石榴PgCLC基因的鉴定与NaCl胁迫下表达分析
引言
近年来，土壤盐渍化问题日益突出，已成为限制农、林、牧业健康可持续发展重要的因素之一[1]。作物产量潜力不能充分发挥的主要原因就是非生物逆境的伤害，其中盐化引起的伤害是限制作物生长和产量提高的重要因素[2]。在盐胁迫下，几乎所有的植株都会受到一定的影响[3]。它会使植物生长受到抑制，光合下降，能耗增加，衰老加速，植物产量下降或者最终死亡[4]。盐胁迫下，植物维持细胞内渗透调节、离子稳态和降低植株地上部分 Na 和 Cl-浓度是植物盐适应的重要机理[5]。NaCl 是造成盐害的主要物质 NaCl 胁迫对植株可以产生渗透胁迫、离子毒害等作用，离子毒害主要涉及的是 Na 和Cl- [6]。然而，迄今为止对于植物耐盐机理的研究极大多数都是集中在 Na 胁迫上面，就大多数植物而言，对 Na 的胁迫较Cl 更为敏感，反应也更为激烈明显，自然而来研究 Na 的更多。Cl 虽然是植物必需的微量元素之一，但是在盐胁迫下其含量远远超过植物生长所必需的，这对植物生长造成的伤害及影响也是十分惨重的，因此，盐胁迫下植物对Cl- 胁迫的响应与 Na 胁迫一样，应受到高度重视和深入的研究。
1 NaCl （盐）胁迫对植物的影响
NaCl 胁迫植物的正常生长受到影响，大量研究表明在高胁迫下，植株的生物量与对照组相比呈下降趋势，下降的程度随不同植株，不同品种而有所变化[7]。但也有研究试验表明了低浓度的 NaCl 胁迫可以促进植株的生长[8]，且在一定浓度范围的 NaCl 中，植株的根冠比明显增加[9]。不同植物以及不同品种对不同浓度的 NaCl 的反应程度不同。盐害程度也能表明植物的耐盐性强弱。不同植株以及同一植株不同品种间受害叶面积比率以及新增叶面积比率有差异[10]。耐盐性较弱的植株在浓度较高的盐胁迫下会表现出叶黄、叶卷、枯萎、叶斑等各种变化[11]。植株受害叶面积比率随 NaCl 胁迫浓度的增加而增加，而新增叶面积比率随胁迫浓度的增加而降低。张华新等在试验中发现随着 NaCl 浓度的增加，试验中所用的 11 个树种都受到不同程度大小的盐害影响，并且叶片逐渐出现不同程度的受害表现。例如卷曲、枯黄、叶片脱落等[12]。总而言之，过度的 NaCl 胁迫对不同植株有不同程度的盐害表现。
盐胁迫对于植物造成的伤害主要是通过对植物细胞中的水和离子的热力学平衡的改变，导致高渗胁迫，离子失衡和离子毒害[13]。当植物所处的外环境具有较高的 Na 浓度时，Na 不仅会把细胞质膜上的 Ca2 取代，还会破坏质膜的选择透过性，使得胞内的离子外渗，抑制植物根系对于 K 、Ca2 的吸收；此时由于外界 Na 大量进入细胞，进而影响胞内的一些酶的结构和功能发生改变，从而破坏细胞的新陈代谢，最终致使盐害[14]。
NaCl 胁迫下，Cl- 也是影响植物的重要毒害离子。在关于 Na 盐和 Cl 盐胁迫对甘薯幼苗生长及光合作用的效应的研究中表明：Cl- 溶液对耐盐性不同的两品种甘薯幼苗的生长抑制程度明显高于 NaCl 和单 Na 溶液， NaCl 处理组和单 Na 处理组之间没有显著差异。可见在甘薯幼苗期的离子伤害主要 Cl- 起作用。高浓度 Cl- 离子对植物产生毒害作用，严重影响甘薯幼苗的生长[15]。NaCl 胁迫下小麦苗期 Cl- 积累强度高于后期,据分析有可能是由小麦苗期抗盐性较差导致的。且重度盐胁迫下小麦在苗期植株体内存在高含量的 Cl- 导致小麦植株矮小、叶面积发育缓慢。从 Cl- 在植株器官的分布看, Cl- 主要在叶片与茎秆积累,而在子粒中含量较低, Cl- 含量顺序为叶gt;茎gt;子粒。茎中 Cl- 含量随盐胁迫增加而升高[16]。另外在椰子属植物因盐胁迫根系中 Na 、Cl- 增加幅度明显大于叶片中，且从低盐度处理时已十分明显。20% 浓度海水处理根系中 Na 、Cl- 含量急剧增加，此后随海水浓度升高两种离子含量持续攀升，同一海水浓度梯度时，叶片中两种离子的含量远远低于根系中，且叶片中两种离子的含量随盐浓度升高趋势较为平缓[17]。
2 Cl 对植物的作用
Cl 普遍存在于自然界之中，土壤和植物中也都含有 Cl ，且易于被植物吸收，移动性极高。是一种比较特殊的矿质营养元素，并且也是植物必需的一种微量元素，在 7 种必需的微量元素中，植物含 Cl 量最高[18]。在植物体内, Cl 主要以游离态阴离子的形式存在或松散结合在交换位点上。在一定范围内，Cl 能促进作物的生长发育；但当浓度过高时，它又抑制作物的正常生长，产生 Cl- 毒害作用，致使作物减产甚至绝产。Cl 会随土壤水上升到地表，水份蒸发，盐分则留在地表，加重土壤的盐害。高 Cl 造成土壤中的盐分含量过高，影响根系正常的吸收水分、养分，尤其是旱地士壤，从而导致烧根、烧苗；Cl- 与其它阳离子结合，形成有害的 Cl 化物，如在石灰性土壤中形成 CaCl2 ，对作物生长发育不利，易激活土壤中的 Al、Mn 等金属元素，对农作物造成毒害。Cl- 水平过高时就会使土壤渗透势增高，限制其它养分如 NO3-、SO42- 的吸收，从而导致作物养分缺乏。发芽率降低、生长受抑制、叶绿素含量降低、叶色灰白、生长点坏死、落叶、落果等。Cl- 较多时，不利于糖转化为淀粉，块根和块茎作物的淀粉含量会降低，品质差；Cl- 能促进碳水化合物的水解，降低含糖量，而酸度较高，使果品风韵欠佳[19]。另一方面植物如果缺Cl ,就会表现出生长不良,严重时往往出现幼叶卷曲、皱缩、枯死等症状,而且在缺Cl 植株的叶和根中,除了细胞分裂受影响外,细胞伸长受阻更明显。其中在根中,常表现为顶部附近膨大,侧根增加,使根呈现粗短密集的形状。例如,番茄缺 Cl 时,首先在叶尖端发生凋萎,接着叶片失绿,进一步变为青铜色并发展到坏死,由局部遍及全叶,最后植株不能结实;甜菜缺 Cl 时,叶片发生脉间失绿且呈斑点镶嵌状,同时根也受害[20]。除了典型症状外,缺 Cl 还会使叶细胞分裂速率下降。总而言之 Cl 对于植物的作用极大，不可忽视。
