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硅被认为是高等植物生长的有益元素,最近研究表明,硅能缓解植物的非生物胁迫(铝、重金属和盐胁迫)和生物胁迫(病虫害)。世界范围内土壤盐渍化问题的日益严重,制约了农作物产量的提高,因此硅提高植物抗盐性的生理机制就成为目前该领域的研究热点。本研究以黄瓜(Cucumis sativus L.)为材料,采用营养液栽培,研究了外源硅(K2SiO3 1.0mM)对NaCl(50mM)胁迫下黄瓜细胞器质外体、叶绿体、线粒体的离子分配、活性氧及抗氧化系统的影响,进一步阐明硅在提高黄瓜抗盐性的生理生化机制。所取得的主要结果如下: 1 在培养液中添加硅源后,可增强黄瓜植株对盐分的选择吸收能力,降低根系Na+和提高根系K+的向上运输选择性,表现在根系对培养液中Na+、K+吸收的选择性SK/Na和根中的Na+、K+向叶运输的选择性叶SK/Na显著升高。而且外源硅可以降低植株地上部质外体途径对钠离子、氯离子的运输能力,增加质外体内钾离子、钙离子和镁离子的含量,使质外体、叶绿体维持较高的K+/Na+比值,有利于细胞水平的离子区域化,植株的渗透调节能力增强,减轻盐胁迫引起的渗透胁迫;同时使Na+、Cl-向叶绿体转运的量减少,降低盐分对叶绿体的毒害程度,提高叶绿体的光合作用能力。叶片相对含水量和水势的提高,以及植株渗透调节能力的提高,有利于叶片的气孔导度和气孔限制值增大,使净光合速率(Pn)提高。因此外源硅处理在一定范围内能降低钠离子毒害,加强离子区域化能力,从而缓解盐胁迫对黄瓜叶片光合作用的抑制作用,促进黄瓜的生长。 2 加硅增加叶绿体、质外体和线粒体内SOD、CAT、POD等抗氧化酶活性及AsA-GSH循环有关的相关酶APX、GR、DHAR的活性,增加抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)及根系线粒体CoQ10含量,加速氧化还原系统的运行速率,提高了盐胁迫下黄瓜叶绿体、线粒体清除自由基的能力,降低了细胞膜脂过氧化水平,增强叶绿体、线粒体膜结构和功能的稳定性,提高植株的呼吸作用和光合作用。因此硅可以通过增加抗氧化能力以及提高盐胁迫下植物的生理活性缓解盐胁迫对黄瓜的伤害,提高其对盐胁迫的适应性。