叶面壳聚糖-亚硒酸盐配方对盐胁迫小麦幼苗生长及基因表达调控的影响

《BMC Plant Biology》：Foliar chitosan–selenite formulation improves wheat seedling growth under NaCl irrigation

摘要

背景

盐分通过渗透胁迫、离子毒性、氧化损伤和破坏光合作用限制了小麦的产量。壳聚糖和硒被用作生物刺激素，但将二者结合的配方在小麦中鲜有评估。本研究考察了一种通过壳聚糖与三聚磷酸钠及亚硒酸钠离子凝胶法制备的叶面壳聚糖 - 亚硒酸盐配方（Cs–Se），是否改善用氯化钠溶液浇灌的小麦幼苗生长，以及其响应与光合色素、脯氨酸、壳聚糖在叶片中的分布和胁迫相关基因表达之间的关系。

结果

两个小麦品种（Chamran 和 Mehregan）分别喷施壳聚糖（Cs）、亚硒酸钠（Se）或 Cs–Se，并用 0、150 或 300 mM 氯化钠浇灌。300 mM 氯化钠浇灌降低了两个品种的植物株高及鲜重和干重，而对照植株中的色素含量降低，但在处理植株中除了 Se 处理的 Chamran 植株的叶绿素 b 外，均未降低。Cs–Se 在每个氯化钠水平下均提供了最高的鲜重（在 300 mM 氯化钠下，Chamran 为 0.268 克对比 0.198 克，Mehregan 为 0.208 克对比 0.129 克），但对于株高、SPAD 叶绿素仪值和干重，它通常与 Cs 相当。在 Se 和 Cs–Se 处理植株中，脯氨酸随氯化钠增加而增加。生长性状与色素含量仅呈弱相关（r ≤ 0.30）。异硫氰酸荧光素（FITC）标记的壳聚糖在表皮中产生强荧光，在叶肉中产生较弱荧光。在对照植株中，氯化钠降低了 TaAPX、TaCAT、TaNHX1、TaHKT9-7D 和 TaPXPAO 的转录水平，仅增加了 TaP5CS；而在 300 mM 氯化钠下，与对照植株相比，Se 和 Cs–Se 处理增加了两个品种中 TaCAT、TaNHX1 和 Ta4CL3-6B 的转录水平。

结论

叶面 Cs–Se 改善了氯化钠浇灌下的幼苗生长，最明显的是鲜重。含亚硒酸盐的处理增加了若干基因的转录水平，这些基因据推测参与抗氧化防御、Na?运输、苯丙烷代谢以及（对于 Cs–Se）多胺分解代谢；但未测量其功能后果。FITC 标记的壳聚糖主要位于表皮中，这表明壳聚糖与叶片存在关联，但不代表硒或配方被吸收。需要对该配方进行理化表征和田间研究，以确定其实际应用价值。

背景

盐分通过渗透胁迫、离子毒性、氧化损伤和破坏光合作用限制了小麦的产量。壳聚糖和硒被用作生物刺激素，但将二者结合的配方在小麦中鲜有评估。本研究考察了一种通过壳聚糖与三聚磷酸钠及亚硒酸钠离子凝胶法制备的叶面壳聚糖 - 亚硒酸盐配方（Cs–Se），是否改善用氯化钠溶液浇灌的小麦幼苗生长，以及其响应与光合色素、脯氨酸、壳聚糖在叶片中的分布和胁迫相关基因表达之间的关系。

结果

两个小麦品种（Chamran 和 Mehregan）分别喷施壳聚糖（Cs）、亚硒酸钠（Se）或 Cs–Se，并用 0、150 或 300 mM 氯化钠浇灌。300 mM 氯化钠浇灌降低了两个品种的植物株高及鲜重和干重，而对照植株中的色素内容物降低，但在处理植株中除了 Se 处理的 Chamran 植株的叶绿素 b 外，均未降低。Cs–Se 在每个氯化钠水平下均提供了最高的鲜重（在 300 mM 氯化钠下，Chamran 为 0.268 克对比 0.198 克，Mehregan 为 0.208 克对比 0.129 克），但对于株高、SPAD 叶绿素仪值和干重，它通常与 Cs 相当。在 Se 和 Cs–Se 处理植株中，脯氨酸随氯化钠增加而增加。生长性状与色素含量仅呈弱相关（r ≤ 0.30）。异硫氰酸荧光素（FITC）标记的壳聚糖在表皮中产生强荧光，在叶肉中产生较弱荧光。在对照植株中，氯化钠降低了 TaAPX、TaCAT、TaNHX1、TaHKT9-7D 和 TaPXPAO 的转录水平，仅增加了 TaP5CS；而在 300 mM 氯化钠下，与对照植株相比，Se 和 Cs–Se 处理增加了两个品种中 TaCAT、TaNHX1 和 Ta4CL3-6B 的转录水平。

结论

叶面 Cs–Se 改善了氯化钠浇灌下的幼苗生长，最明显的是鲜重。含亚硒酸盐的处理增加了若干基因的转录水平，这些基因据推测参与抗氧化防御、Na?运输、苯丙烷代谢以及（对于 Cs–Se）多胺分解代谢；但未测量其功能后果。FITC 标记的壳聚糖主要位于表皮中，这表明壳聚糖与叶片存在关联，但不代表硒或配方被吸收。需要对该配方进行理化表征和田间研究，以确定其实际应用价值。