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开云优惠体育网页版入口名称：硫化氢增强裸燕麦盐碱耐性的生理机制研究

开云优惠体育网页版入口完成单位：陇东学院

开云优惠体育网页版入口完成人：刘建新;刘瑞瑞;刘秀丽;贾海燕;卜婷

所属行业：农、林、牧、渔业

开云优惠体育网页版入口登记号：9622023J0093

开云优惠体育网页版入口简介：

土壤盐碱化是农业可持续发展的重要制约因素之一，增强作物盐碱适应能力是经济利用边际土地资源的有效途径。硫化氢是植物体中发现的一种新的气体信号分子，它参与植物对多种逆境响应的调控，能够提高植物耐盐碱性。裸燕麦(Avenanuda)是甘肃省广泛种植的一种禾本科燕麦属粮饲兼用作物和特色杂粮作物，具有耐贫瘠、抗旱耐盐碱特性，低肥和盐碱地等边际土地常首选种植裸燕麦，盐碱胁迫成为其生长发育和产量提升的重要限制因素。为探究硫化氢增强裸燕麦耐盐碱性的作用及其生理调控机制，在甘肃省自然科学基金重点项目（硫化氢增强裸燕麦盐碱耐性的生理机制研究，编号20JR5RA491）资助下，于2020~2022年采用水培、盆栽土培和田间试验方法，模拟甘肃裸燕麦种植地盐碱状况，研究盐碱复合胁迫下外源硫化氢对裸燕麦种子活力、植株渗透调节、脂肪酸组成和活性氧代谢、矿质离子吸收转运和相关基因表达、碳代谢、氮代谢、氨基酸代谢和农艺产量性状的影响，揭示盐碱胁迫下硫化氢对裸燕麦生理生态响应的调控机制，旨在为进一步解析硫化氢缓解植物盐碱伤害机理提供理论依据。
研究结果表明：（1）用硫化氢供体NaHS浸种能够缓解盐碱胁迫对裸燕麦种子萌发的抑制，用NaHS引发种子可通过诱导抗氧化防御和增强细胞有氧呼吸代谢提高种子活力。（2）盐碱胁迫下，在裸燕麦不同生育时期喷施不同浓度NaHS，从叶片内源硫化氢产生、活性氧代谢、渗透调节物质、抗氧化活性和农艺产量性状综合分析，抽穗期喷施50~200?mol/LNaHS可有效缓解裸燕麦盐碱胁迫伤害。（3）喷施NaHS调控盐碱胁迫下裸燕麦叶片渗透调节物质积累和脂肪酸组成，显著降低脂肪酸含量和脂肪酸不饱和程度，并提高抗氧化物质含量和抗氧化酶活性，加速抗坏血酸谷胱甘肽循环运转，降低活性氧积累诱导的细胞膜脂氧化损伤。（4）喷施NaHS显著调控盐碱胁迫下裸燕麦根、茎和叶中29种矿质元素、4种阴离子含量和矿质元素的选择性吸收运输；对叶片质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因SOS1表达无显著影响，而显著提高液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因NHX1表达。（5）喷施NaHS通过调控类胡萝卜素组分水平、光合和荧光参数、单糖、寡糖和淀粉含量及卡尔文循环和糖类转化代谢关键酶活性，加快叶黄素循环运转，缓解盐碱胁迫对裸燕麦光合碳代谢的抑制。（6）喷施NaHS调节盐碱胁迫下裸燕麦氮代谢过程，并参与氨基酸代谢途径及脯氨酸和精氨酸代谢调控。（7）喷施NaHS可有效促进裸燕麦穗铃数和穗粒数等农艺性状和籽粒产量提高。上述结果表明，外源硫化氢参与盐碱胁迫下裸燕麦对离子选择性吸收转运、抗氧化防御、碳氮代谢和渗透调节响应的调控，它能够增强裸燕麦适应盐碱胁迫的能力。
目前，揭示硫化氢增强植物抗盐碱性机理的研究几乎都以植物幼苗为材料进行单一NaCl胁迫处理，这在某种程度上脱离了植物真实的盐碱状况。根据作物种植地盐碱含量和组成，研究硫化氢最佳施用时期对盐、碱复合胁迫下作物生理生态响应调控机理的研究少见报道。本研究模拟甘肃省裸燕麦种植地盐碱状况（3.00g/kg盐碱，摩尔比NaCl﹕Na2SO4﹕Na2CO3﹕NaHCO3=12﹕8﹕1﹕9)，在裸燕麦不同生育时期喷施不同浓度NaHS发现：抽穗期喷施50~200?mol/LNaHS缓解裸燕麦盐碱胁迫的效果最佳。盐碱复合胁迫下，在裸燕麦抽穗期喷施50?mol/LNaHS，结果有如下新发现：
（1）硫化氢参与调控盐碱复合胁迫下裸燕麦渗透调节物质合成分解和矿质离子选择性吸收转运；并主要通过提高穗铃数和穗粒数缓解盐碱胁迫下裸燕麦籽粒产量的下降。
（2）硫化氢参与盐碱复合胁迫下裸燕麦叶片类胡萝卜素组分和脱落酸合成调控；并通过加快叶黄素循环运转、减少光能吸收和降低PSII天线色素吸收光能用于光化学电子传递份额、提高原初光能转化效率和促进水的光解、调控卡尔文循环关键酶活性和增强二氧化碳利用效率缓解盐碱胁迫诱导的光抑制和光合速率下降。硫化氢还参与盐碱胁迫下裸燕麦淀粉和蔗糖代谢及多糖和低聚糖之间转化的调控。从而证实硫化氢参与盐碱胁迫下作物光合碳代谢调控。
（3）硫化氢参与盐碱复合胁迫下裸燕麦氮代谢、氨基酸代谢途径、脯氨酸和精氨酸代谢及脂肪酸组成和活性氧代谢调控，从而揭示硫化氢通过调节膜脂组成、增强抗氧化防御和协调碳氮代谢，从而提高植物的耐盐碱能力。
本研究揭示了硫化氢对盐碱胁迫下裸燕麦渗透调节、矿质离子吸收转运、光合作用、碳/氮代谢、活性氧代谢和盐胁迫相关基因表达的调控效应及产量构成因素的影响，这为进一步揭示硫化氢增强植物耐盐碱性的机制提供了一定参考。但由于研究经费和时间所限，硫化氢调控植物碳氮代谢等诸多生理生态过程的分子机制仍尚待揭示，还需进行多年多点试验，了解不同生态条件下施用硫化氢对裸燕麦生长发育和产量性状的影响，以期探讨硫化氢作为一种潜在新型植物生长调节剂的可能性。