土壤中较高浓度的盐离子会造成作物生长发育迟缓和品质产量降低。水稻是世界上最重要的粮食作物，也是对盐渍较敏感的植物，土壤中的盐浓度会影响其产量。褪黑素(melatonin,MT)可以对逆境下植物的生长和发育产生重要影响，近年来已成为研究提高植物抗逆能力的热点。外施MT可以缓解多种非生物胁迫对植物的生长抑制，提高逆境下植物的光合作用速率。为了探究MT提高水稻耐盐性的生理机制，本研究以水稻“9311”幼苗为实验材料，以100 mM NaCl模拟中度盐胁迫，通过根施100 μM MT进行盐胁迫耐受实验，从水稻幼苗生长特征、氧化还原及离子稳态、叶绿体结构、光合与荧光特性、类囊体膜蛋白复合物的变化及叶绿素代谢相关基因表达水平几方面解析外源MT缓解水稻盐胁迫的生理生化与光合调控机制，研究结果如下: (1)MT促进盐胁迫下水稻幼苗生长:NaCl处理的水稻幼苗萎蔫卷曲与脱水失绿现象明显，限制了植株的生长。施加外源MT后，显著缓解了 NaCl对水稻植株表型的损伤。盐胁迫下，水稻幼苗单株干重、鲜重、根长、株高均显著降低，外源MT的施加减轻了 NaCl对幼苗生长和生物量积累的不利影响。MT提高了水稻幼苗根系活力，并且通过改变可溶性蛋白、脯氨酸与可溶性糖这些渗透调节物质的含量来抵抗NaCl造成的渗透胁迫。此外，MT减少了叶片中Na的积累量，提高了根部和叶片中K、Mg、Ca等营养元素的含量，改善了幼苗的离子稳态。 (2)MT改善盐胁迫下水稻幼苗氧化还原稳态:添加MT减轻了盐胁迫下水稻幼苗膜脂过氧化程度，减少了叶片中ROS和MDA的积累量，同时激活了叶片中抗氧化酶活性。 (3)MT提高盐胁迫下水稻幼苗光合性能:施加MT后，盐胁迫水稻叶片中叶绿素含量提高，叶绿素分解代谢相关基因转录水平降低。此外，NaCl胁迫下水稻幼苗的OJIP曲线发生变化，J-P段下降明显，最大荧光强度(Fm)显著减小，K点上升，而外源施加MT后曲线发生显著改善。盐胁迫对水稻幼苗PSⅡ的性能造成了严重损伤，反应中心活性降低，放氧复合体OEC受损，添加MT后缓解了 NaCl的负面影响，保护了 PSⅡ和光合电子传递链。MT还可以通过维持叶绿体结构稳定性减轻NaCl胁迫对光合作用的损伤。MT缓解了 NaCl导致的叶绿体和类囊体组织结构的损伤状态，使类囊体排列更为规则和紧密，含有较大淀粉粒和较少嗜锇小体，叶肉细胞失水皱缩程度降低。并且，MT显著缓解了盐胁迫导致的类囊体膜蛋白复合物的降解，对维持类囊体结构和功能的完整性具有积极意义。 因此，褪黑素可以改善水稻幼苗在盐胁迫下的生长状况，通过降低膜脂过氧化程度、提高抗氧化物酶活性、调节渗透调节物质含量、改善离子稳态和提高光合系统活力提升水稻的耐盐性，本研究结果可为在生产实践中利用褪黑素缓解盐胁迫提供理论依据。
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