锌对盐碱胁迫下水稻水分运输的改善作用及其生理机制研究

本研究揭示了锌（Zn）在缓解盐碱（saline-sodic）胁迫下水稻（Oryza sativa L.）水分运输障碍中的关键作用。通过水培实验发现，外源锌（2 μmol L-1）显著降低叶片和根系Na+/K+比及丙二醛（MDA）含量，上调质膜水通道蛋白（OsPIPs）基因表达，促进根系生长素（IAA）合成，从而增强根系水力导度（RHC）和蒸腾速率（Tr）。研究为盐碱地水稻高产栽培提供了理论依据。

　　

1 引言

盐碱胁迫通过高pH值和高Na⁺浓度双重机制抑制水稻生长。东北地区盐碱化土壤导致水稻吸收Zn²⁺受阻，引发离子毒性和生理性缺水。本研究选用"长白9号"和"通禾899"两个品种，设置对照（CT）、单锌处理（Z）、盐碱处理（S）及锌盐联合处理（Z+S），探究锌对水稻水分运输的调控机制。

2 材料与方法

实验采用NaCl:Na₂SO₄:Na₂CO₃:NaHCO₃=1:9:1:9模拟盐碱胁迫（50 mmol L^-1，pH 8.5）。通过火焰光度计测定Na⁺/K⁺含量，硫代巴比妥酸法检测MDA，Li-6400光合仪测定气体交换参数，并利用HgCl₂抑制剂验证水通道蛋白功能。qPCR分析OsPIP1;1、OsPIP2;2等基因表达。

3 结果

3.1 锌改善盐碱胁迫下水稻生长状态

盐碱处理使水稻株高降低35%，叶片黄化率增加2.8倍。锌处理使"长白9号"叶片自由水含量（FWC）提升21.6%，净光合速率（Pn）恢复至对照的89%。

3.2 离子平衡与膜稳定性

锌使"通禾899"根系Na⁺含量降低38.4%，K⁺含量增加104%，REL值下降8.5%。Cu²⁺含量提升激活超氧化物歧化酶（SOD），减少ROS积累。

3.3 根系形态与水分吸收

锌处理使根系总长度（RL）增加47%，表面积极（RS）扩大62%。水通道蛋白抑制剂HgCl₂使蒸腾速率降低58%，而DTT处理可部分恢复。OsPIP2;4基因表达量在锌处理下上调3.1倍。

3.4 植物激素调控

锌使根系IAA含量提升2.3倍，促进侧根发生；ABA含量降低31%，缓解气孔关闭。结构方程模型显示Zn通过IAA-ABA通路间接调控气孔导度（gs）。

4 讨论

锌通过三重机制改善水分运输：

1. 1.

   离子稳态：竞争性抑制Na⁺通道，激活H⁺-ATPase泵出Na⁺

2. 2.

   渗透调节：降低根木质部渗透势（RXOP）至-0.38 MPa，促进水分吸收

3. 3.

   激素网络：IAA/ABA比值变化协调根系发育与气孔开闭

5 结论

锌通过调控OsPIPs水通道、优化离子平衡及重构激素网络，使盐碱地水稻水分利用效率提升42%。该发现为开发锌基盐碱地改良剂提供了分子靶点。