植物学报 ›› 2019, Vol. 54 ›› Issue (2): 208-216.DOI: 10.11983/CBB18089
所属专题: 逆境生物学专辑
收稿日期:
2018-04-08
接受日期:
2018-08-23
出版日期:
2019-03-10
发布日期:
2019-09-01
通讯作者:
王开勇
Hongxiu Ma,Kaiyong Wang(),Kaixiang Zhang,Chunmei Meng,Mengjie An
Received:
2018-04-08
Accepted:
2018-08-23
Online:
2019-03-10
Published:
2019-09-01
Contact:
Kaiyong Wang
摘要:
为探究棉粕对盐碱胁迫下棉花(Gossypium hirsutum)的抗盐碱机理, 通过田间试验, 研究添加不同棉粕用量对8 g·kg -1盐碱胁迫下棉花生理及生长的补偿效应。结果表明, 添加棉粕能够增加盐碱胁迫下棉花不同器官对K +的吸收, 降低对Na +的吸收, 维持盐碱胁迫下细胞内K +和Na +的平衡, 显著促进棉花生长, 提高叶片叶绿素含量和光合作用效率, 有效缓解盐碱胁迫对棉花的伤害。其中, 以添加6 000 kg·hm -2棉粕处理的效果最显著, 且盐胁迫下棉粕的改良效果较好。主成分分析结果表明, 盐碱胁迫下棉花生长生理的主要影响因子为叶片K +/Na +比值、根长、鲜重、干重和胞间CO2浓度(Ci)。
马宏秀,王开勇,张开祥,孟春梅,安梦洁. 棉粕对盐碱胁迫下棉花生理及生长补偿效应. 植物学报, 2019, 54(2): 208-216.
Hongxiu Ma,Kaiyong Wang,Kaixiang Zhang,Chunmei Meng,Mengjie An. Effect of Cottonseed Meal on Cotton Physiology and Growth Compensation Under Salinity-alkalinity Stress. Chinese Bulletin of Botany, 2019, 54(2): 208-216.
图1 棉粕对盐碱胁迫下棉花不同器官K+ (A)、Na+ (B)含量的影响CK: 对照; Y0: NaCl+0 kg·hm-2棉粕; Y1: NaCl+3 000 kg·hm-2棉粕; Y2: NaCl+6 000 kg·hm-2棉粕; J0: Na2CO3+0 kg·hm-2棉粕; J1: Na2CO3+3 000 kg·hm-2棉粕; J2: Na2CO3+6 000 kg·hm-2棉粕。不同小写字母表示各处理差异显著(P?0.05)。
Figure 1 Effect of cottonseed meal on K+ (A) and Na+ (B) content of cotton under salinity-alkalinity stressCK: Control; Y0: NaCl+0 kg·hm-2 cottonseed meal; Y1: NaCl+3 000 kg·hm-2 cottonseed meal; Y2: NaCl+6 000 kg·hm-2 cottonseed meal; J0: Na2CO3+0 kg·hm-2 cottonseed meal; J1: Na2CO3+3 000 kg·hm-2 cottonseed meal; J2: Na2CO3+6 000 kg·hm-2 cottonseed meal. Different lowercase letters indicate significant differences among each treatment (P?0.05).
图2 棉粕对盐碱胁迫下棉花不同器官K+/Na+比值的影响CK、Y0、Y1、Y2、J0、J1和J2同图1。不同小写字母表示各处理差异显著(P<0.05)。
Figure 2 Effect of cottonseed meal on K+/Na+ ratio of cotton under salinity-alkalinity stressCK、Y0、Y1、Y2、J0、J1 and J2see Figure 1. Different lowercase letters indicate significant differences among each treatment (P<0.05).
Treatment | Total chlorophyll content (mg·g-1) | Chlorophyll a content (mg·g-1) | Chlorophyll b content (mg·g-1) | Carotenoid content (mg·g-1) |
---|---|---|---|---|
CK | 2.51±0.10 a | 1.45±0.08 a | 0.66±0.06 a | 0.64±0.09 a |
Y0 | 1.51±0.08 c | 1.17±0.10 bc | 0.33±0.13 b | 0.34±0.09 b |
Y1 | 1.80±0.08 bc | 1.37±0.08 bc | 0.43±0.09 ab | 0.46±0.10 ab |
Y2 | 2.07±0.13 ab | 1.44±0.09 ab | 0.45±0.10 ab | 0.57±0.13 ab |
J0 | 2.18±0.19 ab | 1.17±0.13 c | 0.42±0.13 ab | 0.28±0.08 b |
J1 | 1.78±0.28 bc | 1.37±0.13 ab | 0.33±0.10 b | 0.32±0.09 b |
J2 | 1.89±0.12 bc | 1.43±0.08 ab | 0.40±0.11 ab | 0.51±0.16 ab |
表1 棉粕对盐碱胁迫下棉花叶片叶绿素含量的影响
Table 1 Effect of cottonseed meal on chlorophyll content of cotton leaves under salinity-alkalinity stress
Treatment | Total chlorophyll content (mg·g-1) | Chlorophyll a content (mg·g-1) | Chlorophyll b content (mg·g-1) | Carotenoid content (mg·g-1) |
---|---|---|---|---|
CK | 2.51±0.10 a | 1.45±0.08 a | 0.66±0.06 a | 0.64±0.09 a |
Y0 | 1.51±0.08 c | 1.17±0.10 bc | 0.33±0.13 b | 0.34±0.09 b |
Y1 | 1.80±0.08 bc | 1.37±0.08 bc | 0.43±0.09 ab | 0.46±0.10 ab |
Y2 | 2.07±0.13 ab | 1.44±0.09 ab | 0.45±0.10 ab | 0.57±0.13 ab |
J0 | 2.18±0.19 ab | 1.17±0.13 c | 0.42±0.13 ab | 0.28±0.08 b |
J1 | 1.78±0.28 bc | 1.37±0.13 ab | 0.33±0.10 b | 0.32±0.09 b |
J2 | 1.89±0.12 bc | 1.43±0.08 ab | 0.40±0.11 ab | 0.51±0.16 ab |
Treatment | Pn (μmol·m-2·s-1) | Gs (mol·m-2·s-1) | E (mmol·m-2·s-1) | Ci (μmol·mol-1) | Ls |
---|---|---|---|---|---|
CK | 6.73±0.15 a | 111.13±1.28 a | 1.81±0.25 a | 281.20±0.10 b | 0.25±0.10 a |
Y0 | 6.32±0.38 b | 79.17±0.70 d | 1.60±1.95 ab | 262.79±0.07 e | 0.28±0.04 a |
Y1 | 6.57±0.15 a | 85.7±0.49 c | 1.67±1.10 ab | 270.00±0.06 d | 0.25±0.06 a |
Y2 | 6.63±0.27 a | 94.38±1.81 b | 1.76±1.86 ab | 282.81±0.04 b | 0.21±0.10 a |
J0 | 5.16±0.07 c | 75.16±1.63 e | 1.58±1.60 b | 274.77±0.08 c | 0.26±0.05 a |
J1 | 5.76±0.18 bc | 85.78±1.06 c | 1.63±1.54 ab | 282.47±0.06 b | 0.21±0.10 a |
J2 | 5.82±0.25 b | 86.02±1.51 c | 1.66±1.88 ab | 294.13±0.10 a | 0.21±0.09 a |
表2 棉粕对盐碱胁迫下棉花光合参数的影响
Table 2 Effect of cottonseed meal on photosynthetic parameters of cotton under salinity-alkalinity stress
Treatment | Pn (μmol·m-2·s-1) | Gs (mol·m-2·s-1) | E (mmol·m-2·s-1) | Ci (μmol·mol-1) | Ls |
---|---|---|---|---|---|
CK | 6.73±0.15 a | 111.13±1.28 a | 1.81±0.25 a | 281.20±0.10 b | 0.25±0.10 a |
Y0 | 6.32±0.38 b | 79.17±0.70 d | 1.60±1.95 ab | 262.79±0.07 e | 0.28±0.04 a |
Y1 | 6.57±0.15 a | 85.7±0.49 c | 1.67±1.10 ab | 270.00±0.06 d | 0.25±0.06 a |
Y2 | 6.63±0.27 a | 94.38±1.81 b | 1.76±1.86 ab | 282.81±0.04 b | 0.21±0.10 a |
J0 | 5.16±0.07 c | 75.16±1.63 e | 1.58±1.60 b | 274.77±0.08 c | 0.26±0.05 a |
J1 | 5.76±0.18 bc | 85.78±1.06 c | 1.63±1.54 ab | 282.47±0.06 b | 0.21±0.10 a |
J2 | 5.82±0.25 b | 86.02±1.51 c | 1.66±1.88 ab | 294.13±0.10 a | 0.21±0.09 a |
Treatment | Plant height (cm) | Root length (cm) | Fresh weight (g·plant -1) | Dry weight (g·plant -1) |
---|---|---|---|---|
CK | 89.4±0.36 b | 31.83±0.78 a | 184.59±0.23 a | 54.49±0.26 a |
Y0 | 84.1±0.17 c | 26.1±0.61 c | 135.81±0.52 g | 37.89±0.46 e |
Y1 | 91±0.58 b | 29.83±0.35 b | 173.12±0.88 c | 44.21±0.18 c |
Y2 | 98.67±0.58 a | 30.97±0.40 ab | 181.43±0.88 b | 55.15±0.34 a |
J0 | 74.33±0.58 d | 22.78±0.40 d | 148.47±0.43 f | 34.42±0.34 f |
J1 | 76.33±1.15 d | 25.4±0.26 c | 162.33±0.96 e | 39.75±0.27 d |
J2 | 82.33±0.58 c | 26.4±0.17 c | 165.12±0.42 d | 46.63±0.71 b |
表3 棉粕对盐碱胁迫下棉花生长的影响
Table 3 Effect of cottonseed meal on cotton growth under salinity-alkalinity stress
Treatment | Plant height (cm) | Root length (cm) | Fresh weight (g·plant -1) | Dry weight (g·plant -1) |
---|---|---|---|---|
CK | 89.4±0.36 b | 31.83±0.78 a | 184.59±0.23 a | 54.49±0.26 a |
Y0 | 84.1±0.17 c | 26.1±0.61 c | 135.81±0.52 g | 37.89±0.46 e |
Y1 | 91±0.58 b | 29.83±0.35 b | 173.12±0.88 c | 44.21±0.18 c |
Y2 | 98.67±0.58 a | 30.97±0.40 ab | 181.43±0.88 b | 55.15±0.34 a |
J0 | 74.33±0.58 d | 22.78±0.40 d | 148.47±0.43 f | 34.42±0.34 f |
J1 | 76.33±1.15 d | 25.4±0.26 c | 162.33±0.96 e | 39.75±0.27 d |
J2 | 82.33±0.58 c | 26.4±0.17 c | 165.12±0.42 d | 46.63±0.71 b |
Index | Salt treatment | Alkali treatment | |||
---|---|---|---|---|---|
PC1 | PC2 | PC1 | PC2 | ||
K+ | Root | -0.05 | 0.94** | -0.67 | 0.69 |
Stem | 0.47 | 0.78* | -0.68 | 0.70 | |
Leaf | 0.73 | 0.60 | -0.09 | 0.96** | |
Na+ | Root | -0.83* | 0.01 | 0.41 | -0.15 |
Stem | -0.87* | -0.36 | -0.98** | 0.02 | |
Leaf | -0.81* | 0.23 | -0.95** | 0.00 | |
K+/Na+ ratio | Root | 0.61 | 0.61 | -0.67 | 0.59 |
Stem | 0.69 | 0.66 | 0.72 | 0.58 | |
Leaf | 0.96** | 0.15 | 0.93** | 0.28 | |
Physiology index | Total chlorophyll content | 0.79* | -0.52 | 0.63 | -0.55 |
Chlorophyll a content | 0.82* | -0.07 | 0.60 | 0.55 | |
Chlorophyll b content | 0.56 | -0.68 | 0.78* | -0.35 | |
Carotenoid content | 0.78* | -0.29 | 0.83* | 0.19 | |
Pn | 0.61 | -0.16 | 0.94** | 0.10 | |
Gs | 0.75* | -0.61 | 0.98** | -0.03 | |
Ci | 0.94** | -0.11 | 0.16 | 0.97** | |
E | 0.74 | -0.36 | 0.78* | 0.06 | |
Ls | -0.36 | -0.12 | 0.02 | -0.27 | |
Growth index | Plant height | 0.82* | 0.52 | 0.97** | 0.17 |
Root length | 0.96** | -0.10 | 0.97** | 0.11 | |
Fresh weight | 0.97** | -0.11 | 0.97** | 0.16 | |
Dry weight | 0.96** | -0.13 | 0.95** | 0.28 |
表4 棉花盐碱胁迫下不同处理因子载荷
Table 4 Load of different treatment factors of cotton under salinity-alkalinity stress
Index | Salt treatment | Alkali treatment | |||
---|---|---|---|---|---|
PC1 | PC2 | PC1 | PC2 | ||
K+ | Root | -0.05 | 0.94** | -0.67 | 0.69 |
Stem | 0.47 | 0.78* | -0.68 | 0.70 | |
Leaf | 0.73 | 0.60 | -0.09 | 0.96** | |
Na+ | Root | -0.83* | 0.01 | 0.41 | -0.15 |
Stem | -0.87* | -0.36 | -0.98** | 0.02 | |
Leaf | -0.81* | 0.23 | -0.95** | 0.00 | |
K+/Na+ ratio | Root | 0.61 | 0.61 | -0.67 | 0.59 |
Stem | 0.69 | 0.66 | 0.72 | 0.58 | |
Leaf | 0.96** | 0.15 | 0.93** | 0.28 | |
Physiology index | Total chlorophyll content | 0.79* | -0.52 | 0.63 | -0.55 |
Chlorophyll a content | 0.82* | -0.07 | 0.60 | 0.55 | |
Chlorophyll b content | 0.56 | -0.68 | 0.78* | -0.35 | |
Carotenoid content | 0.78* | -0.29 | 0.83* | 0.19 | |
Pn | 0.61 | -0.16 | 0.94** | 0.10 | |
Gs | 0.75* | -0.61 | 0.98** | -0.03 | |
Ci | 0.94** | -0.11 | 0.16 | 0.97** | |
E | 0.74 | -0.36 | 0.78* | 0.06 | |
Ls | -0.36 | -0.12 | 0.02 | -0.27 | |
Growth index | Plant height | 0.82* | 0.52 | 0.97** | 0.17 |
Root length | 0.96** | -0.10 | 0.97** | 0.11 | |
Fresh weight | 0.97** | -0.11 | 0.97** | 0.16 | |
Dry weight | 0.96** | -0.13 | 0.95** | 0.28 |
图3 棉花盐(A)和碱(B)胁迫下各指标主成分(PC)分析CK、Y0、Y1、Y2、J0、J1 和 J2同图1。
Figure 3 Analysis of principal components (PC) of each index of cotton under salinity (A) and alkalinity (B) stressCK、Y0、Y1、Y2、J0、J1 and J2see Figure 1.
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