在柴达木盐碱化土壤中，五种牧用豌豆（Pisum sativum L.）品种在幼苗期对盐碱胁迫的根系生理、生化及非靶向代谢组学响应

《BMC Plant Biology》：Root physiological, biochemical and untargeted metabolomic responses of five forage pea (Pisum sativum L.) varieties at seedling stage to saline-alkali stress in Qaidam salinized soil

　　

摘要

柴达木盆地的土壤盐碱化是一种严重的非生物胁迫，会限制紫花豌豆（Pisum sativum L.）的生长、发育和产量。本研究在柴达木盆地自然盐碱化的田间条件下，对五个紫花豌豆基因型进行了评估（平均电导率4.5–7.0 dS·m?1，总盐含量2.37 g·kg?1）。由于没有非盐碱对照组，我们的分析主要关注的是不同基因型在盐碱土壤下的形态、生理和代谢特征差异，而非探讨因果性的胁迫响应关系。通过结合形态表型分析、生理生化检测以及无目标代谢组学分析，我们系统比较了这五个基因型的生长表现及根系代谢特征。研究发现，五个基因型在耐盐碱相关特征上存在显著差异（P?＜?0.05）。经过对多个性状（株高、根长、侧根数量以及出苗率）的综合评估，青健1号和定湾8号被认定为在盐碱条件下表现较好的基因型，其中GH8在株高（12.50?±?0.90 cm）和根长（11.80?±?1.30 cm）方面表现最佳。相反，草原7号和草原23号则属于适应性较差的基因型，GH23的株高（5.40?±?0.50 cm）和根长（4.00?±?0.80 cm）均最短，表明其生长受到严重抑制。在生理层面，GH8和GH12的2,2’-偶氮双-(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)（ABTS）自由基清除能力最强；GH8的可溶性蛋白、可溶性糖及脯氨酸含量也最高（脯氨酸：250.0 μg·g?1）；而GH1和GH8的丙二醛积累量最低。无目标代谢组学分析共鉴定出5,193种非冗余代谢物，其中氨基酸及其衍生物占核心类别的31.25%。不同基因型之间共有75种差异显著的代谢物。根长、侧根数量、过氧化氢酶活性、可溶性糖含量以及次生代谢物的积累程度，被确定为评估盐碱条件下基因型表现的关键指标。本研究通过对柴达木盆地自然盐碱化土壤中生长的紫花豌豆基因型进行多性状比较分析，揭示了导致基因型差异的生理和代谢机制，为高海拔盐碱地区耐盐品种的选育提供了理论依据。