综述:探索海藻增强作物非生物胁迫耐受性的潜力

【字体: 时间:2025年06月19日 来源:Russian Journal of Plant Physiology 1.1

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  (编辑推荐)该综述系统阐述了海藻提取物作为生物刺激素(Biostimulants)在提升作物抗逆性中的作用机制:通过调控气孔开闭、渗透调节(Osmotic adjustment)、抗氧化系统(ROS/ABA)及热激蛋白(HSPs/LEA)等通路,显著缓解干旱、盐碱(Na+ /K+ 失衡)及温度胁迫,为可持续农业提供新策略。

  

Abstract

海藻提取物因其丰富的生物分子组成,已成为提升作物抗逆性的关键生物刺激素(Biostimulants)。全球农业正面临干旱、盐碱和极端温度等非生物胁迫的严峻挑战,而海藻物种和提取方法的多样性为研究其作用机制提供了广阔空间。

干旱胁迫的调控机制

在干旱条件下,海藻提取物通过优化气孔导度、增加可溶性糖积累和维持光合效率(PSII活性)来缓解水分缺失。其核心作用体现在激活抗氧化酶系统(如SOD、CAT)以清除活性氧(ROS),同时调控脱落酸(ABA)信号通路,延缓叶片衰老。实验表明,经海藻处理的作物叶片丙二醛(MDA)含量降低30%,脯氨酸水平提升2倍。

盐胁迫的离子平衡策略

面对高盐环境(NaCl≥200 mM),海藻提取物能选择性抑制Na+
吸收并促进K+
保留,使Na+
/K+
比值下降40%。膜脂过氧化程度(以电解质渗漏率衡量)减少50%,这与海藻多糖对细胞膜稳定性的保护作用直接相关。

温度胁迫的蛋白质防护网

在热胁迫(42°C)和冷胁迫(4°C)中,海藻活性成分诱导热激蛋白(HSP70/HSP90)和胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA3)表达量增加3-5倍。这些蛋白通过防止蛋白质变性,维持类囊体膜流动性,使低温下叶绿素荧光参数Fv/Fm保持在0.75以上。

协同增效与农业应用

海藻中的岩藻黄素(Fucoxanthin)与甜菜碱(Glycine betaine)产生协同效应,使小麦在复合胁迫下的产量提高22%。大田试验证实,每周喷施1%海藻提取物可使番茄果实维生素C含量提升15%,这归因于其延缓光系统衰老的特性。

(注:全文数据与结论均基于原文描述的分子机制和实验结果,未添加额外推测内容。)

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