黑麦草是禾本科黑麦草属植物,分为一年生黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)和多年生黑麦草(Lolium perenne L.),是我国重要的牧草与草坪草,适宜在温湿环境下生长,耐盐碱、耐贫瘠,抗逆性较强。两种黑麦草尽管在生物学特性等方面具有相似性,但抗逆性存在一定的差异,具体机理还并不明确。种子萌发与幼苗生长阶段是植物能否在盐渍环境下存活的最重要阶段。基于此,本文以一年生黑麦草和多年生黑麦草为供试材料,首先研究两种黑麦草种子萌发阶段在不同温度下的盐胁迫响应,然后再从生理学和蛋白组学角度分析两种黑麦草苗期生长阶段对盐胁迫的响应机制,为黑麦草抗逆生理学的研究提供一定的理论依据。本实验主要研究结果如下:(1)两种黑麦草种子在盐胁迫下的发芽率均在较高温度下达到最高,其中一年生为20/30℃(夜/昼变温),多年生黑麦草为20/30、25/35℃。随着盐胁迫浓度的升高,一年生、多年生黑麦草种子的发芽率显著降低。当温度为10/20℃时,两种黑麦草种子发芽率受盐胁迫的影响更为显著。另外,一年生和多年生黑麦草种子均在400 mM盐胁迫下的复萌率最高,一年生黑麦草种子复萌率最高可达到72.53%,多年生黑麦草种子复萌率最高能够达到63.3%。并且一年生黑麦草种子的复萌率要高于多年生种子。由于高温与盐胁迫互作产生的不可逆效应,胁迫下高温对两种黑麦草种子复萌率的抑制效应更强。(2)盐胁迫抑制了一年生、多年生黑麦草的各项生理参数。随着盐胁迫浓度的升高,两种黑麦草叶片的生物量显著降低,其中200 mM盐胁迫与对照相比两种黑麦草鲜重分别降低了 58.6%、62.6%。光合色素含量(Ch1 a,Ch1 b和Car)也受到了一定的抑制作用,并且多年生黑麦草叶片的光合色素含量明显高于一年生黑麦草。盐胁迫同样影响了两种黑麦草的叶绿素荧光参数(Fv/Fm、ΦPSⅡ、NPQ、qp)。随着NaCl浓度的升高,一年生、多年生黑麦草叶片中积累了大量的Na+、Ca2+和Mg2+,并且抑制了对K+的吸收。与对照相比,高盐胁迫下两种黑麦草叶片中K+含量分别抑制了 31.8%和20.8%。另外,两种黑麦草叶片中丙二醛、脯氨酸、可溶性糖含量也随之升高,并且在多年生黑麦草中的含量要明显高于一年生黑麦草。与此同时,盐胁迫下两种黑麦草叶片的POD、CAT、SOD和APX活性都明显升高。(3)选取200 mM盐胁迫下的一年生黑麦草和多年生黑麦草叶片进行蛋白质组学分析,结果表明在两种黑麦草叶片中共鉴定到78个差异表达蛋白,其中一年生37个(8个表达丰度上调、29个表达丰度下调),多年生41个(6个表达丰度上调、35个表达丰度下调)。这些蛋白质大多参与碳水化合物能量代谢、光合作用、胁迫防御、氨基酸代谢以及蛋白质命运等过程。(4)通过对一年生、多年生黑麦草的蛋白功能分析,发现盐胁迫抑制了两种黑麦草叶片与糖酵解途径、与TCA循环等基本代谢途径,而部分与Calvin循环相关的蛋白在一年生黑麦草叶片中表达下调,而在多年生黑麦草中表达上调,缓解了盐胁迫对光合电子传递的损伤。研究还发现在盐胁迫下一年生黑麦草叶片中与胁迫防御相关的蛋白-类萌发素蛋白的表达下调,在多年生黑麦草叶片中该蛋白并无明显变化,而与信号转导相关的14-3-3蛋白家族在多年生黑麦草中表达下调。此外,与蛋白质命运相关的蛋白同样受到盐胁迫的影响,出现变性损伤。这些结果为比较一年生、多年生黑麦草的耐盐机制和代谢调控提供了一定的理论依据。