整合形态生理、生化与分子多维度解析水稻耐盐机制及育种应用研究

《Plant Stress》：Unravelling salt tolerance in rice through multiphase evaluation integrating morpho-physiological, biochemical and molecular insights

本研究针对土壤盐渍化严重制约水稻生产的全球性问题，通过对118份水稻种质资源开展苗期和生殖期耐盐性综合评价，结合形态生理指标、抗氧化酶活性、离子稳态及基因表达分析，鉴定出Okhrajhama、Bhutmuri等7个高耐盐种质，揭示了OsDREB2A、OsV-ATPase等关键基因的调控作用，为耐盐水稻育种提供了重要种质资源和理论依据。

　　

随着全球气候变化和灌溉农业的持续发展，土壤盐渍化已成为制约水稻生产的重大环境胁迫因素。据统计，全球约有14亿公顷土地受到盐渍化影响，且这一数字正因气候变化和人类活动而持续增长。水稻作为全球超过35亿人口的主粮作物，其对盐分胁迫尤为敏感，特别是在幼苗期和生殖期阶段。虽然前期研究已鉴定出部分耐盐种质，但多数研究仅聚焦苗期耐盐性评价，缺乏生殖期耐盐性的系统验证，且对耐盐机制的分子基础解析不足。

针对这一研究空白，来自印度Bidhan Chandra Krishi Viswavidyalaya的研究团队在《Plant Stress》发表了系统性研究，通过对118份水稻地方品种（含2个对照）开展多相评估，整合形态生理、生化及分子层面的深度解析，揭示了水稻耐盐性的关键机制，并鉴定出具有稳定耐盐特性的优良种质。

本研究采用水培体系进行苗期耐盐性筛选，设置对照、EC 6 dS/m和EC 12 dS/m三个盐处理水平，测定根长、根鲜重、干重等形态指标，并通过标准评价评分（SES）进行耐盐等级划分。生化分析包括叶绿素含量、脯氨酸积累、Na⁺/K⁺比率及抗氧化酶（SOD、POD、PAL、PPO）活性检测。分子机制研究通过qRT-PCR分析OsCAMK1、OsDREB2A、OsNAS1、OsV-ATPase、OsABT和OsEXPA7等盐响应基因的表达模式。生殖期验证采用田间桶栽试验，在自然条件下维持EC 6和12 dS/m盐胁迫，考察产量相关性状。

研究结果揭示：

3.1.1. 盐胁迫对生长参数的影响：所有形态性状在盐胁迫下均显著降低，EC 12 dS/m胁迫下根鲜重减少达55.65%，叶鲜重减少52.56%。基因型间存在广泛表型变异，耐盐种质在胁迫下保持较高生物量。

3.1.2. 多变量分析：主成分分析（PCA）和层次聚类将基因型划分为耐盐和敏感类群，Okhrajhama、Kalomota、Bhutmuri等种质位于耐盐区间。

3.1.5. 基因型耐盐性评分：基于SES评分，Kalomota、Okhrajhama等7个基因型在EC 12 dS/m下评为高耐盐（SES=1），而Phamtande、Basmati等种质表现为高度敏感。

3.2. 选定基因型的生化评估：耐盐种质在胁迫下维持较高叶绿素含量、脯氨酸积累及抗氧化酶活性，Na⁺/K⁺比率稳定；敏感种质则出现叶绿素降解和离子失衡。

3.3. 基因表达研究：耐盐种质中OsCAMK1、OsDREB2A、OsV-ATPase和OsABT显著上调，OsEXPA7轻微下调，敏感种质中OsNAS1表达升高但可能指示盐损伤。

3.4. 耐盐基因型生殖期验证：Bhutmuri、Okhrajhama等种质在生殖期保持较高产量和农艺性状稳定性，PCA分析确认其耐盐性可延续至生殖阶段。

本研究通过多维度、多阶段的综合评估，不仅鉴定出多个具有应用潜力的耐盐水稻种质，还系统揭示了其耐盐的生理生化基础与分子机制。耐盐种质通过激活钙信号传导（OsCAMK1）、转录调控（OsDREB2A）、离子区隔化（OsV-ATPase）和抗氧化防御等协同机制应对盐胁迫。该研究为耐盐水稻育种提供了可靠的种质资源、评价方法和理论依据，对保障盐渍化地区粮食安全具有重要意义。