盐胁迫下杂交景天超微弱发光与能量代谢的耦合关系及其ROS调控机制

《Journal of Crop Health》：Coupling Relationship Between Ultra-weak Luminescence and Energy Metabolism and Its ROS Regulation Mechanism in Sedum hybridum Under Salt Stress

　　

摘要

生物超微弱发光（UWL）的激发机制长期以来在活性氧（ROS）介导的生物化学途径与能量代谢依赖的生物物理途径之间陷入争议，而兼性CAM景天属植物在盐胁迫下的UWL调控机制仍知之甚少，这限制了UWL作为非破坏性工具用于植物胁迫抗性评价的应用。本研究以中华景天（S. hybridum）为材料，进行0.8% NaCl盐胁迫处理，联合外源H₂O₂（ROS供体）和C₇H₅O₂Na（·OH选择性清除剂）调控，探究盐胁迫下UWL和腺苷酸能量代谢的动态变化及其相关性。研究发现，盐胁迫导致S. hybridum的UWL强度随时间显著下降，同时伴随细胞能量稳态的严重失调。外源H₂O₂显著加剧了盐胁迫引起的UWL衰减和能量亏缺，而C₇H₅O₂Na则全程缓解能量亏缺，并在中后期减缓UWL下降，维持了相对较高的能量负荷水平。相关性分析表明，UWL强度与细胞能量负荷和ATP含量呈正相关（P < 0.01），与ADP和AMP含量呈负相关。本研究阐明了ROS在盐胁迫下作为UWL的上游间接调节因子发挥作用，而细胞能量稳态与UWL强度紧密耦合。该工作调和了UWL激发的两个长期争议假说，填补了兼性CAM植物UWL响应机制的研究空白，并证实UWL可作为景天属植物耐盐性评价的新型非破坏性指标，为盐碱地生态恢复植物的筛选提供了理论支持。