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蓖麻(Ricinus communis L.)是一年生或多年生大戟科蓖麻属草本植物,种子含油量高达50%以上,属能源植物。此外,蓖麻还具有较强的抗逆性,对土壤干旱、盐碱等逆境条件具有较好的适应性,近年来广泛应用于东北盐碱地区土壤改良与生态环境建设。一般来说,早期幼苗(子叶出土过程)生长阶段是植物对逆境胁迫条件最为敏感的时期,直接影响到植物能否在盐碱逆境下存活。一直以来,人们在关注植物子叶的贮藏、转运营养和光合作用等生理功能,忽视了其在早期幼苗抵御逆境胁迫过程中的作用,加之根是感应盐碱胁迫的首要部位,对植物响应胁迫同样具有重要作用。因此,本研究着重考察蓖麻子叶出土过程中子叶与根对碱性盐(NaHCO3)胁迫的生理响应,从生理和蛋白质组水平上解析两者对碱性盐胁迫的生理适应机制以及耐逆过程中的相互关联,为进一步深入探讨蓖麻抗逆分子机理以及新品种的选育等提供科学依据。(1)碱性盐胁迫使蓖麻子叶和根的生物量均显著降低(P＜0.05),并且根的生物量下降幅度更为明显,其中,90 mM碱性盐胁迫下子叶和根的鲜重与对照组相比分别降低了 28%和47%。子叶光合色素含量和叶绿素荧光参数也受到碱性盐胁迫的影响,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素分别较对照下降了 31%、42%和26%。低浓度NaHCO3胁迫时,根系活力比对照组增加了 3 8%,而高浓度NaHCO3胁迫使根系活力比对照组降低了 42%,随着NaHCO3胁迫浓度的升高,根系活力明显受到抑制。(2)随着NaHCO3胁迫浓度的升高,蓖麻子叶和根中的Na+、Ca2+和Mg2+的含量呈增加趋势,而K+含量则不断下降;蓖麻根系吸收大量Na+,与此同时会抑制K+吸收和运输,破坏离子平衡,其中90 mM碱性盐胁迫下的K+被抑制了 52%。渗透物质的积累可以作为一种蓖麻幼苗响应碱性盐胁迫的生理适应策略,表现为子叶的脯氨酸含量随胁迫的增加而显著升高(P＜0.05),高浓度NaHCO3胁迫下的子叶与根中脯氨酸含量分别为对照组的1.9和1.7倍。子叶的可溶性糖含量随着胁迫浓度的升高呈先升高后下降的趋势,而根中的可溶性糖含量没有发生显著的变化。(3)蓖麻在NaHCO3胁迫下会增加抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)及超氧化物歧化酶(SOD)的活性来消除胁迫造成的伤害,子叶的APX及根的SOD和POD活性随胁迫浓度的升高而逐渐增加。其中APX的活性发生了显著变化(P＜0.05),90 mM NaHCO3胁迫下子叶的APX是对照组的3倍,根中APX为对照组的1.7倍。子叶中的SOD和根中的CAT活性随着碱性盐胁迫浓度的增加而下降。同时子叶中的丙二醛(MDA)含量先升高后下降,其中子叶在90 mM碱性盐胁迫下的MDA含量比对照组下降了 39%,这可能是氧自由基无法被清除而造成细胞膜的损伤。(4)通过MALDI-TOF/TOF共鉴定40个有效结果。在蓖麻子叶中有15个差异蛋白质,根中有25个差异蛋白质。子叶中有10个差异蛋白质表达丰度上调,5个差异蛋白质表达丰度下调;而根中有14个差异蛋白质表达丰度上调,11个差异蛋白质表达丰度下调。依据蛋白质组学的研究结果发现,碱性盐胁迫主要影响根的碳水化合物和能量代谢、胁迫防御、氨基酸代谢、脂质代谢等过程。根中的40S核糖体蛋白S20在根中的表达丰度下降,可能是根的蛋白质合成过程中与rRNA结合的核糖体蛋白减少而影响了蛋白质的合成,同时蛋白质的加工和修饰过程可能受到了抑制。碱性盐胁迫主要影响子叶的光合作用、碳水化合物和能量代谢、胁迫防御和蛋白质的合成、折叠和降解过程。核糖二磷酸羧化酶/加氧酶激活酶是参与卡尔文循环的关键酶,在碱性盐胁迫的子叶中表达丰度降低。子叶和根中的关于胁迫防御相关蛋白如胚胎晚期丰富蛋白LEA14-A的表达丰度都增加。子叶可能通过一些光合作用、防御和能量相关的蛋白的表达来应对碱性盐胁迫;根不具备光合作用,但是会通过一些其他代谢相关蛋白的表达来调节代谢途径。子叶和根具有不同的响应碱性盐胁迫的机制,是既不同又相互补充共同应对胁迫的。