合成表達(dá)，并與滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)共同作用，調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透勢，增強(qiáng)了刺槐根系的吸水及持水能力，增強(qiáng)了刺槐的耐鹽能力。在葉中，TIP1;1和PIP1;1轉(zhuǎn)錄水平在低濃度NaCl處理下變化不顯著，但在較高濃度NaCl處理下顯著升高，這可能是由于在較高濃度NaCl下，葉片通過誘導(dǎo)它們的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，增強(qiáng)葉片細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)能力，并抑制PIP2;1的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，減弱了葉片失水速率，減緩了鹽脅迫引起的凈光合速率的下降速度，從而增強(qiáng)了刺槐的耐鹽能力[6]。然而，在玉米中，NaCl脅迫抑制了PIPs和TIPs的表達(dá)[32]，這可能是與AQPs基因在逆境條件下表達(dá)存在組織、器官以及時(shí)間上的特異性有關(guān)[33]。NHX1是定位于液泡膜上的Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，參與調(diào)控植物液泡滲透勢[3]。本研究中，NaCl處理后，刺槐幼苗根和葉中NHX1的表達(dá)水平顯著升高。刺槐通過增強(qiáng)NHX1基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，將根和葉中過量的Na+從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到液泡中，減緩了細(xì)胞質(zhì)的受損程度，重建細(xì)胞中的離子平衡，并且將Na+轉(zhuǎn)化為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，增強(qiáng)了自身的耐鹽能力[34]。

4 結(jié)論

NaCl脅迫抑制了刺槐幼苗的生長以及光合作用能力，同時(shí)誘導(dǎo)刺槐體內(nèi)產(chǎn)生氧化脅迫和離子失衡。為應(yīng)對NaCl脅迫造成的不利影響，刺槐通過增強(qiáng)葉片水分利用效率、合成并積累抗氧化酶（CAT、APX和GR）和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（游離脯氨酸、氨基酸和可溶性蛋白質(zhì)）并誘導(dǎo)相關(guān)基因（TIP1;1、PIP1;1、PIP2;1及NHX1）的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，增強(qiáng)了自身的鹽脅迫適應(yīng)能力。然而，植物對鹽脅迫的適應(yīng)機(jī)制非常復(fù)雜，還需進(jìn)一步深入研究。