取样程序

对于用于生长测量的植物批次，每盆植物在施药前立即取一个初始样本。在施药 48 小时后，用不含二甲苯的墨水在根基附近点上一个小点，然后在 10 天内每隔 24 小时测量一次这些根的长度，以确定每天根的伸展量。处理 14 天后进行最终取样。用 200 mM 甘露醇 + 4 mM CaSO4 溶液彻底冲洗盐碱处理植物的根部和茎基部，用 4 mM CaSO4 冲洗非盐碱处理植物的根部和茎基部。分离植物的各个部分（芽、不定根和初生根）并在 65°C 下干燥 72 小时，然后记录其干重。根据最初和最后取样时测得的干重计算出芽和根的相对生长率（RGR）。

组织离子(K, Na, Cl)分析

烤箱干燥的组织被磨成细粉末，并在0.5 M HNO3中提取，如其他地方所述。使用火焰光度计和Cl氯度计分析。通过同样的程序提取参照组织，证实了这些分析的可靠性。

根解剖结构

处理14 d后，在距顶端10和50 mm处，从植物的不定根(70-100 mm)上切下10 mm长的片段，在室温下用2.5-5%戊二醛在0.005 M pH 7的磷酸盐缓冲液中固定过夜。然后将样品脱水，渗透并包埋在甲基丙烯酸乙二醇酯(GMA)中。使用配备玻璃刀的Sorvall显微切片机切割4μm厚的切片，将切片转移到显微镜载玻片上的一滴去离子水中，并在热板上干燥。GMA包埋切片在pH 4.4的苯甲酸缓冲液中，用0.05% (w/v)甲苯胺蓝O染色1分钟，洗涤后风干。切片在白光下观察，使用蔡司Axioskop2 Plus和蔡司Axiocam数码相机拍摄。使用 IMAGE J 软件确定了每个横截面上中柱所占面积的百分比。

根孔隙度

孔隙度(单位组织体积的气体体积百分比)测量是在以前用于pO2剖面测量的植物不定根上进行的，如Raskin(1983)所述，使用经Thomson等人(1990)修改的方程，通过测定根部真空渗透气体空间前后的根浮力。将长度为 60-100 毫米的不定根切成 30-50 毫米的小段，并使用鲜重约 0.6 克的子样。

通过微电极测定完整不定根中氧气分压（pO2）的径向分布图

将生长 28 天的大麦植株的根放入一个水平室中，在最后 14 天进行上述处理。将一条不定根固定在室内的金属网格上。用 BlueTac 油灰将芽基部固定在小室的末端。室内注入与之前种植植物相同的营养液，使根部浸入水中，芽处于空气中（芽基部约 20 毫米除外）。溶液轻轻起泡，并不断向表面喷射高纯度 N2（不通气处理的植物）或空气（通气处理的植物）。根部隔室用塑料板覆盖，并开有一个小口，以便插入氧气微电极。实验在 25°C 的室内进行，芽上的PAR为 350-400 lmol m-2s-1。

径向 pO2 曲线是使用带有护阴极、尖端直径为10μm的 Clark 型微电极（Unisense A/S）测量的，具体方法见其他文献。简而言之，将微电极固定在电机驱动的机械手上，垂直放置在根表面上方，然后以每 6 秒 10μm 的速度向根部推进。在 70-100 毫米长的完整不定根的顶端（距顶端约 10 毫米）和近顶端（距顶端约 40 毫米）区域进行根组织 pO2 径向剖面测量。

X 射线显微分析的样品制备

处理 14 天后（植株生长 28 天），从盆栽植物中收集不定根样品并运送到实验室。在实验室条件下，植物的蒸腾速率会受到影响；但在温室中无法对样品进行冷冻处理。在顶端后约 10 毫米和 50 毫米处切除根部，并立即冷冻到液态N2中。冷冻根部随后进行冷冻处理，嵌入树脂，并使用 X 射线显微分析技术进行分析，详见 Kotula 等人。简言之，将树脂块中的冷冻替代材料刨平，涂上碳，并在 15 kV 下使用扫描电子显微镜进行分析。使用 AZTEC 软件进行分析和定量。

结果

根生长、孔隙度和解剖结构对含盐和停滞处理的响应

在通气非盐溶液中，每日根伸长率为28±2 mm（图1）。通气溶液中的盐度使根生长速率降低了15%（P<0.05）。停滞非盐和停滞含盐处理中的根最初生长速率与两种通气处理中的根相似（前3天），但随后生长减慢，到第10天几乎停止。因此，10天后这些根的长度（mm）分别为：通气非盐中为250±3，通气含盐中为220±5，停滞非盐中为81±1，停滞含盐中为72±2。

测量了不定根的孔隙度，因为内部O₂运输通过增加的孔隙度得到增强。在通气非盐和通气含盐溶液中，不定根孔隙度为9-10%（表1）。施加停滞非盐处理使根孔隙度增加到19±1%（P<0.05）。在停滞介质中添加100 mM NaCl导致根孔隙度为14±2%。停滞处理下根孔隙度的增加是由于通气组织的发育所致，这可以在距离根尖50 mm处的横切面中看到（图2g,h）。

完整不定根中的径向pO₂剖面在通气和缺氧溶液之间存在差异

由于停滞溶液中根的伸长在第10天几乎停止（图1），尽管根孔隙度增加（表1），但到达根尖的O₂供应可能不足。在本节描述的实验中，我们检验了以下假设：O₂缺乏发生在停滞溶液中根的尖端区域和中柱内，但在通气溶液中的根中则不会发生。

在通气溶液中的根中，径向pO₂剖面的模式和pO₂的大小在根尖和近根尖区域都相似（图3a,b）。pO₂穿过边界层和根外层细胞（表皮和亚表皮）从空气中平衡的主体溶液中的约20.6 kPa下降到皮层中的平均值11.7±0.6 kPa。pO₂在皮层中相当恒定，但在穿过内皮层/周皮层时再次下降，在中柱内的平均值降至9.3±0.7 kPa。

在停滞溶液中的根中，径向pO₂剖面显示，与通气处理中的根相比，这些根内的皮层和中柱pO₂显著降低。对于停滞非盐溶液中的根，在根尖区域径向pO₂剖面大致平坦，皮层和中柱的pO₂分别约为0.07±0.02 kPa和0.02±0.003 kPa（图3c）。停滞含盐溶液中根的相应pO₂在皮层和中柱均低于检测限（<0.02 kPa）。当在近根尖区域测量径向剖面时，pO₂高于根尖附近，并且在根的任意半径处都更高。停滞处理中根在近根尖区域的径向剖面特点是：在停滞非盐（图3d）和停滞含盐处理中，pO₂在外层根细胞层（表皮和亚表皮）中从脱氧溶液中的约0 kPa轻微上升到这些根外层组织中的平均0.5和0.4pm 0.2 kPa。pO₂在皮层中相当恒定，但在穿过内皮层/周皮层时急剧下降至非常低的压力，在停滞非盐（图3d）和停滞含盐处理中，根中柱内的压力分别为0.2和0.045±0.045 kPa。

表1生长在通气非盐、通气含盐（100 mM NaCl）、停滞非盐或停滞含盐（100 mM NaCl）营养液中的大麦（Hordeum vulgare品种Franklin）不定根的孔隙度（单位组织体积的气体体积百分比）

处理孔隙度（单位组织体积的气体体积百分比）

通气非盐9.0±1.8a

通气含盐9.9±0.7a

停滞非盐18.9±1.0b

停滞含盐14.3±2.2ab

植物在通气营养液中培育14天后施加处理14天。孔隙度在60-100 mm长的根上测量。不同字母表示处理间存在显著差异（P<0.05；Tukey检验）。数据为平均值±标准误（n=4）。