干旱脅迫對(duì)油松和柴松鉀鈣離子流的影響

王樹(shù)源，王 富，唐佳琪，魯彥君

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

干旱脅迫是世界性的非生物脅迫類(lèi)型之一，常伴隨著高溫、鹽堿、土壤貧瘠等問(wèn)題，嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育[1]。鉀(K)是植物體數(shù)量次豐富的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，維持細(xì)胞K+平衡對(duì)于植物抵御各種非生物脅迫非常重要[1]。一般逆境脅迫會(huì)引起植物細(xì)胞K+流失，胞質(zhì)“K+庫(kù)”迅速下降，隨即關(guān)閉下游耗能大的生理生化過(guò)程(如結(jié)構(gòu)蛋白合成)，開(kāi)啟耗能相對(duì)少的防御反應(yīng)(如清除活性氧、生成相應(yīng)分子伴侶等)；若脅迫加劇，K+信號(hào)將激活分解代謝酶(如類(lèi)-caspase蛋白酶、核酸內(nèi)切酶等)，誘發(fā)細(xì)胞程序性死亡[2]。因此，細(xì)胞K+平衡被認(rèn)為是逆境脅迫刺激植物產(chǎn)生的“調(diào)控開(kāi)關(guān)”[3]。擬南芥通過(guò)保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜Shaker-去極化激活的外向整流型K+通道活性,來(lái)調(diào)節(jié)氣孔運(yùn)動(dòng),抵御干旱脅迫[4]。植物PM H+-ATPase活性升高能夠減少鹽脅迫下植物細(xì)胞質(zhì)膜的去極化程度，從而減少K+通過(guò)去極化激活的陽(yáng)離子通道流失[5]。但是，有關(guān)植物在干旱脅迫下根系的K+轉(zhuǎn)運(yùn)模式卻鮮有報(bào)道。在干旱脅迫中，Ca2+同K+一樣，也可有效調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透勢(shì)以幫助植物吸收水分[6]；此外，還通過(guò)穩(wěn)定細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)、激活細(xì)胞質(zhì)膜ATP酶為陽(yáng)離子進(jìn)入細(xì)胞提供驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)鈣調(diào)素調(diào)控下游生理生化反應(yīng)來(lái)抵御水分虧缺對(duì)植物造成的影響[7]。其中，作為重要第二信使的Ca2+可將水分虧缺信息從根傳導(dǎo)向地上部分[8]，如干旱脅迫誘導(dǎo)Ca2+通過(guò)Ca2+通道或非選擇性陽(yáng)離子通道由質(zhì)外體向胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉減少水分散失[9]。但是，細(xì)胞Ca2+濃度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)與核酸降解、沉淀或磷酸化[10]，同時(shí)激活Ca2+/H+轉(zhuǎn)運(yùn)體和Ca2+-ATPase將胞質(zhì)Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞壁或其他細(xì)胞器，從而維持胞質(zhì)Ca2+處于穩(wěn)定水平[7]。在模式植物中的研究結(jié)果顯示，在PEG與Mannitol脅迫下，抗旱型大麥品種XZ5積累的K+濃度大于敏感型品種ZJU9，同時(shí)不同抗旱型大麥品種根、葉細(xì)胞Ca2+內(nèi)流明顯增加，且抗旱型品種內(nèi)流更多[11]。對(duì)大豆葉肉細(xì)胞與氣孔Ca2+、K+流的測(cè)試結(jié)果也顯示，抗旱型比不抗旱型大豆品種維持Ca2+、K+平衡的能力強(qiáng)[12]。但目前還缺乏干旱脅迫誘導(dǎo)木本植物組織Ca2+、K+流模式以及平衡機(jī)制的研究。

油松(PinustabulaeformisCarriere)是黃土高原水土保持、荒山綠化和用材林的主要樹(shù)種，耐旱性強(qiáng)[13]；而柴松(Pinustabulaeformisf.shekanensisyao et Hsu)是新發(fā)現(xiàn)的分布于陜西富縣大麥秸溝地區(qū)及附近的特有分類(lèi)單元，面積僅300多hm2，Liu等[14-15]將其確定為油松變種，其樹(shù)體高大、干形通直，單株及林分高、徑、蓄積生長(zhǎng)都高于油松，被譽(yù)為黃土高原又一珍貴優(yōu)良的造林樹(shù)種且具有重要的保護(hù)價(jià)值。目前對(duì)柴松的研究主要集中在分類(lèi)地位、群落學(xué)特性及遺傳多樣性上[14,16-19]，但其抗旱生理特性研究數(shù)據(jù)缺乏。因此，本研究以1年生油松與柴松幼苗為試驗(yàn)材料，比較研究干旱脅迫對(duì)2種松樹(shù)根和葉中K+、Ca2+積累及根系表皮細(xì)胞K+、Ca2+流模式的影響，擬從K+、Ca2+平衡的角度揭示2種松樹(shù)幼苗對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)差異，并為柴松的培育與造林提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 植物材料培養(yǎng)與脅迫處理

2015年1月初，將采自延安油松基地的油松(P.tabuliformis)與陜西延安橋北林業(yè)局和尚塬林場(chǎng)大麥秸溝的柴松(P.tabulaeformisf.shekanensis)飽滿(mǎn)種子置于育苗缽(7 cm×7 cm×5 cm)里促萌，每個(gè)育苗缽播種5粒種子，基質(zhì)為V(河沙)∶V(蛭石)=1∶2。育苗在西北農(nóng)林科技大學(xué)溫室內(nèi)進(jìn)行，定期澆水以保持土壤濕度，待幼苗發(fā)芽生根后，每周澆2次1/2Hoagland完全營(yíng)養(yǎng)液，每營(yíng)養(yǎng)缽每次澆20 mL，采用自然光照，溫度控制在23～25 ℃，空氣相對(duì)濕度35%～45%，共培育5個(gè)月。選長(zhǎng)勢(shì)均一的植株分為3組，第1組每周澆2次水(20 mL/缽)(對(duì)照組)，第2組從第15天開(kāi)始不澆水(短期干旱脅迫)，第3組從第1天開(kāi)始不澆水(長(zhǎng)期干旱脅迫)。參照Gao等[20]的方法對(duì)幼苗進(jìn)行自然干燥控水處理(06-01-06-22)，3個(gè)組均在第21天上午09：00統(tǒng)一采樣。在自然干旱脅迫處理期間，每隔7 d分別從3個(gè)組的育苗缽中各采5個(gè)土壤基質(zhì)樣品(對(duì)于第1組和第2組，每次土壤基質(zhì)取樣均在澆水后)，測(cè)定其土壤含水量，結(jié)果顯示，對(duì)照組在試驗(yàn)期間的平均土壤含水量為34.17%，第2組和第3組在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的土壤含水量分別為22.69%和10.84%。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 根、葉組織K+、Ca2+含量測(cè)定 K+、Ca2+含量測(cè)定參照Chen等[21]的方法，將根、葉在80 ℃烘箱中烘干后過(guò)1 mm篩，精確稱(chēng)量0.1～0.2 g樣品，用濃H2SO4-H2O2溶解，定容至50 mL，再用原子吸收分光光度計(jì)(Perkin-Elmer 2280,USA)測(cè)定組織K+、Ca2+含量。

1.2.2 根尖離子流測(cè)定 利用非損傷微測(cè)技術(shù)(non-invasive micro-testtechnique,NMT;NMT-YG-100,Younger USALLC,Amherst,MA01002,USA)測(cè)試根尖K+、Ca2+流。

(1)測(cè)試樣品準(zhǔn)備。取20 mm長(zhǎng)根段，用蒸餾水沖洗表面后在基本測(cè)試液中平衡20 min。K+基本測(cè)試液含0.1 mmol/L NaCl、0.1 mmol/L MgCl2、0.1 mmol/L CaCl2和0.5 mmol/L KCl，用HCl和NaOH調(diào)節(jié)pH至5.7；Ca2+測(cè)試液含0.1 mmol/L NaCl、0.1 mmol/L MgCl2、0.2 mmol/L CaCl2和0.5 mmol/L KCl，用HCl和KOH或膽堿調(diào)節(jié)pH至6.0。離子選擇性電極的制備與校準(zhǔn)參照Sun等[22]的方法。

(2)穩(wěn)態(tài)離子流測(cè)定。平衡之后，將根段浸于10 mL新鮮測(cè)試液中，并固定于培養(yǎng)皿底部，用相應(yīng)的離子選擇性微電極沿著根軸測(cè)量根尖區(qū)域的離子流變化。在離根冠200～2 000 μm處，每200 μm設(shè)1個(gè)測(cè)量點(diǎn)，共9個(gè)測(cè)量點(diǎn)，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)實(shí)時(shí)記錄離子流時(shí)間為2～3 min，直至獲得穩(wěn)定的離子流速。數(shù)據(jù)為每個(gè)測(cè)定位置的離子流速平均值，樣品重復(fù)5～7個(gè)。用ASET軟件(ASET 2.0 Sciencewares,Falmouth,MA 02540,USA)和iFluxes軟件(Younger USALLC,Amherst,MA 01002,USA)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取、預(yù)處理、電極三維位置控制及顯微鏡精細(xì)聚焦的步進(jìn)控制。

1.2.3 離子轉(zhuǎn)運(yùn)抑制劑處理下根尖離子流的測(cè)定 在短期與長(zhǎng)期干旱脅迫后，對(duì)油松和柴松根尖分別采用500 μmol/L質(zhì)膜H+-ATP酶抑制劑原釩酸鈉(sodium orthovanadate，Vanadate)預(yù)處理50 min、用20 mmol/L質(zhì)膜K+通道抑制劑氯化四乙胺(tetraethylammonium,TEA)預(yù)處理30 min、用1 mmol/L質(zhì)膜Ca2+通道抑制劑三氯化釓(Gadolinium chloride,GdCl3)預(yù)處理1 h、用5 μmol/L質(zhì)膜Ca2+-ATP酶抑制劑(Eosin-Y)預(yù)處理1 h，之后檢測(cè)K+流與Ca2+流。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用北京旭月公司提供的MageFlux軟件(http://xuyue.net/mageflux)計(jì)算離子流的測(cè)試數(shù)據(jù)，其中正值表示陽(yáng)離子外流，負(fù)值表示陽(yáng)離子內(nèi)流，本試驗(yàn)最終測(cè)得的離子流速是凈離子流速，即內(nèi)流與外流之和。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件處理，用單因素方差分析(oneway-ANOVA)方法檢驗(yàn)不同處理下各指標(biāo)的差異顯著性，用Duncan’s法進(jìn)行差異顯著性(P<0.05)多重比較，用Origin 9軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)油松與柴松根、葉組織K+、Ca2+積累的影響

加強(qiáng)對(duì)K+、Ca2+的吸收、積累與轉(zhuǎn)運(yùn)能力，被認(rèn)為是植物抵抗干旱脅迫的有效策略之一[6]。表1顯示，在未進(jìn)行干旱脅迫處理的對(duì)照條件下，油松與柴松根、葉組織中的K+含量和葉中Ca2+含量無(wú)顯著差異；短期干旱脅迫處理對(duì)2種松樹(shù)根、葉組織的K+、Ca2+含量影響不顯著；但是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期干旱脅迫處理后，2種松樹(shù)根、葉組織的K+、Ca2+含量較對(duì)照和短期干旱脅迫處理顯著減少，且柴松減少幅度較油松更大，油松根、葉中K+含量為對(duì)照的71.4%和45.8%，柴松為對(duì)照的57.1%和42.2%；油松根、葉中Ca2+含量為對(duì)照的71.0%和69.7%，柴松為對(duì)照的37.8%和51.6%。上述結(jié)果表明，在長(zhǎng)時(shí)間干旱脅迫下，油松對(duì)K+、Ca2+的積累能力明顯大于柴松，尤其是根。

表1 干旱脅迫對(duì)油松與柴松根、葉組織中K+、Ca2+含量的影響Table 1 Effect of drought stress on concentrations of K+ and Ca2+ in root and leaf tissues of Pinus tabulaeformis and Pinus tabulaeformis f.shekanensis

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫(xiě)字母表示同種幼苗不同處理間差異顯著(P<0.05)，標(biāo)不同大寫(xiě)字母表示不同種幼苗在相同處理中差異顯著(P<0.05)。

Note:Lowercase letters in each column represent significant difference among treatments (P<0.05),while capital letters represent significant difference among species in same treatment(P<0.05).

2.2 干旱脅迫對(duì)油松與柴松根尖K+、Ca2+流的影響

維持胞質(zhì)足夠的K+濃度對(duì)植物抵抗干旱脅迫很重要[23]。采用非損傷微測(cè)技術(shù)檢測(cè)2種松樹(shù)根尖表皮細(xì)胞的K+流速，結(jié)果(圖1)顯示，在對(duì)照條件下，油松根尖的平均流速為17.18 pmol/(cm2·s)；短期干旱脅迫誘導(dǎo)K+從對(duì)照的輕微外排轉(zhuǎn)為內(nèi)流，平均流速是對(duì)照的5.01倍(圖1-A)；長(zhǎng)期干旱脅迫則增強(qiáng)K+外排流速，尤其在距離根冠400，800，1 600與1 800 μm處顯著增加，總平均流速是對(duì)照的5.59倍(圖1-A)。柴松在對(duì)照條件下，K+總平均流速為50.67 pmol/(cm2·s)，短期與長(zhǎng)期干旱脅迫下，K+外排均加強(qiáng)，分別是對(duì)照的3.13與6.78倍(圖1-B)?？梢?jiàn)，無(wú)論在短期還是長(zhǎng)期干旱脅迫下，油松的K+內(nèi)流程度始終大于柴松。

干旱脅迫對(duì)2種松樹(shù)Ca2+流的影響也不同(圖1-C,D)，在對(duì)照條件下，油松Ca2+內(nèi)、外流基本平衡，總平均流速為17.65 pmol/(cm2·s)；在短期干旱脅迫下，Ca2+內(nèi)流加強(qiáng)，在距離根尖200～400，800 和1 800 μm處與對(duì)照差異顯著，總平均流速為-70.43 pmol/ (cm2·s)；在長(zhǎng)期干旱脅迫下，根尖伸長(zhǎng)區(qū)(距離根冠1 600～2 000 μm處)顯示強(qiáng)烈Ca2+外排，平均流速是對(duì)照的4.98倍(圖1-C)。柴松在對(duì)照條件下，總平均流速為-9.82 pmol/(cm2·s)，短期與長(zhǎng)期干旱脅迫不同程度地加強(qiáng)了Ca2+外排，總平均流速分別是對(duì)照的9.09倍與24.52倍(圖1-D)。因此，短期與長(zhǎng)期干旱脅迫對(duì)柴松根尖Ca2+外排的誘導(dǎo)均顯著大于油松。

*表示處理與對(duì)照間差異顯著(P<0.05)。圖2與3同*represents significant difference between treatments and the control (P<0.05).The same for Fig.2 and Fig.3

2.3 離子轉(zhuǎn)運(yùn)抑制劑對(duì)干旱脅迫誘導(dǎo)的2種松樹(shù)根尖K+、Ca2+流的作用

離子轉(zhuǎn)運(yùn)抑制劑處理試驗(yàn)可間接揭示干旱脅迫引起的K+、Ca2+跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制[24]。圖2顯示，TEA可有效抑制干旱脅迫誘導(dǎo)的2種松樹(shù)K+的外排，抑制作用在分生區(qū)(距離根冠200～600 μm)與伸長(zhǎng)區(qū)(距離根冠600～1 400 μm)與對(duì)照相比均差異顯著，對(duì)油松的平均抑制程度達(dá)96.22%(長(zhǎng)期干旱脅迫)，對(duì)柴松的平均抑制程度達(dá)65.73%(短期干旱脅迫)和44.28%(長(zhǎng)期干旱脅迫)。短期干旱脅迫下，油松顯示K+內(nèi)流，平均流速為-87.32 pmol/(cm2·s)，TEA處理并未顯著改變K+流速(-109.14 pmol/(cm2·s))(圖2-A)。

Vanadate可加強(qiáng)2種松樹(shù)在短期與長(zhǎng)期干旱脅迫下的K+外排流速(圖2)，說(shuō)明K+外排可能是由去極化激活的K+通道(DA-KORCs)或非選擇性陽(yáng)離子通道(DA-NSCCs)介導(dǎo)[25]，而外向K+通道活性受H+-ATP酶活性調(diào)控。采用同樣劑量的Vanadate處理使油松根尖K+外排幅度大于柴松，其中油松外排幅度是對(duì)照的179.61%(短期干旱脅迫，圖2-A)和256.82%(長(zhǎng)期干旱脅迫，圖2-B)，柴松外排幅度是對(duì)照的51.03%(短期干旱脅迫，圖2-C)和19.48%(長(zhǎng)期干旱脅迫，圖2-D)，由此推測(cè)，干旱脅迫誘導(dǎo)的油松根尖表皮細(xì)胞質(zhì)膜H+-ATP酶活性大于柴松。

質(zhì)膜Ca2+-ATP酶的作用是將胞質(zhì)鈣轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)膜系統(tǒng)與質(zhì)外體，終止鈣信號(hào)來(lái)維持Ca2+平衡[26]，這一過(guò)程與多種逆境脅迫密切相關(guān)[27]。如圖3所示，對(duì)于油松，Ca2+-ATP酶抑制劑(Eosin-Y)對(duì)短期干旱脅迫誘導(dǎo)的Ca2+內(nèi)流影響不顯著(圖3-A)，對(duì)長(zhǎng)期干旱脅迫誘導(dǎo)的Ca2+外排有抑制作用(距離根冠1 400～2 000 μm)，抑制程度是對(duì)照的16.43%(圖3-B)；對(duì)于柴松，Eosin-Y有效抑制了干旱脅迫誘導(dǎo)的Ca2+外排，Eosin-Y處理后的Ca2+外排流速為對(duì)照的21.2%(短期干旱脅迫,圖3-C)與73.89%(長(zhǎng)期干旱脅迫,圖3-D)；說(shuō)明干旱脅迫激活了2種松樹(shù)質(zhì)膜的Ca2+-ATP酶，引起胞質(zhì)Ca2+向質(zhì)外體轉(zhuǎn)運(yùn)。此外，質(zhì)膜Ca2+通道抑制劑GdCl3可以促進(jìn)長(zhǎng)期干旱脅迫誘導(dǎo)的油松根尖Ca2+外排，并逆轉(zhuǎn)短期干旱脅迫誘導(dǎo)的Ca2+內(nèi)流(距離根冠200～800 μm)，但GdCl3對(duì)干旱脅迫誘導(dǎo)柴松的Ca2+流影響并不顯著。

圖2 氯化四乙胺與原釩酸鈉對(duì)短期與長(zhǎng)期干旱脅迫下油松和柴松根尖K+流的影響Fig.2 Effect of TEA and Sodium orthavanadium on K+ fluxes of Pinus tabulaeformis and Pinus tabulaeformis f.shekanensis in short-term and long-term drought stresses

圖3 氯化軋與Eosin yellow對(duì)短期與長(zhǎng)期干旱脅迫下油松和柴松根尖Ca2+流的影響Fig.3 Effect of Gadolinium chloride and Eosin yellow on Ca2+ fluxes of Pinus tabulaeformis and Pinus tabulaeformis f.shekanensis in short-term and long-term drought stresses

3 討 論

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，2種松樹(shù)根、葉組織K+、Ca2+含量在長(zhǎng)期干旱脅迫下有不同程度下降，但柴松下降幅度明顯大于油松，尤其是根。水分虧缺會(huì)引起植物各器官K+、Ca2+濃度下降并限制木質(zhì)部與韌皮部的K+、Ca2+運(yùn)輸，影響光合、呼吸與各種酶活性的代謝過(guò)程[6]，隨著脅迫程度加劇，植物需積累更多K+以維持光合作用，避免引起葉綠體的氧化損傷[28]。由此分析，油松根、葉對(duì)K+、Ca2+的高積累有助于其更好地抵御干旱脅迫。

植物組織離子積累能力依賴(lài)于根系對(duì)離子的吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)，干旱脅迫一方面限制土壤K+向根系轉(zhuǎn)移，降低根系對(duì)K+的吸收，另一方面還影響水分吸收[13,24]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，長(zhǎng)期干旱脅迫誘導(dǎo)2種松樹(shù)K+明顯外排(尤其是柴松)，且K+外排可被TEA抑制，但可被原釩酸鈉加強(qiáng)。由此可見(jiàn)，2種松樹(shù)在干旱脅迫下對(duì)K+的吸收能力降低(柴松降低程度更大)，可能造成了其組織K+積累的降低；并且推測(cè)K+外排由外向整流型K+通道和非選擇性陽(yáng)離子通道介導(dǎo)，且由H+-ATPase調(diào)控。一般逆境脅迫容易引起根尖表皮細(xì)胞質(zhì)膜去極化，增強(qiáng)依賴(lài)去極化激活的質(zhì)膜外向整流型K+通道和非選擇性陽(yáng)離子通道活性介導(dǎo)K+外排[25]，但H+-ATPase活性的提高有助于恢復(fù)膜電位[22,24]，降低外向K+通道與非選擇性陽(yáng)離子通道(KORCs或NSCCs)的活性，從而減少K+外流[29]。由于油松質(zhì)膜H+-ATP酶活性大于柴松，故依賴(lài)于去極化激活的外向K+通道活性小于柴松，從而限制K+外流，故柴松K+外流大于油松。K+持續(xù)外排可激活分解代謝酶(如類(lèi)-caspase蛋白酶、核酸內(nèi)切酶等)，最終誘發(fā)細(xì)胞程序性死亡[24,29]，因此維持一定的細(xì)胞K+濃度對(duì)于植物抵御干旱脅迫非常重要[26]。但值得注意的是，短期干旱脅迫下，油松K+顯著內(nèi)流，但柴松卻顯示K+輕微外流。草本植物大麥在PEG與Mannitol脅迫下，抗旱型品種Z25、ZJU9的根尖K+內(nèi)流大于水分敏感型品種Tamor，推測(cè)干旱脅迫可激活內(nèi)向整流型K+通道(KIR)與HAK/KUP/KT轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性，并限制質(zhì)膜外向整流型K+通道(KOR)活性，從而引起K+內(nèi)流[11]。植物在滲透脅迫下通常先積累K+(耗能較小)調(diào)節(jié)滲透勢(shì)維持細(xì)胞膨壓，之后才合成有機(jī)滲調(diào)物質(zhì)(耗能較大)進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)[26]。由此說(shuō)明油松在短期干旱脅迫下可通過(guò)根尖吸收K+進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)，而柴松在短期干旱脅迫下卻開(kāi)始損失少部分K+，表明其抗旱性不及油松。

Ca2+是植物體內(nèi)最普遍的脅迫信使，本試驗(yàn)結(jié)果顯示，長(zhǎng)期干旱脅迫誘導(dǎo)2種松樹(shù)根尖Ca2+外排，且柴松外排趨勢(shì)大于油松。Mak等[12]監(jiān)測(cè)抗旱型與水分虧缺敏感型大豆葉肉細(xì)胞Ca2+流發(fā)現(xiàn)，敏感型大豆Ca2+外排強(qiáng)烈；Feng等[11]也發(fā)現(xiàn)，敏感型大麥根系Ca2+外排明顯大于抗旱型大麥，均與本試驗(yàn)結(jié)果相似。Ca2+的大量外排不利于鈣信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，影響植物對(duì)逆境的正常響應(yīng)[11]。本試驗(yàn)中，油松在短期干旱脅迫下呈現(xiàn)顯著Ca2+內(nèi)流，推測(cè)干旱脅迫迅速誘導(dǎo)油松產(chǎn)生鈣信號(hào)，可有效對(duì)下游信號(hào)與生理響應(yīng)過(guò)程進(jìn)行調(diào)控。但植物細(xì)胞鈣濃度持續(xù)升高對(duì)植物正常細(xì)胞也有害，一般鈣信號(hào)產(chǎn)生后，植物細(xì)胞將迅速通過(guò)膜Ca2+-ATP酶以及Ca2+/H+轉(zhuǎn)運(yùn)體將細(xì)胞內(nèi)多余的Ca2+轉(zhuǎn)移向質(zhì)外體或內(nèi)膜系統(tǒng)，以維持胞質(zhì)Ca2+平衡[26-27]。本試驗(yàn)結(jié)果還顯示，Ca2+-ATP酶抑制劑Eosin-Y可有效抑制2種松樹(shù)的Ca2+外排，但對(duì)短期干旱脅迫下油松的Ca2+內(nèi)流影響不明顯，而質(zhì)膜Ca2+通道抑制劑GdCl3可以促進(jìn)長(zhǎng)期干旱脅迫誘導(dǎo)的油松根尖Ca2+外排，并逆轉(zhuǎn)短期干旱脅迫誘導(dǎo)的Ca2+內(nèi)流，但對(duì)柴松的Ca2+外流影響并不顯著，說(shuō)明短期干旱脅迫誘導(dǎo)油松Ca2+內(nèi)流由Ca2+通道介導(dǎo)，而長(zhǎng)期干旱脅迫誘導(dǎo)2種松樹(shù)的Ca2+外排是由Ca2+-ATP酶被激活引起的。柴松Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)胞內(nèi)Ca2+濃度時(shí)與油松存在一定差異，持續(xù)的Ca2+外排不利于柴松響應(yīng)干旱脅迫，柴松在短期與長(zhǎng)期干旱脅迫下顯示持續(xù)Ca2+外排，一方面是由Ca2+-ATP酶活性增強(qiáng)引起，另一方面還可能啟動(dòng)了其他Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，這有待深入探討。

綜上，相較柴松，油松在響應(yīng)干旱脅迫時(shí)誘導(dǎo)了較強(qiáng)的質(zhì)膜H+-ATP酶活性，恢復(fù)膜電位來(lái)降低依賴(lài)去極化激活的外向K+通道與非選擇性陽(yáng)離子通道活性，減少K+損失；同時(shí)激活質(zhì)膜Ca2+通道介導(dǎo)Ca2+內(nèi)流產(chǎn)生鈣信號(hào)響應(yīng)干旱脅迫，并通過(guò)質(zhì)膜Ca2+-ATP酶將過(guò)量胞質(zhì)Ca2+向外轉(zhuǎn)運(yùn)以維持細(xì)胞Ca2+平衡。降低細(xì)胞K+損失并建立細(xì)胞Ca2+平衡可能促進(jìn)油松根、葉組織K+、Ca2+積累，促進(jìn)滲透調(diào)節(jié)以及其他代謝過(guò)程，因而油松比柴松具有更強(qiáng)的抗旱性。柴松雖生長(zhǎng)于黃土高原，但其集中分布區(qū)(陜西省富縣大麥秸溝地區(qū)以及附近的松樹(shù)溝、大南溝)水分條件良好，為柴松幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育提供了適宜的更新條件，因此柴松在水分虧缺狀態(tài)下顯示了較弱的離子積累能力與K+、Ca2+平衡能力。

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