冷等离子体预处理增强波斯皂荚种子萌发及耐盐性的机制研究

本研究针对波斯皂荚(Prosopis koelziana)幼苗耐盐性差的问题，创新性地采用冷等离子体(cold plasma)技术进行种子预处理。通过8分钟等离子体处理使种子在100/200 mM NaCl胁迫下的萌发率分别提升至100%和68%，显著降低膜脂过氧化(MDA)水平(35-50%)，并调控CAT/APX/GPX-PPO抗氧化酶系统。该研究为干旱区植被恢复提供了新型物理处理策略。

　　

在伊朗等干旱地区，土壤盐渍化正严重威胁着波斯皂荚(Prosopis koelziana)的生存——这种豆科植物虽能改良贫瘠土壤，但其幼苗对盐分异常敏感。传统化学处理存在环境污染风险，而物理处理方法又鲜有突破。来自伊朗克尔曼沙希德·巴霍纳尔大学生物学系（Department of Biology, Faculty of Sciences, Shahid Bahonar University of Kerman）的Zahra Mousavi Shahabi团队在《Scientific Reports》发表的研究，开创性地将冷等离子体技术应用于种子预处理，揭示了这种非热物理方法增强植物耐盐性的多重机制。

研究人员采用自制介质阻挡放电(DBD)装置，以空气为处理气体，在10V电压下对种子进行6-10分钟等离子体处理。通过测定不同盐浓度(100/200 mM NaCl)下的萌发率、幼苗生物量、膜脂过氧化指标(MDA)，结合光合色素、渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖)及抗氧化酶(CAT/APX/GPX/PPO)活性分析，系统评估了处理效果。来自伊朗卢特沙漠边缘的野生种子（标本号MIR-4752）为实验提供了可靠材料。

Germination percentage
8分钟等离子体处理使正常条件下的萌发率提升56%，在100/200 mM盐胁迫下更实现2-3倍增长（表1）。这种"剂量效应"在10分钟处理时出现反转，暗示存在最佳处理窗口。

Seedling growth
等离子体预处理显著增加幼苗鲜重，8分钟处理组在200 mM盐胁迫下仍保持2.91g/株的生物量（表2）。

直观显示处理组在盐胁迫下仍保持旺盛的根系发育。

Peroxidation of membrane lipids
8分钟处理使100/200 mM盐胁迫下的MDA含量分别降低37%和50%（图2），表明等离子体通过减轻氧化损伤维护膜完整性。这种保护作用与抗氧化酶系统的激活密切相关。

Soluble sugars content
盐胁迫导致可溶性糖减少70%，而8分钟等离子体处理使其恢复5倍（图3）。这种渗透调节能力的增强为植物应对水分胁迫提供了关键保障。

Antioxidant enzymes activity
研究揭示了等离子体的"双向调控"特性：在提升CAT、APX、GPX活性的同时抑制PPO（图6）。这种精准调控避免了抗氧化系统过度激活带来的能量损耗。

该研究证实冷等离子体预处理通过三重机制增强耐盐性：①物理改性种子表面促进水合作用；②激活抗氧化防御系统（CAT/APX/GPX）；③重建离子稳态（降低根部Na⁺积累）。这种无需化学试剂的绿色技术，为干旱区生态修复提供了新思路——既能提升波斯皂荚在盐渍化生境的定植成功率，又避免了转基因或化学处理的环境风险。随着全球土壤盐渍化加剧，这项技术在作物抗逆育种领域同样具有广阔应用前景。