叶面硒酸钠施用对亚麻产量、硒强化及分子调控的影响

《BMC Plant Biology》：Transcriptomic, proteomic, and physiological comparative analyses of foliar selenium application in flax

　　

摘要

背景

亚麻（Linum usitatissimum L.）因其富含不饱和脂肪酸和生物活性化合物而越来越受到重视，被视为一种营养价值高的油料作物。叶面施用硒（Se）为作物硒强化提供了一种有前景的策略，但其对亚麻生产力、种子营养质量及分子调控的综合影响尚未得到充分研究。本研究评估了亚麻在不同叶面硒酸钠（Na₂SeO₃）施用量下的农艺、生理、生化、转录组学和蛋白质组学响应。

结果

每年情况下，50?g?ha^?1的Na₂SeO₃处理（T3）均产生了最高的种子产量，相比仅喷水的对照组（CK），种子产量增加了8.74–9.91%，主要得益于每株植物的蒴果数量和每个蒴果中的种子数量增加。T3通过提高净光合速率（Pn）和气孔导度（Gs），同时将细胞间二氧化碳浓度（Ci）降低了24.54%，从而改善了光合作用性能。在种子抗氧化特性方面，T3显示出了最高的超氧化物歧化酶（SOD）活性和最低的丙二醛（MDA）含量。种子中的硒含量随着Na₂SeO₃施用量的增加而提高，在T5处理下达到CK的21.96倍；同时，T3使亚油酸和亚麻酸含量分别增加了18.51%和4.85%。对CK和T3种子的转录组学分析共鉴定了5,203个差异表达基因（DEGs），其中2,523个上调基因，2,680个下调基因，主要涉及光合作用和碳代谢、氧化还原相关过程、硒相关代谢以及脂质和脂肪酸代谢。4D无标记蛋白质组学分析共鉴定了76个差异表达蛋白（DEPs），包括23个上调蛋白和53个下调蛋白，主要与抗氧化和解毒反应、光合作用和能量代谢以及脂质代谢有关。综合转录组学和蛋白质组学分析显示，差异表达基因与差异表达蛋白之间的重叠较少，仅有8对基因-蛋白质在转录和蛋白质水平上都发生了显著变化。

结论

叶面施用Na₂SeO₃以剂量依赖的方式改善了亚麻的产量、硒强化效果、种子抗氧化状态和脂肪酸质量，其中T3处理表现出最 favorable 的整体效果。综合转录组学和蛋白质组学分析将这种响应归因于碳代谢、氧化还原调节、硒相关代谢、脂质代谢以及种子发育的变化。这些发现为合理优化叶面Na₂SeO₃施用量以提升亚麻的硒强化效果和种子营养质量提供了依据。