褪黑素浸种对混合盐碱胁迫下藜麦生长及生理的影响_李平平.pdf

15徐冰，邰日晶，尹同波，等 活性腐殖酸复合肥对水稻产量和品质的影响 J 辽宁农业科学，2009(3):16 19 16Deng F，Wang L，Ren W J，et al Optimized nitrogen managementsand polyaspartic acid urea improved dry matter production and yieldof indica hybrid rice J Soil and Tillage Research，2015，145:1 9 17胡丹丹，范呈根，洪欠欠，等 养分条件下缓/控释肥料替代部分速效化肥对中稻生产效益的影响 J 中国稻米，2018，24(1):16 19 18林磊，邓亮，卢碧林 水稻专用肥施用方式对杂交稻产量和生理的影响 J 广东农业科学，2016，43(1):5 10 19 周丽平，赵秋，张新建，等 新型增效复合肥料对水稻养分吸收和产量的影响J 华北农学报，2022，37(2):112 120 20 Wang S Q，Zhao X，Xing G X，et al Improving grain yield andreducing N loss using polymer coated urea in southeast China J Agronomy for Sustainable Development，2015，35(3):1103 1115 21 李武，邓飞，胡慧，等 缓控释氮肥对机插杂交籼稻稻米品质的影响J 核农学报，2018，32(4):779 787 22 董晓亮，侯红燕，张金凤，等 缓释肥和无机肥配施对滨海盐碱地水稻生长和食味品质的影响J 中国农学通报，2021，37(4):1 7李平平，张永清，张萌，等 褪黑素浸种对混合盐碱胁迫下藜麦生长及生理的影响J 江苏农业科学，2023，51(4):77 84doi:10 15889/j issn1002 1302 2023 04012褪黑素浸种对混合盐碱胁迫下藜麦生长及生理的影响褪黑素浸种对混合盐碱胁迫下藜麦生长及生理的影响李平平1，张永清1，2，张萌1，马星星2，薛小娇1，张文燕1，王茹2，梁萍1，王丹1，赵刚2(1 山西师范大学生命科学学院，山西太原 030000;2 山西师范大学地理科学学院，山西太原 030000)摘要:为探究外源褪黑素(MT)调控混合盐碱胁迫下藜麦生长的生理机制，寻求藜麦生产过程中利用褪黑素来强化藜麦耐盐碱性的有效措施，以藜麦品种陇藜 3 号(盐碱敏感)和陇藜 4 号(耐盐碱)为试验材料，研究不同浓度(75、150、300 mol/L)MT 浸种对混合盐碱胁迫下藜麦生长发育和生理过程的影响。结果表明，混合盐碱胁迫显著抑制了藜麦形态生长、使得叶绿素含量下降、根系活力和抗氧化酶活性降低，除75 mol/L MT 处理中部分指标差异不显著以外，其他各浓度 MT 浸种均可显著促进混合盐碱胁迫下 2 个品种藜麦地上部及根系形态发育、生物量积累、缓解叶绿素降解、提高根系活力和抗氧化酶活性，在 300 mol/L MT 浸种处理下，陇藜 3 号的根系活力、叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性达到最大值，较 MT0 分别增加了 60 14%、18 72%、54 15%、48.27%;在150 mol/L MT 浸种处理下陇藜 4 号上述各指标达到峰值，相较于 MT0 分别增加了 32 79%、12 36%、50.34%和38.94%。本研究表明，不同浓度的褪黑素浸种能在一定程度上缓解混合盐碱胁迫对藜麦造成的伤害，其中 300 mol/LMT 浸种浓度对混合盐碱胁迫下陇藜3 号的调控效果最佳，150 mol/L MT 浸种浓度对混合盐碱胁迫下陇藜 4 号的调控效果最佳。关键词:褪黑素;浸种;盐碱胁迫;藜麦;耐盐性中图分类号:S519 01文献标志码:A文章编号:1002 1302(2023)04 0077 08收稿日期:2022 03 11基金项目:国家自然科学基金(编号:31571604);山西省研究生创新项目(编号:2020SY326)。作者简介:李平平(1996)，女，山东商河人，硕士研究生，主要从事植物生理生态研究，E mail:2269872719 qq com。通信作者:张永清，博士，教授，主要从事土壤及植物生理生态研究，E mail:yqzhang208126 com。土壤盐渍化会引起土壤物理性质的恶化，直接危害作物生长甚至生存，导致农业综合产能下降，严重制约农业发展，造成大面积土壤资源难以利用1。山西省位于黄土高原东缘，耕地大多集中在一系列盆地之中，盆地有灌溉之利，是山西省重要的粮食生产基地2。但由于盆地中地形、水文、气候等天然因素及系统不健全，使得土壤盐渍化问题较为严重，造成农作物大幅度减产3。目前，常见的盐碱地的改良措施包括水利、物理、化学和生物改良措施等4。但由于盐碱地的土壤障碍因素繁杂，导致其改造困难且周期漫长5。前人研究表明，在众多措施中，改变(或选择)作物以适应环境，如通过引种、筛选和种植耐盐作物，采用化学调控措施如施用外源化合物处理种子以提高其抗盐碱性6 以及躲盐巧种等，是改善和利用盐碱土耕地资源措施中最具生态效益和经济效益的方法7，往往可以起到事半功倍的效果。77江苏农业科学2023 年第 51 卷第 4 期藜麦(Chenopodium quinoa Willd)为一年生苋科藜亚科藜属双子叶植物。近年来，藜麦因其丰富全面的营养价值与良好的食疗功效受到越来越多追求健康饮食人们的青睐8 9。另外，因大多数藜麦品种具有较强的抗逆性，可在干旱、盐碱、低温、瘠薄等多种逆境中生长10 而使得其在盐碱、干旱及冷凉区具有明显区位优势，有望成为这些地区脱贫致富的关键农作物。尽管近年来国内外诸多学者在探究藜麦营养价值、食品功能性及抗逆性上取得了一些重要进展，但有关如何进一步提高藜麦耐盐碱性的研究仍有待加强。褪黑素(melatonin，MT)化学名称为 N 乙酰 5 甲氧基色胺。作为一种新兴植物生长调节物质，褪黑素被认为是天然抗氧化剂。已有研究表明，褪黑素能够通过提高非生物胁迫下植物中抗氧化酶活性和抗氧化剂含量，清除过量活性氧自由基和体内多种活性氧，缓解胁迫对膜系统造成的损害11，进而起到缓解逆境胁迫的效果，尤其是能显著缓解盐碱胁迫12 14、低温或高温胁迫15 18、干旱胁迫19 等对植物造成的损害。但有关外源褪黑素调控藜麦耐盐碱性的相关研究鲜有报道。因此，本研究以不同耐盐碱性藜麦为试验材料，探索分析了褪黑素浸种对混合盐碱胁迫下不同耐盐碱性藜麦植株的生长及生理特征的影响，旨在筛选出最适褪黑素浸种浓度，探究通过褪黑素来提高藜麦耐盐胁迫能力的生理机制，以期为藜麦生产过程中利用褪黑素来强化藜麦耐盐性和揭示褪黑素增强藜麦耐盐性机制提供参考依据。1材料与方法1 1供试材料选用经抗性鉴定的 2 个耐盐碱能力不同的藜麦品种20:陇藜 3 号(盐碱敏感品种)和陇藜 4 号(耐盐碱品种)为供试品种。试验所用种子均由甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所魏玉明老师提供，褪黑素(分析纯)购自山西艾科实验室设备有限公司。1 2试验设计试验设置了不同耐盐碱性藜麦品种(L3、L4)和褪黑素浓度(0 75、150、300 mol/L)2 个因素，共设置 10 个处理:L3CK(陇藜 3 号+正常土壤+蒸馏水)、L3MT0(陇藜 3 号+盐碱胁迫土壤+蒸馏水)、L3MT75(陇藜 3 号+盐碱胁迫土壤+75 mol/LMT)、L3MT150(陇 藜 3 号+盐 碱 胁 迫 土 壤+150 mol/L MT)、L3MT300(陇藜 3 号+盐碱胁迫土壤+300 mol/L MT)、L4CK(陇藜 4 号+正常土壤+蒸馏水)、L4MT0(陇藜 4 号+盐碱胁迫土壤+蒸馏水)、L4MT75(陇藜 4 号+盐碱胁迫土壤+75 mol/L MT)、L4MT150(陇藜 4 号+盐碱胁迫土壤+150 mol/L MT)、L4MT300(陇藜4 号+盐碱胁迫土壤+300 mol/L MT)。采用随机设计，每处理重复 8 次，共计 80 盆。混合盐碱胁迫条件的设计:试验选择 2 种中性盐(NaCl、Na2SO4)和 1 种碱性盐(NaHCO3)，参照文献 3 以晋南地区中度盐碱地 0 20 cm 土壤全盐量以及硫酸盐氯化物草甸盐土的盐分组成为依据进 行 盐 分 配 比，确 定 试 验 所 需 各 盐 碱 比 例(NaCl Na2SO4 NaHCO3质量比为 5 4 1)，并按此盐碱比计算各种盐所需用量，分别称量后装入自封袋备用。以直径40 cm、高30 cm 的黑色无孔营养钵作为试验用盆，进行藜麦盆栽试验。栽培基质为过筛风化土与细沙体积比为 1 1 的混合物，混合均匀后装入营养钵，每钵装基质 17 kg。每钵施入等量的氮、磷、钾肥作为肥底，1 kg 基质用量分别为0.15 g N、0 20 g P2O5、0 15 g K2O，NaCl、Na2SO4、NaHCO3以及氮、磷、钾肥与栽培基质搅拌均匀装入营养钵内。试验在山西师范大学室外防雨棚内进行。选取健康饱满均匀的藜麦种子，用质量分数为 3%的H2O2溶液消毒 15 min，蒸馏水反复冲洗直至干净。之后将种子分别置于盛有不同浓度褪黑素溶液的烧杯中，浸种 8 h，CK 和 MT0 组以等量蒸馏水浸种。浸种完成后所有处理适时常规播种。试验期间采用称量法浇水，保持土壤水分在田间持水量的 60%75%。为防止自上而下灌水导致土壤施入盐分集中到盆底无法模拟现实盐碱地的土壤盐分分布，本研究在营养钵内放入聚氯乙烯(PVC)管作注水管，管下端斜切，插入用纱布包裹的石子中，以保证水分正常注入钵底，从而实现自下而上灌水，试验期间 2种灌水方式交替进行。所有栽培管理措施中，除褪黑素处理不同外，其他条件均保持一致。4 叶 1 心时期定苗，每钵留长势一致、均匀分布的藜麦苗 5株。于显穗期测定藜麦相关指标。1 3测定项目与方法用米尺测植株高度、用游标卡尺测其茎粗，从根茎结合部将地上部和根系分开，分别进行取样。87江苏农业科学2023 年第 51 卷第 4 期取样期间进行完整的根系采集，采用 Delta TSCAN 植物根系分析系统测定根系总长度、表面积、体积21。将地上部和根系样品放入烘箱，105 下杀青 30 min，80 下烘至恒质量，烘干后立即用电子天平分别称量并记录。取植株自上向下第 2 张新展开叶片，用手持 SPAD 值叶绿素仪测定叶绿素含量，用叶面积仪测定其叶面积。参照高俊凤的方法22 测定根系活力;参照李合生的方法23 测定叶片超氧 化 物 歧 化 酶(SOD)活 性 和 过 氧 化 物 酶(POD)活性;采用双抗体一步夹心法酶联免疫吸附法(ELISA)，用酶标仪(Rayto RT 6100 型)和谷胱甘肽还原酶(GR)的 ELISA 检测试剂盒测定谷胱甘肽还原酶(GR)活性水平24。采用 Microsoft Excel 2010 软件进行数据整理，利用 SPSS 22 0 软件进行方差分析，并用 Duncans法进行多重比较。采用 Origin 2018 进行绘图。2结果与分析2 1褪黑素浸种对混合盐碱胁迫下藜麦生长的影响2 1 1褪黑素浸种对混合盐碱胁迫下藜麦地上部生长的影响由表 1 可知，混合盐碱胁迫对 2 个品种藜麦地上部(MT0)的生长均有显著影响(P 0.05)，表现为盐碱敏感品种 L3 和耐盐碱品种 L4的株高、茎粗和叶面积与 CK 相比分别降低了30.00%、23.99%、30 56%和 38 73%、5 66%、12.49%。混合盐碱胁迫下，对于耐盐碱品种 L4 而言，其株高、茎粗和叶面积均呈现随着褪黑素浓度的增大先升后降的趋势，且各指标均在 MT150 处理达到 峰 值，与 MT0 相 比 各 指 标 的 增 幅 分 别 为25.13%、17.60%、22 32%，超过最适褪黑素浓度各指标开始下降。对于盐碱敏感品种 L3 而言，其株高、茎粗和叶面积随褪黑素浓度的增大而逐渐升高，于 MT300 处理达到最大值，分别比 MT0 高52.70%、73.73%、48 18%。以上结果表明，褪黑素浸种可以缓解藜麦在混合盐碱条件下的受胁迫程度，使植株地上部营养器官更好生长，但相同浓度褪黑素对 2 个品种的缓解效果不同。2 1 2褪黑素浸种对混合盐碱胁迫下藜麦根系生长的影响由表 2 可知，盐碱胁迫下 L3 的总根长度、根系体积和根系表面积均表现为 MT300 MT150 MT75 MT0，与 CK 相比，混合盐碱胁迫处理诱导L3的上述3个指标(MT0)，分别显著降低表 1褪黑素浸种对混合盐碱胁迫下藜麦地上部的影响品种褪黑素浓度处理指标株高(cm)茎粗(mm)叶面积(mm2)L3CK7500 200Bb646 028Db1 50962 6871AaMT05250 150Db491 019Eb1 04835 5456CbMT755767 144Cb721 017Cb1 12870 2286CbMT1507333 115Bb817 003Bb1 27860 6943BaMT3008017 126Ab853 011Aa1 55343 3103AaL4CK10283 275Aa777 013Ca1 36673 699BbMT06300 100Da733 018Da1 19600 3183CaMT756783 161Ca808 009BCa 1 25780 5119CaMT1507883 161Ba862 019Aa1 46290 2491AaMT3007533 152Ba832 021ABa 1 38067 4094Bb注:同列数据后不同大写字母表示同一品种不同褪黑素处理在005 水平上差异显著，不同小写字母表示同一褪黑素处理不同品种间在 005 水平上差异显著。表 2 同。30 10%、44 35%、42 50%(P 0 05)。各褪黑素处理中 300 mol/L 浓度下 L3 的总根长度、根系体积、根系表面积显著增加分别为 MT0 的 1 2、1.8、1.7 倍。耐盐碱品种 L4 的各处理中，MT0 与 CK 相比，总根长度、根系体积、根系表面积分别显著降低29 12%、28 70%、12 54%(P 0 05)，胁迫处理中藜麦根系上述 3 项指标均表现为 MT150 MT300 MT75 MT0，其中 150 mol/L 褪黑素浸种后 L4 的总根长度、根系体积、根系表面积显著增加分别为MT0 的 1 4、1 5、1 2 倍。由此可见，混合盐碱胁迫对不同耐盐碱性藜麦根系生长的胁迫程度不同，褪黑素可以通过增加根系的总根长、体积和表面积，增大根系吸收面积以保证在土壤中吸收更多水分和营养物质，从而维持藜麦在盐碱胁迫环境下的正常生长。由图 1 可知，混合盐碱胁迫下，2 个品种藜麦(MT0)的 侧 根 数 均 显 著 低 于 CK，分 别 下 降 了39.16%、37 6%。L4 的侧根数呈随着褪黑素浓度的增大呈先升后降的变化趋势，在 MT150 处理时达到峰值;各浓度褪黑素处理与 MT0 相比均有所增加，增幅分别为 12 82%、55 13%、39 74%。L3 的侧根数随褪黑素浓度的增大呈逐渐升高的趋势，与MT0 相 比，MT75、MT150、MT300 增 幅 分 别 为9.59%、60 27%、65 75%。2 个 品 种 藜 麦 的MT150、MT300 处理与 MT0 间均达到显著性差异(P 0 05)。由此可见，褪黑素能刺激混合盐碱胁迫下藜麦侧根的生长，增大根系的吸收面积，吸收更多养分以缓解盐碱胁迫带来的危害。97江苏农业科学2023 年第 51 卷第 4 期表 2褪黑素浸种对混合盐碱胁迫下藜麦根系生长的影响品种褪黑素浓度处理指标总根长度(mm)根系体积(cm3)根系表面积(cm2)L3CK25 292 7588Aa5496 011Ab13 0870 79051AaMT017 679 350 9Da3058 0 50Cb7 5247 14199CbMT7518 949 3188Cb4593 277Bb9 7782 16688BbMT15019 052 5893Cb5194 177Ab10 7460 63199BbMT30021 241 3629Ba5452 158Ab12 6743 64700AaL4CK22 711 3701Ab8683 069Ba13 2037 46731BaMT016 096 381 6Db6190 1 22Ea11 5480 11962DaMT7520 129 5624Ca7522 042Da12 4465 14950CaMT15022 155 2244ABa9110 048Aa14 0980 25293AaMT30021 472 2826Ba8254 152Ca12 9520 11391BCa2 1 3褪黑素浸种对混合盐碱胁迫下藜麦植株干质量的影响由图 2 可知，与 CK 相比，混合盐碱胁迫显著降低了 2 个品种藜麦(MT0)的地上部及根系干质量，降幅分别为 48 72%、33 70%(L3)和38.46%、22 02%(L4)，盐碱敏感品种的降幅大于耐盐碱品种，并且混合盐碱胁迫对地上部干质量积累的影响大于根系。混合盐碱胁迫下，L4 的地上部及根系干质量随着褪黑素浓度的增大呈现出先升后降的变化趋势，且二者均在 MT150 处理达到峰值，与 MT0 相比增幅达到70 24%、24 83%，MT0 与MT150、MT300 处理间均存在显著性差异。L3 则呈现出随褪黑素浓度的增大地上部及根系干质量逐渐升高的变化趋势，且均在 MT300 达到最大值，与MT0 相比增幅分别为 121 05%、37 22%，各褪黑素处理均与 MT0 处理存在显著差异(MT75 地上部干质量除外)。由此可见，褪黑素浸种处理对于缓解混合盐碱胁迫条件下藜麦干物质的积累减少有明显效果，其中对地上部的缓解作用要大于对根系的缓解作用。2 2褪黑素浸种对混合盐碱胁迫下藜麦生理的影响2 2 1褪黑素浸种对混合盐碱胁迫下藜麦叶片抗氧化酶活性的影响由图 3 可知，与 CK 相比，混合盐碱胁迫导致 2 个品种藜麦叶片(MT0)的 SOD、POD 和 GR 活性均显著下降(P 0 05)，这可能是由于盐碱胁迫时间较长，藜麦叶片内的活性氧积累08江苏农业科学2023 年第 51 卷第 4 期过多，超出藜麦自身抗氧化酶类系统的清除范围，导致该系统的清除活性氧能力减弱或丧失。各褪黑素处理可不同程度提高藜麦叶片的 SOD、POD 和GR 活性。L3 的 3 种抗氧化物酶活性均表现为300 mol/L 处理的酶活性最高，150 mol/L 浓度次之，75 mol/L 浓度处理最低;SOD、POD、GR 活性和MT0 相比，最大增幅分别可达 54 15%、48 27%和126 95%。L4 品种的 SOD、POD 和 GR 活性则是以150 mol/L 处 理 的 最 高，300mol/L 次 之，75 mol/L 浓度处理最低;与 MT0 相比 SOD、POD增幅达到5034%和38.94%，GR 活性在 150 mol/L浸种浓度下达到峰值，为 2 92 U/g。以上结果表明，褪黑素浸种可以有效提高混合盐碱胁迫下 2 个品种藜麦叶片的 SOD、POD 以及 GR 活性，增强藜麦叶片活性氧的代谢能力，清除自由基和活性氧，缓解氧化伤害以增强藜麦抗盐碱性，更加适应不良生境。2 2 2褪黑素浸种对混合盐碱胁迫下藜麦根系活力和叶片叶绿素含量的影响由图 4 a 可知，混合盐碱胁迫显著降低了 2 个品种藜麦的根系活力，与CK 相比 MT0 的降幅分别为 37 33%(L3)、27 30%(L4)，L3 降幅大于 L4。与盐碱胁迫处理相比，褪黑素浸种处理显著提高了藜麦的根系活力，表现为 L3的根系活力随褪黑素浓度的增大呈现出逐渐上升的变化趋势，在 MT300 处理达到峰值，与 MT0 相比增幅为 60.14%，各褪黑素处理间差异显著。L4 的根系活力则呈现出先升后降的变化趋势，在 MT150处理达到最大值，相对于 MT0 其根系活力升高了32 79%，各褪黑素处理间差异显著。由此可见，褪黑素浸种可以有效提高混合盐碱胁迫下藜麦根系活力，促进根系吸收营养物质及水分以增强其抗盐碱性。由图 4 b 可知，混合盐碱胁迫显著影响了 2 个品种藜麦叶片的叶绿素含量，与 CK 相比，L3 和 L4MT0 的叶绿素含量分别显著降低了 15 72%和14.54%。经不同浓度褪黑素浸种处理后，盐碱敏感品种 L3 的叶绿素含量随褪黑色素浓度的增大而上升，在褪黑素浓度为 300 mol/L 时达到最大值，与MT0 处理相比，叶绿素含量增加 18 72%，MT0 与MT75 处理无显著差异，与 MT150 和 MT300 处理差异显著。耐盐碱品种 L4 叶绿素含量则是随褪黑素浓度升高呈现出先升后降的变化趋势，与 MT0 相比，当褪黑素浓度为 150 mol/L 时叶绿素含量增加1236%，而当褪黑素浓度继续升高时叶绿素含量降低，MT0 与 MT75 处理无显著差异，与 MT150 和MT300 处理差异显著。以上结果表明，混合盐碱胁迫使藜麦叶片的叶绿素含量降低，而褪黑素的施用在一定程度上提高了混合盐碱胁迫下叶绿素的含量，缓解了由混合盐碱胁迫引起的光合抑制。不同18江苏农业科学2023 年第 51 卷第 4 期浓度褪黑素对于不同耐盐碱性藜麦叶片叶绿素降解的缓解效果不同。3讨论与结论山西省内草甸盐土达 1 45 万 hm2，占全省盐土面积的 55 08%。此盐土亚类的盐分组成以硫酸盐、氯化物等中性盐类为主，pH 值一般在 7 5 8 5之间，主要是由于表土大量积盐，使得非盐生植物难以生长。其土壤剖面中盐分以表土含量最高，下层逐渐减少。前人研究多集中在单一盐25 26 或者按照理论随机组合的盐27 28 对作物生长及生理的影响，本研究则是以晋南地区的运城及临汾盆地分布较多的硫酸盐氯化物草甸盐土的盐分组成为依据进 行 盐 分 配 比(Cl含 量 占 阴 离 子 总 量 的54.52%，SO2 4离子占 43 12%3)，对藜麦进行混合盐碱胁迫，研究结果将更有利于指导当地的生产实践。前人研究表明，单一中性盐胁迫已对植物生长甚至生存构成重大威胁，混合盐碱胁迫生境下，植物更是遭受远高于单一中性盐胁迫的不可逆损伤29。褪黑素既可以作为一种信号分子，又可作为一种抗氧化分子30，褪黑素的作用效果与剂量有直接关系，最适浓度褪黑素可抵抗环境胁迫，但植物种类不同，其最适浓度也不同31。200 mol/L 褪黑素处理能促进复合盐碱胁迫和碱性盐胁迫下越橘的生长，增加叶片光合色素含量，提高其光合能力，同时能通过 增 强 叶 片 结 构 增 强 其 耐 盐 碱 性32。以10 mol/L 褪黑素浸种棉花幼苗后，其对盐胁迫环境的适应性有所提高33。本研究试验条件下，对同一种植物的不同抗性品种而言，其最适褪黑素浸种浓度也有所不同，盐碱敏感品种 L3 的最适褪黑素浸种浓度为 300 mol/L、耐盐碱品种 L4 的最适褪黑素浸种浓度为 150 mol/L。生长状况是作物对于盐碱胁迫的综合反映，也是作物抗盐碱性最优的评价指标。盐碱胁迫会抑制作物株高和茎粗，对营养生长有明显抑制作用34。本研究中，混合盐碱胁迫导致 2 个品种藜麦的株高、茎粗、叶面积及生物量均显著下降，经褪黑素浸种处理的 2 个不同耐盐碱性品种藜麦在混合盐碱胁迫下上述 4 个指标的下降趋势均得到有效缓解，这与李阳等报道外源褪黑素有效促进盐胁迫下棉花幼苗株高生长的变化趋势35 基本一致;与张娜等报道褪黑素促进狼尾草干物质积累结论36 相类似，表明褪黑素浸种可能通过促进逆境下藜麦地上部的生长，以积累更多有机物进而维持藜麦正常的生长发育。作物根系形态结构能直接反映出作物生长发育水平及作物对土壤水分和矿质元素的吸收能力37。在胁迫条件下，根系往往是直接或者首要的受害部位，其根长、分枝及根毛的多少都会使其对土壤水分及养分吸收能力的强弱造成直接影响，较长的根长、较强的根系活力、较大的根表面积和根体积都有助于作物吸收利用水分和养分38 39。本研究中，混合盐碱胁迫下，2 个品种藜麦根系的侧根数、总根长度、表面积、体积以及根系活力都显著降低，褪黑素浸种处理则明显提高了上述根系指标，其中 300 mol/L 的褪黑素对陇藜 3 号缓解效果最好，150 mol/L 褪黑素对陇藜 4 号缓解效果最好。褪黑素能够诱导根系生长受生长素调节过程的调控，影响根系对水分的吸收，启动细胞壁不可修复的延伸31。另外，褪黑素浸种促进了藜麦侧根数目的增加，是由于 5HT 作为褪黑素合成前体，并非增强根系侧根的萌发效应，而是与 IAA 形成了拮抗作用，抑制根系的顶端优势，增加了侧根数目40。本研究结果与聂必林等报道褪黑素有效促进复合盐碱胁迫下黑果枸杞幼苗芽长、根长生长及侧根数目28江苏农业科学2023 年第 51 卷第 4 期增加的变化趋势41 相似，与付晴晴等报道的褪黑素能够提高 NaHCO3胁迫下葡萄根系活力的研究结果42 一致。表明褪黑素可能通过促进根系的形态发育，增大其吸收面积，提高根系活力，增强根系对营养物质的吸收、转运、积累和利用，从而保证作物在盐碱胁迫下正常生长。叶绿素是植物进行光合作用的功能色素，其含量多少会影响植物的光合生理。盐胁迫会影响植物叶片内叶绿素的代谢过程，导致叶绿素的合成量减少，加快叶绿素的降解43。本研究中混合盐碱胁迫导致 2 个品种藜麦叶片的叶绿素含量都显著降低，褪黑素浸种处理不同程度的增加了 2 个品种藜麦叶片的叶绿素含量，这与盐胁迫条件下施用褪黑素抑制番茄叶绿素降解，维持其后期叶绿素含量的研究结果44 相似。因此，适宜浓度褪黑素浸种可以有效缓解盐碱胁迫下叶片叶绿素的降解，有助于增强作物的光合作用，提高对逆境的适应性。逆境常迫使植物体内产生过多的活性氧，致使自由基积累过量、加剧膜脂过氧化、细胞内蛋白质与重要酶类失活分解等一系列不良反应的发生，危及植物的生长发育43，45 47。抗坏血酸 谷胱甘肽(AsA GSH)循环是植物体内清除活性氧(ROS)的重要途径。谷胱甘肽还原酶是此途径中的关键酶，催化氧化态的谷胱甘肽(GSSG)还原生成还原态的谷胱甘肽(GSH)维持植物体内的 GSH 含量和 GSH库的氧化还原状态并清除 ROS。GR 对植物体内ROS 的清除、维持 GSH 的含量、保持细胞的谷胱甘肽库的氧化还原状态(GSSG/GSH)作用极大48。SOD 作为膜保护的首道防线，可以清除超氧阴离子，转变为氧化能力极强的羟自由基49。本研究发现，混合盐碱胁迫下两品种藜麦叶片的 SOD、POD、GR 活性均降低，这与赵颖等随着胁迫程度的增加抗氧化酶活性显著降低的结论7，26 相似;这可能是由于盐碱胁迫时间较长，致使藜麦体内盐含量过度积累，已超过藜麦自身抗氧化系统的清除阈值，导致抗氧化物酶活性降低，说明藜麦清除活性氧和自由基的能力减弱，保水能力下降。外源褪黑素能提高植物的抗氧化酶活性，清除植物体内活性氧50。本研究发现，除褪黑素浓度为 75 mol/L 时，2 个品种藜麦的 SOD 活性与盐碱单独胁迫处理差异不大，其他褪黑素处理均可显著提高混合盐碱胁迫下 2 个品种藜麦的 SOD、POD、GR 活性。这说明外源褪黑素可能参与混合盐碱胁迫下藜麦抗氧化酶系统清除活性氧的调控，增强植株对盐碱伤害的防御能力。混合盐碱胁迫抑制了 2 个品种藜麦的生长和生理过程。本研究中，混合盐碱胁迫对盐碱敏感品种陇藜 3 号藜麦的生长及生理的抑制作用强于耐盐碱品种陇藜 4 号;褪黑素浸种对混合盐碱胁迫下盐碱敏感品种陇藜 3 号的缓解效果要优于耐盐碱品种陇藜 4 号。褪黑素浸种可通过促进地上部和根系的形态生长、刺激侧根发育、减少叶绿素降解、增加地上部和根系的干物质积累、提高根系活力、提高 SOD、POD、GR 等抗氧化酶活性，从而缓解混合盐碱对生长和生理的抑制，进一步增强藜麦的耐盐碱能力。在本试验条件下，300 mol/L 褪黑素浸种对盐碱敏感品 种 陇 藜 3 号 耐 盐 碱 性 的 提 高 效 果 最 佳，150 mol/L 褪黑素浸种对耐盐碱品种陇藜 4 号耐盐碱性的提高效果最佳。参考文献:1吕建东，马帅国，田蓉蓉，等 脱硫石膏改良盐碱土对水稻产量及其相关性状的影响 J 河南农业科学，2018，47(12):20 27 2许庆方，秦立刚，董宽虎，等 晋北黄土高原盐碱化草地的土壤理化性质J 草业科学，2012，29(2):174 178 3 刘耀宗，张经元 山西土壤 M 北京:科学出版社，1992:219 223 4 王金才，尹莉 盐碱地改良技术措施J 现代农业科技，2011(12):282，284 5 郑必昭 山西省盐碱地改良利用近况 J 山西农业科学，1999，27(4):89 91 6孙浩月，吴洪斌，李明，等 褪黑素浸种对盐胁迫下芸豆幼苗生长及生理特性的影响J 河南农业科学，2021，50(12):111 120 7赵颖，魏小红，李桃桃 外源 NO 对混合盐碱胁迫下藜麦种子萌发和幼苗生长的影响J 草业学报，2020，29(4):92 101 8许斌，牛娜，赵文瑜，等 天然型藜麦品种抗盐碱生理特性比较研究J 土壤，2020，52(1):81 89 9石振兴，杨修仕，么杨，等 60 份国内外藜麦材料子粒的品质性状分析 J 植物遗传资源学报，2017，18(1):88 93 10 邓万云，周继华，黄琴，等 藜麦在北京地区适应性的初步研究J 中国农业大学学报，2016，21(12):12 19 11 王明瑶，曹亮，于奇，等 褪黑素浸种对盐碱胁迫下大豆种子萌发的影响 J 作物杂志，2019(6):195 202 12 熊毅，熊艳丽，杨晓鹏，等 外源褪黑素对盐胁迫下老化燕麦种子萌发及幼苗的影响J 中国草地学报，2020，42(1):7 14 13 陈贤，杨勇，刘凤权 植物褪黑素的研究进展J 江苏农业科学，2020，48(24):17 24 14高青海，郭远远，吴燕，等 盐胁迫下外源褪黑素和 Ca2+对甜瓜幼苗的缓解效应J 应用生态学报，2017，28(6):1925 193138江苏农业科学2023 年第 51 卷第 4 期 15高青海，贾双双，苗永美，等 亚低温条件下外源褪黑素对甜瓜幼苗氮代谢及渗透调节物质的影响J 应用生态学报，2016，27(2):519 524 16张嘉雯，卢绍浩，赵喆，等 外源褪黑素对低温胁迫下烟草幼苗生理指标的影响J 中国农业科技导报，2020，22(9):78 86 17夏惠，高帆，胡荣平，等 褪黑素预处理对高温下猕猴桃幼苗抗氧化能力的影响J 西北植物学报，2019，39(8):1425 1433 18李贺，姜欣悦，陈忠诚，等 外源褪黑素对低温胁迫下大豆 V1期幼苗光合荧光及抗氧化系统的影响J 中国油料作物学报，2020，42(4):640 648 19李爱，孙汪亮，李林，等 外源褪黑素对干旱胁迫下紫苏幼苗生长的影响 J 江苏农业科学，2018，46(2):70 73 20王志恒，黄思麒，李成虎，等 13 种藜麦萌发期抗逆性综合评价J 西北农林科技大学学报(自然科学版)，2021，49(1):25 36 21路之娟，张永清，张楚，等 水分胁迫对不同基因型苦荞苗期根系生理特性及产量的影响J 干旱地区农业研究，2018，36(2):124 130，136 22高俊凤 植物生理学实验指导M 北京:高等教育出版社，2006:59 61 23李合生 植物生理生化实验原理和技术M 北京:高等教育出版社，2000:167 169 24孙协平，罗友进，周广文 硒对甜樱桃叶片褪黑素和谷胱甘肽氧化还原循环的影响J 中国农业科学，2017，50(22):4373 4381 25袁海，何鹏飞，武君洁，等 盐胁迫对耐盐和盐敏感玉米幼苗生长和生理特性的影响J 江苏农业科学，2019，47(19):86 89 26杨宏伟，刘文瑜，沈宝云，等 NaCl 胁迫对藜麦种子萌发和幼苗生理特性的影响 J 草业学报，2017，26(8):146 153 27袁飞敏，权有娟，陈志国 不同钠盐胁迫对藜麦种子萌发的影响J 干旱区资源与环境，2018，32(11):182 187 28偶春，张敏，姚侠妹，等 褪黑素对盐胁迫下香椿幼苗生长及离子吸收和光合作用的影响J 西北植物学报，2019，39(12):2226 2234 29张毅，石玉，胡晓辉，等 外源 Spd 对盐碱胁迫下番茄幼苗氮代谢及主要矿质元素含量的影响J 应用生态学报，2013，24(5):1401 1408 30曹红利，陆鲸冰，吴英杰，等 茶树 7 个褪黑素合成酶基因的鉴定及非生物胁迫响应 J 应用与环境生物学报，2020，26(5):1244 1250 31赵丽娟，麻冬梅，王文静，等 外源褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿幼苗抗氧化能力以及光合作用效率的影响J 西北植物学报，2021，41(8):1355 1363 32贾文飞，魏晓琼，马靖恒，等 褪黑素对盐碱胁迫下越橘光合生理及叶片解剖结构的影响 J/OL 吉林农业大学学报:1 12(2021 11 02)2022 02 10 http:/kns cnki net/kcms/detail/22 1100 S202111011326001 html 33 段文静，孟妍君，江丹，等 外源褪黑素对盐胁迫下棉花幼苗形态及抗氧化系统的影响J 中国生态农业学报(中英文)，2022，30(1):92 104 34 张磊，侯云鹏，王立春 盐碱胁迫对植物的影响及提高植物耐盐碱性的方法 J 东北农业科学，2018，43(4):11 16 35 李阳，陈静，刘绍东，等 外源褪黑素对盐胁迫下棉花幼苗生长及光合特性的影响J 新疆农业科学，2021，58(8):1418 1426 36张娜，蒋庆，李殿波，等 外源施加褪黑素对 NaCl 胁迫下狼尾草种子萌发及相关生理指标的影响J 中国农业大学学报，2014，19(4):54 60 37 李凤民，鄢珣，郭安红，等 试论麦类作物非水力根信号与生活史对策J 生态学报，2000，20(3):510 513 38 杨甜，张永清，董馥慧，等 不同水分条件下不同抗旱性苦荞根系生长规律研究J 作物杂志，2019(6):76 82 39 丁红，张智猛，戴良香，等 不同抗旱性花生品种的根系形态发育及其对干旱胁迫的响应J 生态学报，2013，33(17):5169 5176 40Pelagio Flores R，Ortz Castro R，Mndez Bravo A，et alSerotonin，a tryptophan derived signal conserved in plants andanimals，regulates root system architecture probably acting as anatural auxin inhibitor in Arabidopsis thalianaJ Plant and CellPhysiology，2011，52(3):490 508 41 聂必林，巫利梅，如马南木尼合买提，等 外源褪黑素对复合盐碱胁迫下黑果枸杞种子萌发和幼苗生长的缓解效应J 西北植物学报，2021，41(10):1711 1724 42 付晴晴，耿庆伟，翟衡，等 外源褪黑素对 NaHCO3胁迫下 福客 葡萄根系和叶片生理特性的影响J 植物生理学报，2017，53(2):248 256 43 王芳，刘燕，王铁兵，等 外源褪黑素对玉米幼苗盐胁迫的缓解效应研究 J 中国草地学报，2020，42(5):14 21 44 罗黄颖，高洪波，夏庆平，等 氨基丁酸对盐胁迫下番茄活性氧代谢及叶绿素荧光参数的影响J 中国农业科学，2011，44(4):753 761 45Malenc ic D，Kiprovski B，Popovic M，et al Changes in antioxidantsystems in soybean as affe