盐胁迫下红花(Carthamus tinctorius L.)生理生化响应机制解析及耐盐性标记物筛选

本研究针对土壤盐渍化威胁全球农业的严峻问题，通过系统评估120 mM NaCl胁迫下4个红花基因型的形态生理响应，首次揭示非酶抗氧化剂（酚类、黄酮、花青素）和相容性渗透调节物质（脯氨酸Pro、可溶性糖TSC）在红花耐盐性中的核心作用，为耐盐作物育种提供关键分子标记。

　　

随着全球土壤盐渍化加剧，近20%灌溉农田因盐胁迫导致作物减产，其中干旱半干旱地区尤为严重。红花(Carthamus tinctorius L.)作为兼具经济价值与生态适应性的油料作物，其耐盐机制研究对保障粮食安全具有重要意义。然而，目前对红花响应盐胁迫的关键生理标记物及基因型差异仍缺乏系统认知。

伊朗伊拉姆大学农业学院的研究团队在《Kuwait Journal of Science》发表的研究中，通过比较4个红花基因型（Cart193、Cart158、Cart83、Cart223）在120 mM NaCl胁迫下的表现，首次阐明非酶抗氧化系统在红花耐盐性中的主导作用。研究采用完全随机设计，通过光合测定仪(μmol CO₂ m^-2 s^-1)、分光光度法(SPEECORD 50 n)等技术，系统检测了生长指标、渗透调节物质及抗氧化酶活性。

3.1 盐胁迫对形态参数的影响
盐胁迫导致所有基因型株高降低6.2%-23.07%，其中Cart223的产量相关参数降幅最大：单株种子数减少24.39%，生物量降低18.86%。值得注意的是，Cart193在120 mM NaCl下保持较高渗透调节能力，其脯氨酸(Pro)含量增加25.71%，可溶性糖(TSC)提升29.45%。

3.2 生理参数变化
光合速率(Pn)在Cart193中下降最显著(1.82%)，而相对含水量(RWC)在Cart223中降低31.74%。这表明不同基因型采用差异化水分保持策略，Cart223可能通过牺牲光合效率维持渗透平衡。

3.3 渗透调节物质响应
Cart158表现出最强的脯氨酸积累能力(55.05%)，而Cart193的可溶性糖含量增幅达29.45%。这种基因型特异性响应提示渗透调节途径存在遗传多样性。

3.4 非酶抗氧化活性
花青素在Cart193中增加42.38%，酚类物质提升31.22%。值得注意的是，黄酮类物质在Cart158中显著积累，其清除自由基的能力可能缓解膜脂过氧化损伤。

3.5 酶抗氧化活性
与传统认知不同，仅GPX酶活性在Cart223中增加55.05%，而CAT和APX活性普遍下降。这表明红花可能优先激活酚类等非酶系统应对氧化应激。

该研究突破性地发现：当常规抗氧化酶系统失效时，红花通过协同激活脯氨酸-花青素-酚类物质通路构建"第二道防线"。特别是Cart193基因型展现的"代谢重编程"能力——同步提升渗透调节物质(Pro/TSC)和抗氧化剂(花青素/酚类)——为耐盐育种提供了理想靶点。研究提出的"非酶主导"耐盐模型，为解析植物逆境适应机制提供了新视角，对发展盐渍土农业具有重要实践价值。