盐生植物和气候变化:适应机制和潜在用途

Halophytes and Climate Change: Adaptive Mechanisms and Potential Uses

作者:Mirza Hasanuzzaman, Sergey Shabala, Masayuki Fujita

出版社:CABI PRESS

索书号:Q948.113/H194 /2019/Y

ISBN9781786394330

藏书地点:武大外教中心

 

盐生植物是指生长在氯化钠含量较高的土壤上的植物,又称盐土植物。土壤中含有大量的可溶性钠盐对大多数植物是有害的,通常土壤中含有0.05%的氯化钠时,许多植物就不能耐受。盐生植物能在盐化生境中生长发育、并可积累相对多量盐分的植物。有真盐植物和泌盐生植物之分。前者如海岸灯心草、海篷子等,能以增加体内水分,使茎叶肉质化,在枝条积累相当多量的盐分,通过枝条的枯落,使盐分平衡;后者如柽柳、大米草等,能将体内过剩的盐分经过叶上的盐腺、毛等分泌出去,以调节盐分。

对于盐生植物有着不同的定义,Greenway等人在1980年根据耐受含盐量大小,将盐生植物定义为能在含盐量超过0.33Mpa(相当单价盐70mmol/L)的土壤中正常生长并完成生活史的植物。盐生植物能在盐化生境中生长发育、并可积累相对多量盐分的植物。德国植物生态学家Breckle将盐生植物分为以下3类,即:(1)假盐生植物;(2)泌盐盐生植物,分为2种,一种是向外泌盐的盐生植物,另一种为向内泌盐植物;(3)真盐生植物,其又可分为2个类型,一种是叶肉质化真盐生植物,另一种是茎肉质化真盐生植物。

Boyko首次提出盐生植物对土壤的脱盐作用,盐碱土壤和钠盐土壤的改良主要是通过化学试剂的方法来实现的。但由于现代工业的竞争需求和一些发展中国家减少其农业使用的补助,在过去的20年间,以化学改良为主的各方面措施费用都在逐渐增加,物理化学修复技术比生物技术(生物修复/植物修复)昂贵。此外,物理化学修复技术影响土壤特性、肥力和生物多样性。由于气候和修复成本是盐碱地开垦的2个关键因素,因此,种植耐盐型植物是改善这种状态的有效方法。植物不仅可以修复受盐污染的土壤,还可以提供食物、饲料、薪柴和工业原料,并增加拥有盐灾土地的农民的收入。全球气候变化不仅加剧了水资源短缺,还改变了地表蒸散量和水平衡,改变了地下水补给。在浅含水层中,地下水对这些变化的反应很快。当地下水向地表移动时,会带来盐分并导致土壤盐渍化。植物需要能量从土壤中吸收水分,这样就会加剧植物胁迫,灌溉和气候等因素都可能会影响土壤盐分。

盐生植物对盐度的增加表现出多样化的生长反应,从抑制到剧烈刺激。 所有盐生植物都表现出调节细胞 Na+Cl- K+ 浓度的共同需求,因为它们会根据外部水势进行调整。 Na+ Cl-主要储存在液泡中基于此,盐生植物可以在含有高浓度可溶性盐的环境中生长并完成其生命周期,根据它们的耐盐能力,将它们分为专性或兼性。专性盐生植物可以生长到中等或高盐度,但不能在低盐度或淡水中生长。兼性盐生植物可以建立在盐分相对较少的环境中,除了咸水区和非咸水区之间的边界,其特点是生理多样性增强,使它们能够应对咸水条件。盐生植物在极端盐碱条件下茁壮成长的能力使这些植物能够被归类为用于盐碱农业的最佳种质之一。部分盐生植物可作为选择和分离盐响应基因和启动子的潜在候选物。从盐生植物中分离出许多逆向转运蛋白基因(HKTSOSNHXVTPase)、离子通道(水通道蛋白、ClCa2+)、抗氧化剂编码基因(BADHSODAPXGSTCAT)等,这些基因是并入糖生植物以提高后者的胁迫耐受性。

除此之外,盐生植物已经进化出许多策略来减轻盐胁迫的影响并允许在高盐环境中生长。了解高盐度如何影响植物的形态、生理、生化、代谢和基因表达特性,将有助于揭示盐生植物耐盐性的潜在机制。较早发表的文献讨论了盐生植物耐盐性的各种适应性或特定机制,这是一种由不同机制调节的多重性状,如导致自由基合成的几种生化途径、渗透活性代谢物、用于维持渗透和离子通量的特定蛋白质,以及组织解剖学适应。

盐生植物是传统作物的一种可行的商业替代品,可用作草料和动物饲料以及能源、油籽和蛋白质作物。盐生植物足以恢复盐碱地和受污染的土地,并可能成为 21 世纪农业系统的重要组成部分。为了可持续的生物燃料生产,需要研究遗传操作和所需改变的方法,例如盐生植物木质纤维素生物质的组成(纤维素和半纤维素的质量更高,木质素更低)、理想的特性、通过农艺试验实现产量的最大化。

《盐生植物和气候变化:适应机制和潜在用途》一书于2019年由CABI出版社出版,作者是Mirza HasanuzzamanSergey ShabalaMasayuki Fujita。本书作为研究盐生植物的专业书记,全面系统地从生理生态、适应机制、以及潜在应用等角度讨论了盐生植物的重要意义,为相关从业人员提供了详实的理论支撑。

除此之外本书还有以下特点:

1、本书不仅介绍了盐生植物的基础知识,还详细介绍了研究方法和技术,并结合具体实例的应用,使读者能够更加全面的了解盐生植物的应用领域。

2、索引文献丰富,证明了这本书的知识性,真实性。而且,这些索引文献绝大部分都是最新研究,让读者全面了解该领域的前沿进展。

3、在本书的最后,将出现的专业词汇都罗列出来,大大方便了大家在阅读过程中对盐生植物的专业术语的认知。

4、本书最鲜明的特点就是语言浅显易懂,对于初学者有很大的帮助。

 

本书目录

1.       生态生理学

2.       适应机制

3.       实际应用

 

 

兰天 武汉大学生命科学学院 博士研究生