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藜麦(Chenopodium quinoa)是一种原产于南美洲安第斯山脉的古老作物,被誉为丢失的远古“营养黄金”。因其对严寒、贫瘠、盐碱等极端环境具有较强的适应能力,且含有丰富的营养物质而被广泛关注。目前,藜麦的抗逆性研究才刚刚起步。相关研究主要集中于中性盐胁迫或干旱胁迫对藜麦的影响。有关盐碱混合胁迫的影响鲜见报道。本文以天然型藜麦品种为研究对象,首先通过田间引种试验,筛选出适应滨海物候区的天然型藜麦品种;然后通过水培试验,用NaCl和NaHCO3处理藜麦30天,研究了不同浓度盐碱混和胁迫对不同藜麦品种生长、酶活、离子吸收的影响。初步揭示了藜麦在盐碱胁迫下的抗氧化、渗透调节等生理学机制,为藜麦在江苏滨海盐碱地建植提供理论依据。主要研究结果如下:
1.引种、筛选适应沿海物候区的天然型藜麦品种
以天然型藜麦品种(黑色、白色和黄色)为试验材料,通过在海安县滨海盐渍土上引种筛选,研究了不同藜麦品种的农艺性状、产量以及营养品质。结果表明:白色和黄色藜麦株高、茎粗、叶面积等农艺性状差异不明显,而黑色藜麦矮壮且叶面积大。三种天然型藜麦品种均能正常成熟。亩产量袁现为黑色藜麦>黄色藜麦>白色藜麦。籽粒中Mg、Zn、Ca等矿质元素含量表现为黑色藜麦>黄色藜麦>白色藜麦;黑色藜麦蛋白质、淀粉含量最高,白色和黄色藜麦蛋白质含量无明显差异;16种氨基酸含量、必需氨基酸指数、生物价均表现为黑色藜麦>黄色藜麦>白色藜麦。
2.盐碱胁迫对藜麦生长的影响
基于田间引种试验结果,温室水培试验选用黑色、黄色藜麦品种为试验材料,设置不同浓度NaCl和NaHCO3溶液(S1、S2、A1、A2、S1A1、SlA2、S2A1、S2A2)处理藜麦幼苗,研究两藜麦品种对盐碱胁迫的耐受程度及响应机制。研究结果表明:盐碱胁迫影响了藜麦的生长。盐碱胁迫下,两藜麦品种的株高受到了抑制,而根部却受到促进作用,表现为根变长、变密。在高浓度胁迫下。藜麦鲜干重比明显降低。对比株高、含水率、根冠比等变化,发现黄色藜麦生长受到的影响小于黑色藜麦。
3.盐碱胁迫对藜麦抗氧化酶和渗透调节的影响
盐碱胁迫造成的离子毒害和渗透胁迫会影响藜麦生理机制。在盐碱胁迫下,两藜麦品种通过提高T-AOC活性来维持体内活性氧代谢平衡和膜系统的稳定性,且黄色藜麦T-AOC活性高于黑色藜麦;通过提高CAT活性来清除过氧化物。黄色藜麦CAT活性在盐碱胁迫下显著上升,而黑色藜麦CAT活性变化不明显;通过钾保持来维持稳定的K+/Na+,黄色藜麦K+/Na+在盐碱胁迫下降低幅度小于黑色藜麦;通过根部Ca2+的储存来减少N矿积累,防止K+外流和Na+流入细胞,避免离子毒害。黄色藜麦Ca2+浓度显著高于黑色藜麦,维持细胞结构和功能的稳定能力更强;通过提升Mg2+浓度来增加抗氧化酶类的合成,黄色藜麦对Mg2+的吸收作用更好,表现为抗氧化能力更强。
1.引种、筛选适应沿海物候区的天然型藜麦品种
以天然型藜麦品种(黑色、白色和黄色)为试验材料,通过在海安县滨海盐渍土上引种筛选,研究了不同藜麦品种的农艺性状、产量以及营养品质。结果表明:白色和黄色藜麦株高、茎粗、叶面积等农艺性状差异不明显,而黑色藜麦矮壮且叶面积大。三种天然型藜麦品种均能正常成熟。亩产量袁现为黑色藜麦>黄色藜麦>白色藜麦。籽粒中Mg、Zn、Ca等矿质元素含量表现为黑色藜麦>黄色藜麦>白色藜麦;黑色藜麦蛋白质、淀粉含量最高,白色和黄色藜麦蛋白质含量无明显差异;16种氨基酸含量、必需氨基酸指数、生物价均表现为黑色藜麦>黄色藜麦>白色藜麦。
2.盐碱胁迫对藜麦生长的影响
基于田间引种试验结果,温室水培试验选用黑色、黄色藜麦品种为试验材料,设置不同浓度NaCl和NaHCO3溶液(S1、S2、A1、A2、S1A1、SlA2、S2A1、S2A2)处理藜麦幼苗,研究两藜麦品种对盐碱胁迫的耐受程度及响应机制。研究结果表明:盐碱胁迫影响了藜麦的生长。盐碱胁迫下,两藜麦品种的株高受到了抑制,而根部却受到促进作用,表现为根变长、变密。在高浓度胁迫下。藜麦鲜干重比明显降低。对比株高、含水率、根冠比等变化,发现黄色藜麦生长受到的影响小于黑色藜麦。
3.盐碱胁迫对藜麦抗氧化酶和渗透调节的影响
盐碱胁迫造成的离子毒害和渗透胁迫会影响藜麦生理机制。在盐碱胁迫下,两藜麦品种通过提高T-AOC活性来维持体内活性氧代谢平衡和膜系统的稳定性,且黄色藜麦T-AOC活性高于黑色藜麦;通过提高CAT活性来清除过氧化物。黄色藜麦CAT活性在盐碱胁迫下显著上升,而黑色藜麦CAT活性变化不明显;通过钾保持来维持稳定的K+/Na+,黄色藜麦K+/Na+在盐碱胁迫下降低幅度小于黑色藜麦;通过根部Ca2+的储存来减少N矿积累,防止K+外流和Na+流入细胞,避免离子毒害。黄色藜麦Ca2+浓度显著高于黑色藜麦,维持细胞结构和功能的稳定能力更强;通过提升Mg2+浓度来增加抗氧化酶类的合成,黄色藜麦对Mg2+的吸收作用更好,表现为抗氧化能力更强。