摘要
目前，碱胁迫已成为制约区域农业发展的主要因素之一。碱性盐(NaHCO3和Na2CO3)对植物造成的伤害除了离子毒害和渗透胁迫外，最重要的是根外高pH值引起的土壤元素固化。水稻是中国乃至全世界最主要的粮食作物之一，利用“以稻治碱”的传统方法可以降低碱土中碱性盐的含量，增加农业耕地面积。因此，构建水稻耐碱鉴定体系，了解和掌握水稻种子和幼苗对碱胁迫的形态、生理适应机制，对提高碱地利用率，保障区域粮食安全具有重要的现实意义。本文以碱敏感水稻品种中花11为材料，研究了碱胁迫对水稻种子萌发、幼苗形态、生理特性的影响及不同外源物对碱胁迫的缓解效应，主要研究结果如下: 1.碱胁迫下中花11种子萌发试验表明，碱胁迫明显抑制了水稻种子萌发，且随碱胁迫浓度和pH值的增加，发芽率、发芽势和发芽指数均呈下降趋势。碱浓度达到30mmol·L-1，pH超过10.50时，水稻种子发芽率介于0～24％之间。此外，碱胁迫显著降低了种子中淀粉酶的活性，进而抑制了幼芽和幼根的生长。 2.碱胁迫明显影响了水稻幼苗形态和生理特性，显著降低了存活率和植株生物量，使叶片卷曲程度、膜脂过氧化程度加深，导致丙二醛(MDA)含量、过氧化氢(H2O2)含量和超氧阴离子产生速率(O2·-)增加。一定浓度范围碱胁迫下(0～20mmol·L-1)，植株可以通过过表达OsAPX2、OsCu/Zn-SOD、OsLOL5、OsPPa6来提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)等抗氧化酶活性和渗透调节物质的含量，以抵御部分氧化胁迫和渗透胁迫;而在高浓度碱胁迫下(30mmol·L-1)，抗氧化酶活性和渗透调节物质含量不增反降，氧化胁迫、渗透胁迫程度加深，此时，混合碱胁迫中的pH值成为决定植物受胁迫程度的主导因素，对作物造成不可逆转的伤害。 3.正常条件下，相比于CK，叶面喷施甜菜碱(GB)、一氧化氮(NO)、褪黑素(MT)等不同外源物质对幼苗长势并无影响，但对幼苗生物量、抗氧化酶活性、渗透调节物质等具有一定的促进作用。碱胁迫(20mmol·L-1，pH8.65)条件下，叶面喷施GB、NO、MT均能有效缓解碱胁迫对水稻叶片卷曲度的影响，提高幼苗存活率和植株生物量，降低H2O2、O2·-等活性氧及MDA的积累，增加叶绿素、抗氧化酶活性以及脯氨酸、可溶性糖等的含量，缓解了碱胁迫对中花11水稻幼苗的伤害，其中缓解作用GB＞MT＞NO。 综上，碱胁迫对中花11水稻种子萌发及幼苗生长均表现出明显的抑制作用，降低了植株的生物量，造成了植株体内活性氧的积累和MDA含量的增加。同时，碱胁迫诱导了OsAPX2、OsCu/Zn-SOD、OsLOL5和OsPPa6基因的表达，进而增加了体内抗氧化酶和渗透调节物质的含量，部分抵御了碱胁迫对水稻幼苗的伤害。此外，叶面喷施GB、NO、MT均能有效改善水稻幼苗碱胁迫症状，提高抗氧化酶活性、增加渗透调节物质含量，对碱胁迫有一定的缓解作用。
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