硅元素吸收与积累的种间差异及其在缓解盐胁迫中的作用：基于七种小米属作物的比较研究

在全球粮食安全面临人口增长与气候变化挑战的背景下，印度研究人员针对小米作物开展硅(Si)元素吸收与盐胁迫缓解机制研究。通过单根转运实验、FE-SEM显微分析等技术，发现珍珠粟(Pearl millet)具有最高硅转运能力(1.69±0.10%叶片含量)，外源硅显著改善农艺性状并增强抗氧化酶活性，为干旱地区作物抗逆栽培提供新策略。

　　

随着全球人口突破80亿大关，气候变化导致的土壤盐渍化正使超过20%的灌溉农田减产。在这种背景下，传统谷物如水稻和小麦的种植局限性日益凸显，而具有"气候韧性作物"之称的小米（Millets）因其耐旱特性重获关注。然而鲜为人知的是，这些生长在贫瘠土地上的作物，其抗逆性可能与一种地壳中含量第二丰富的元素——硅(Si)密切相关。

印度萨塔拉Yashavantrao Chavan科学研究所（国内研究机构）的研究团队在《Plant Science》发表重要成果，通过比较七种小米作物揭示硅吸收的种间差异及其抗盐机制。研究人员发现珍珠粟(Pennisetum glaucum)叶片硅含量达1.69±0.10%，比对照组提高1.41倍，外源硅处理使谷子花序尺寸扩大37%，同时盐胁迫下的丙二醛(MDA)含量降低42%，这些发现为开发新型硅基抗逆肥料奠定理论基础。

研究采用四大关键技术：单根转运实验定量不同小米品种硅运输能力；FE-SEM-EDS联用技术定位硅体分布；分光光度法测定H₂O₂等应激指标；农艺性状数字化分析系统评估生长参数。所有种子材料均来自印度小米研究所(IIMR)的认证种源。

【硅转运能力】单根实验显示珍珠粟硅运输量达8.21ppm，显著高于科多粟(2.41ppm)，运输效率与根系Lsi1/2转运蛋白表达呈正相关。
【农艺性状】外源硅使稗草株高增加23%，叶片数提升19%，生物量累积呈现"双峰型"增长曲线。
【组织分布】硅体主要富集在叶脉表皮细胞，珍珠粟叶片硅体密度达142个/mm²，FE-SEM显示其呈典型"哑铃型"结构。
【盐胁迫缓解】150mM NaCl处理下，硅处理组发芽率提高58%，SOD酶活性增强2.3倍，同时脯氨酸积累量减少67%。

讨论部分指出，硅通过三重机制增强抗逆性：物理屏障（硅体沉积）、生化调节（抗氧化酶激活）和离子稳态（Na⁺/K⁺平衡）。特别值得注意的是，珍珠粟中发现的硅高效转运特性与其原产地土壤高硅含量存在进化关联。该研究不仅首次建立小米硅吸收能力的种间排序，更提出"硅营养指数"可作为育种新指标，对于实现联合国SDG2零饥饿目标具有实践价值。