喀斯特地区多年生黑麦草(Lolium perenne L.)种子萌发与幼苗生长对干旱、盐碱及pH胁迫的响应机制研究

针对喀斯特地区生态修复中植物定植难题，贵州师范大学团队首次系统研究了多年生黑麦草(Lolium perenne L.)在模拟喀斯特环境(PEG-6000干旱胁迫、CaCl2盐胁迫及pH 3-9梯度)下的早期生长响应。研究发现0至-0.17 MPa干旱与5-10 mM CaCl2可促进根系发育，pH 4-9范围内萌发稳定，为喀斯特地区牧草栽培与生态修复提供了关键参数。成果发表于《Scientific Reports》，对脆弱生态系统植被重建具有重要指导价值。

　　

在全球15%的喀斯特地貌区域中，中国西南部拥有世界最密集的喀斯特分布区，其脆弱的生态系统正面临岩石荒漠化与土壤退化的双重威胁。这类地区特有的浅层土壤、高钙离子含量及"喀斯特干旱"现象，使得植物早期定居成为生态修复的关键瓶颈。作为防治岩石荒漠化的先锋物种，多年生黑麦草(Lolium perenne L.)虽具重要生态价值，但其在喀斯特特殊环境下的萌发生理机制尚未系统解析。贵州师范大学生命科学学院王汝昌团队通过模拟喀斯特逆境，首次揭示了该草种对多重胁迫的适应阈值，相关成果发表于《Scientific Reports》。

研究采用标准发芽实验体系，通过PEG-6000模拟0至-0.53 MPa水分梯度，CaCl₂设置0-150 mM浓度梯度，以及pH 3-9缓冲溶液处理。每日记录萌发数，14天后测定幼苗形态指标（胚根/胚芽长度）和生物量参数（鲜/干重），结合发芽势(GP)、发芽指数(GI)等指标进行多维度评价。

Effects of different treatments on seed germination
干旱胁迫显示：-0.17 MPa水势下发芽率(89.75%)与对照无差异，但-0.53 MPa时显著降至75.9%。盐处理中5 mM CaCl₂使发芽率提升至96.5%，而150 mM时降至80.25%。pH 3-9范围内发芽率均>92%，但pH 3时活力指数显著降低。

Effects of different treatments on seedling growth
-0.06 MPa干旱促进胚根生长(10.98 cm vs 对照8.15 cm)，5 mM CaCl₂使胚芽鲜重增加30%。pH 3强烈抑制根系发育（抑制率41.2%），而pH 8-9环境下根系生物量积累最优。

Effects of different treatments on seedling biomass
生物量分配呈现"低促高抑"规律：-0.17 MPa干旱下根鲜重增加20%，10 mM CaCl₂处理的地上部干重达峰值，pH 3则使根干重降低67%。

Correlation analysis
Pearson分析揭示干旱/盐胁迫与生长指标呈显著负相关（r<-0.82），而pH与根系参数呈正相关（r=0.76），证实多重胁迫协同影响生理过程。

讨论部分指出：适度干旱(-0.06至-0.17 MPa)通过触发渗透调节机制促进根系发育，这与喀斯特地区雨季水分波动特征高度契合。低钙(5-10 mM)的促进作用揭示了钙信号在萌发中的双重角色，而pH广适性(pH 4-9)表明其适应喀斯特土壤碱化潜力。该研究首次建立多年生黑麦草萌发阶段的胁迫响应谱，为西南喀斯特区人工草地建植提供了精准的播种窗口期（雨季初期）与土壤改良参数（钙盐≤25 mM），对全球类似脆弱生态系统的植被重建具有范式意义。