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[2020-09024]

巨大狼尾草:一種新興的鹽積累/耐鹽的非傳統(tǒng)作物，可用于可持續(xù)的鹽堿農業(yè)和同步的植物修復

研究背景

? ? ?土壤鹽堿化是一種重大威脅，可能限制農業(yè)的生產能力、審美價值、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)性和食品安全。鹽漬化，無論是自然的還是人為的，總是對植物的生長和生產力產生有害的影響，暴露在鹽度下可能會誘發(fā)初級脅迫，包括高滲透或無鹽脅迫，次生脅迫(氧化爆發(fā))，從而破壞植物的各種多效生理反應鹽度導致水和營養(yǎng)失衡，導致幼葉產量增加，老葉加速衰老，從而減少光合作用，抑制幾種植物的生長速度和生產力，最近，巨大狼尾草被鑒定為在石油和金屬污染的土壤中具有很強的抗性和植酸潛力，表明了非常規(guī)作物在鹽漬化土壤的修復和可持續(xù)生產力方面的前景。在我國，巨大狼尾草是一種常用的飼料作物，在實驗室和田間均表現出較高的平均傳導性和生物能源附加值產品。此外，它在土壤侵蝕、蘑菇種植和生產的生物質產品方面也發(fā)揮了作用，本文研究了巨壺草耐鹽(滲透和離子脅迫)和同時鹽積累的機理。因此，所獲得的結果可能是有史以來第一個為可持續(xù)鹽堿化農業(yè)和鹽堿化土壤的植物修復提供新見解的替代植物技術的記錄。

研究方法

? ? ?試驗采用完全隨機設計(CRD)進行，8個處理(每個3個)。在聚乙烯塑料盆(30個?25 cm)含2.5 kg無土基質培養(yǎng)。發(fā)芽4周后，用10、50、150、250、350、450、550 mM NaCl添加水共計2100 mL實驗對照為不加NaCl。35天后，研究其生理生化反應及植物抗氧化反應。45天后，植株根系完好，用自來水徹底清洗，以去除基質培養(yǎng)物的痕跡。然而，在分離成根和莖組織之前，通過測量從中間表面到最上葉拱形頂部的距離，測量植株的總長度/高度。同樣，包括根和莖長、根和莖鮮重在內的生理參數，為了有效地評價植物的滲透勢、水分狀況和滲透耐受能力，采用了相對含水量(RWC)和電解滲漏(EL)等不同的試驗方法。

主要結果分析

? ? ?巨大狼尾草能夠承受高鹽脅迫(耐NaCl閾值為550 mM)。與對照相比，在鹽水條件下生長的植物有更高的生物量產量。此外，鹽脅迫下植物的抗氧化活性和脯氨酸含量顯著(p <0.05)高于對照，說明其對高鹽脅迫的適應能力很強。葉綠素含量、可溶性總糖、總酚和蛋白質含量等生化分析結果顯示，在較高NaCl脅迫下生長的植株與對照相比，差異顯著。此外, 在NaCl濃度范圍(0e550 mM)內Kt/ Nat、Ca 2t/ Nat、Nat/ Kt比率均很大。表明巨大狼尾草對NaCl脅迫有有效的耐受機制。

結論或啟示

? ? ? ?基于目前的發(fā)現，我們深思熟慮地得出結論，巨壺菌對極高濃度(150e550 mM)的NaCl脅迫具有較強的適應性、存活率和耐受性。這種植物的高抗逆性是其生理和生理特性共同作用的結果。到目前為止，還沒有關于巨壺菌作為耐鹽作物的研究報道。處理后的植株在生物量、電解質滲漏、相對含水量、光合色素、脯氨酸含量等方面表現出一致的提高，有助于結構的穩(wěn)定性和抗高鹽性。此外，植物的抗氧化性增強反應相當活躍，這可能在克服活性氧誘導的氧化爆發(fā)中發(fā)揮了作用，從而使植物在極端鹽環(huán)境中存活下來。因此NaCl保護策略包括滲透耐受、組織保護和積極的抗氧化防御機制。植物對鹽離子的吸收進一步提高了巨壺菌在鹽堿化土壤修復中的可能性，因為長時間NaCl脅迫下植物生長和性能的提高反映了植物的耐受能力。因此,，巨大狼尾草可以做為一個新興潛在鹽積累/寬容非常規(guī)植物領域的未來研究鹽堿農業(yè)和同時植物修復,特別是考慮到它是一種多年生,高寬容、高效(高生物量甚至在壓力條件下)以及活躍的生化和抗氧化機制與低生物量halophytic glycophytic傳統(tǒng)作物。但是，今后還需要進一步研究這種新型植物的遺傳和分子基礎，以提高其耐鹽性和植物營養(yǎng)價值。

文獻來源

[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):.

論文鏈接

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

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本期編輯

?2019級林業(yè)碩士研究生—鞏志勇

THE

END

TASK lab：Trees and Soils Key Laboratory ，旨在交流樹木功能性狀、土壤微生物組、土壤生態(tài)過程、根土互作關系等領域研究進展，關注樹木地上地下部分的協(xié)同機制，探索樹木對逆境脅迫的適應策略，為森林生態(tài)系統(tǒng)管理提供科技支持。

總結

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