硅介导的盐胁迫缓解机制：探究外源硅对玉米生长、生理及激素调控的影响

这篇综述探讨了硅（Si）在缓解玉米盐胁迫中的作用机制，通过水培实验比较了耐盐（Iqbal）和盐敏感（Jalal）品种在NaCl胁迫下外源Si（Ca2SiO4）处理对生长参数（如生物量、叶面积）、生理指标（光合效率、膜稳定性MSI）、激素（ABA、JA、SA）及基因表达（如ZmPIP1:1、VP-14）的影响，揭示了Si通过调节离子平衡和激素通路增强耐盐性的潜力，为盐渍化农田的玉米栽培提供理论依据。

　　

硅介导的盐胁迫缓解机制：玉米生长与生理调控

1 引言

土壤盐渍化影响全球20%耕地，NaCl胁迫导致植物渗透失衡、离子毒性和氧化应激。硅（Si）作为地壳第二丰富元素，虽非必需营养，但能通过减少Na⁺吸收、增强膜稳定性（MSI）和调节激素（如ABA、JA）缓解胁迫。然而，其在玉米中的机制研究较少。本研究以耐盐品种Iqbal和盐敏感品种Jalal为模型，探究外源Si（根施或叶面喷施Ca₂SiO₄）对盐胁迫（100 mM NaCl）的调控作用。

2 材料与方法

水培实验中，两品种经NaCl和Si处理后，测定形态（鲜重、根长）、生理（叶绿素SPAD、净光合速率P_n）、激素（HPLC-MS/MS检测ABA、JA、SA）及基因表达（qPCR分析ZmPIP1:1、VPp3等）。数据通过PCA分析揭示关键差异。

3 结果

3.1 形态学响应

盐胁迫显著降低Jalal叶鲜重（59.03%），而Si处理使其恢复至接近对照。Iqbal受影响较小，但Si仍提升根鲜重（p<0.05）。盐胁迫抑制株高和叶面积，Si缓解效果在Jalal更显著。

3.2 生理特性

盐胁迫降低叶绿素（SPAD值下降40%）和膜稳定性（MSI降低至54.36%），Si处理部分恢复。净光合速率（P_n）和气孔导度（G_s）受盐抑制，但Si对G_s无显著改善。

3.3 激素调控

Si单独处理使Iqbal的SA水平翻倍（p<0.05）。盐胁迫显著升高ABA（8倍），而Si+NaCl组合降低ABA含量。JA在Si处理下普遍减少，盐胁迫仅轻微诱导Jalal的JA。

3.4 基因表达

盐胁迫诱导VP-14（ABA合成基因）和VPp3（液泡质子泵）表达3-8倍，Si处理抑制此效应。PM H⁺-ATPase和ZmPIP1:1（水运输）受Si显著激活，提示Si通过促进离子转运和水分平衡缓解胁迫。

3.5 PCA分析

PCA显示两品种聚类分离，Jalal与SPAD值负相关，Iqbal与SA正相关，表明耐盐性差异可能源于光合效率和激素调控的协同作用。

4 讨论与意义

Si通过多重机制缓解盐害：

1. 离子平衡：减少Na⁺转运，增强K⁺吸收；

2. 激素调节：抑制ABA过度积累，维持SA抗逆信号；

3. 基因网络：激活水通道蛋白和质子泵基因，稳定细胞稳态。

   该研究为盐渍土壤玉米种植提供了Si应用的实践依据，并揭示了其跨品种作用的分子基础。