褐藻提取物与海藻酸增强油菜抗旱性的抗氧化与生理机制研究

为应对干旱胁迫导致的油菜生长抑制，研究人员通过叶面喷施褐藻(Ascophyllum nodosum)提取物(ANE)和海藻酸(AA)，发现二者通过提升水分平衡、激活抗氧化酶系统(如抗坏血酸-谷胱甘肽循环)和乙二醛酶途径，显著缓解氧化损伤，其中AA效果更优。该研究为作物抗逆栽培提供了新型生物刺激素应用策略。

　　

随着全球气候变化加剧，干旱已成为威胁农业生产的主要非生物胁迫因素。油菜(Brassica campestris)作为重要的油料作物，其生长和产量在水分亏缺条件下显著下降。干旱会引发植物体内活性氧(ROS)爆发，导致膜脂过氧化、电解质渗漏等氧化损伤，同时破坏抗坏血酸(AsA)-谷胱甘肽(GSH)循环等抗氧化防御系统。虽然褐藻(Ascophyllum nodosum)提取物(ANE)已被证实具有缓解干旱胁迫的作用，但其主要活性成分海藻酸(Alginic acid, AA)是否具有相似或更优效果尚不明确。

为探究这一问题，来自孟加拉国农业研究所的研究团队以BARI Sarisha-17油菜品种为材料，在土壤含水量降至25%田间持水量的干旱条件下，通过叶面喷施0.02% ANE和AA溶液，系统比较了二者对油菜抗旱性的影响。研究发现，干旱导致植株高度降低48%，鲜重和干重分别减少66%和45%，叶绿素含量下降42%，同时丙二醛(MDA)和过氧化氢(H₂O₂)含量显著升高。外源施加ANE和AA后，植物水分状况明显改善，其中AA处理使相对含水量提升39%，较ANE处理(34%)更具优势。在抗氧化机制方面，AA比ANE更有效激活超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性，分别提高58%、62%和67%，同时显著增强乙二醛酶I(Gly I)和II(Gly II)活性，降低甲基乙二醛(MG)毒性。

关键技术方法包括：1) 采用土壤水分控制法建立干旱模型(25%田间持水量)；2) 叶面喷施0.02% ANE和AA溶液；3) 测定生理指标(相对含水量、叶绿素含量)；4) 氧化应激标志物检测(MDA、H₂O₂、电解质渗漏率)；5) 抗氧化酶活性分析(SOD、POD、CAT等)；6) 乙二醛酶系统评估(Gly I/Gly II活性及MG含量)。

【植物生长特性】干旱使株高下降48%，而ANE和AA处理分别恢复34%和39%。AA在促进根系发育方面表现突出，使根长增加52%。

【水分平衡与光合作用】AA处理显著提升叶片相对含水量39%，叶绿素a/b比值恢复至接近对照水平，表明其更好地维持了光合机构稳定性。

【氧化应激响应】AA使MDA含量降低61%，较ANE(53%)更有效缓解膜脂过氧化。同时AA处理的电解质渗漏率仅为干旱组的42%。

【抗氧化防御系统】AA处理使SOD和POD活性分别提升58%和62%，显著高于ANE组。GSH含量在AA处理下增加2.3倍，形成更强大的氧化还原缓冲系统。

【乙二醛酶途径】AA使Gly I和Gly II活性提高89%和76%，将MG含量控制在比ANE组低18%的水平。

该研究首次系统比较了ANE与其组分AA在油菜抗旱中的作用差异，揭示AA通过多重机制协同增效：1) 作为多糖类物质直接改善细胞渗透调节；2) 激活抗氧化酶网络减轻ROS损伤；3) 强化Gly I/II系统解毒MG。值得注意的是，AA在促进根系发育、维持光合效率方面的优势，可能与其特殊的β-D-甘露糖醛酸和α-L-古洛糖醛酸结构有关，这些结构单元能更高效地被植物识别为胁迫信号分子。研究成果发表于《Plant Physiology and Biochemistry》，为开发基于海藻酸的新型生物刺激素提供了理论依据，对干旱地区油菜栽培具有重要实践价值。