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[2020-09024]

巨大狼尾草:一种新兴的盐积累/耐盐的非传统作物，可用于可持续的盐碱农业和同步的植物修复

研究背景

土壤盐碱化是一种重大威胁，可能限制农业的生产能力、审美价值、生态环境可持续性和食品安全。盐渍化，无论是自然的还是人为的，总是对植物的生长和生产力产生有害的影响，暴露在盐度下可能会诱发初级胁迫，包括高渗透或无盐胁迫，次生胁迫(氧化爆发)，从而破坏植物的各种多效生理反应盐度导致水和营养失衡，导致幼叶产量增加，老叶加速衰老，从而减少光合作用，抑制几种植物的生长速度和生产力，最近，巨大狼尾草被鉴定为在石油和金属污染的土壤中具有很强的抗性和植酸潜力，表明了非常规作物在盐渍化土壤的修复和可持续生产力方面的前景。在我国，巨大狼尾草是一种常用的饲料作物，在实验室和田间均表现出较高的平均传导性和生物能源附加值产品。此外，它在土壤侵蚀、蘑菇种植和生产的生物质产品方面也发挥了作用，本文研究了巨壶草耐盐(渗透和离子胁迫)和同时盐积累的机理。因此，所获得的结果可能是有史以来第一个为可持续盐碱化农业和盐碱化土壤的植物修复提供新见解的替代植物技术的记录。

研究方法

试验采用完全随机设计(CRD)进行，8个处理(每个3个)。在聚乙烯塑料盆(30个?25 cm)含2.5 kg无土基质培养。发芽4周后，用10、50、150、250、350、450、550 mM NaCl添加水共计2100 mL实验对照为不加NaCl。35天后，研究其生理生化反应及植物抗氧化反应。45天后，植株根系完好，用自来水彻底清洗，以去除基质培养物的痕迹。然而，在分离成根和茎组织之前，通过测量从中间表面到最上叶拱形顶部的距离，测量植株的总长度/高度。同样，包括根和茎长、根和茎鲜重在内的生理参数，为了有效地评价植物的渗透势、水分状况和渗透耐受能力，采用了相对含水量(RWC)和电解渗漏(EL)等不同的试验方法。

主要结果分析

巨大狼尾草能够承受高盐胁迫(耐NaCl阈值为550 mM)。与对照相比，在盐水条件下生长的植物有更高的生物量产量。此外，盐胁迫下植物的抗氧化活性和脯氨酸含量显著(p <0.05)高于对照，说明其对高盐胁迫的适应能力很强。叶绿素含量、可溶性总糖、总酚和蛋白质含量等生化分析结果显示，在较高NaCl胁迫下生长的植株与对照相比，差异显著。此外, 在NaCl浓度范围(0e550 mM)内Kþ/ Naþ、Ca 2þ/ Naþ、Naþ/ Kþ比率均很大。表明巨大狼尾草对NaCl胁迫有有效的耐受机制。

结论或启示

基于目前的发现，我们深思熟虑地得出结论，巨壶菌对极高浓度(150e550 mM)的NaCl胁迫具有较强的适应性、存活率和耐受性。这种植物的高抗逆性是其生理和生理特性共同作用的结果。到目前为止，还没有关于巨壶菌作为耐盐作物的研究报道。处理后的植株在生物量、电解质渗漏、相对含水量、光合色素、脯氨酸含量等方面表现出一致的提高，有助于结构的稳定性和抗高盐性。此外，植物的抗氧化性增强反应相当活跃，这可能在克服活性氧诱导的氧化爆发中发挥了作用，从而使植物在极端盐环境中存活下来。因此NaCl保护策略包括渗透耐受、组织保护和积极的抗氧化防御机制。植物对盐离子的吸收进一步提高了巨壶菌在盐碱化土壤修复中的可能性，因为长时间NaCl胁迫下植物生长和性能的提高反映了植物的耐受能力。因此,，巨大狼尾草可以做为一个新兴潜在盐积累/宽容非常规植物领域的未来研究盐碱农业和同时植物修复,特别是考虑到它是一种多年生,高宽容、高效(高生物量甚至在压力条件下)以及活跃的生化和抗氧化机制与低生物量halophytic glycophytic传统作物。但是，今后还需要进一步研究这种新型植物的遗传和分子基础，以提高其耐盐性和植物营养价值。

文献来源

[1]Kashif Hayat,Yuanfei Zhou,Saiqa Menhas,Jochen Bundschuh,Sikandar Hayat,Abid Ullah,Juncai Wang,Xunfeng Chen,Dan Zhang,Pei Zhou. Pennisetum giganteum : An emerging salt accumulating/tolerant non-conventional crop for sustainable saline agriculture and simultaneous phytoremediation[J]. Environmental Pollution,2020,265(Pt A):.

论文链接

http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=WOS&search_mode=GeneralSearch&qid=27&SID=7ATJCFkUgQC3pfSop8E&page=2&doc=15

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本期编辑

2019级林业硕士研究生—巩志勇

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TASK lab：Trees and Soils Key Laboratory ，旨在交流树木功能性状、土壤微生物组、土壤生态过程、根土互作关系等领域研究进展，关注树木地上地下部分的协同机制，探索树木对逆境胁迫的适应策略，为森林生态系统管理提供科技支持。