水胁迫条件下褐藻提取物对玉米生长的调控效应及生理机制研究

本研究针对干旱胁迫导致玉米减产这一全球性农业难题，创新性地采用微波辅助提取法（MAE）从褐藻Padina pavonica中制备生物刺激素（AEPp）。通过设置3种水分梯度（80%/60%/40% FC）和5种提取物浓度（0-2.5% V/V），系统评估了AEPp对玉米光合色素、抗氧化酶（SOD/CAT/POD）、渗透调节物质（脯氨酸/可溶性糖）及矿质元素（K/Ca/Mg）的影响。研究发现2% AEPp能显著缓解中度干旱（60% FC）导致的相对含水量（RWC）下降，使SWD条件下钾含量提升25.24%，为干旱区农业提供了新型生物解决方案。

　　

随着全球气候变化加剧，干旱已成为威胁粮食安全的首要环境胁迫因素。作为世界三大主粮之一的玉米（Zea mays L.），其产量在过去几十年因干旱已下降40%，预计全球气温每升高1°C还将继续减产10-25%。干旱胁迫会引发植物体内活性氧（ROS）爆发、光合系统损伤以及矿质营养吸收障碍，传统应对措施如增加化肥施用又会带来环境污染。在此背景下，瓦利阿斯尔大学拉夫桑詹分校（Vali-e-Asr University of Rafsanjan）农业学院遗传与植物生产系的Farnaz Alasvandyari等研究人员在《Algal Research》发表论文，探索了波斯湾特有褐藻Padina pavonica提取物（AE_Pp）对玉米抗旱性的调控机制。

研究采用微波辅助提取（MAE）这一绿色技术优化藻类活性成分获取工艺，通过设置无胁迫（80% FC）、中度干旱（60% FC）和重度干旱（40% FC）三个水分梯度，结合0-2.5%五梯度AE_Pp叶面喷施，系统监测了玉米形态生理指标变化。

Collection and preparation of seaweed powder
从波斯湾潮间带采集的P. pavonica经微波消化法提取，确定2%浓度提取物生物活性最佳。

Changes in maize plants' growth
数据显示，重度干旱（SWD）使未处理组株高降低46.6%，而2% AE_Pp处理使中度干旱（MWD）下植株保持近似无胁迫组的相对含水量（RWC）。虽然地上部生物量在SWD下仍比无胁迫组低46.6%，但AE_Pp处理显著提升了矿质元素吸收，其中SWD条件下钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）含量分别增加25.24%、17.4%和6.86%。

Conclusion
研究发现AE_Pp含有的植物激素和微量元素能部分缓解干旱伤害：①维持叶绿素a/b稳定性，但无法完全恢复至无胁迫水平；②使中度干旱下超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性提升；③诱导渗透调节物质积累，重度干旱下可溶性糖含量较无胁迫组增加52.76%。虽然未能完全抵消干旱导致的生长抑制，但2% AE_Pp通过多重生理通路协同作用，为缺水地区玉米栽培提供了经济可行的生物强化方案。

该研究的创新性在于首次将MAE技术应用于波斯湾褐藻提取，并阐明其通过"抗氧化防御-渗透调节-营养平衡"三位一体机制增强玉米抗旱性。未来研究可进一步解析AE_Pp中特定生物活性成分（如细胞分裂素、甜菜碱）的分子作用靶点，为开发新一代藻源抗旱制剂奠定基础。