褪黑素与24-表油菜素内酯对紫花苜蓿幼苗盐胁迫耐受性的协同效应

《BMC Plant Biology》：Synergistic effects of melatonin and 24-epibrassinolide on salt stress tolerance in Medicago sativa (Alfalfa) seedlings

　　

摘要

背景

土壤盐分会通过抑制生长、破坏根系结构以及加剧氧化、渗透和膜损伤，严重阻碍紫花苜蓿（Medicago sativa L.）的早期生长。本研究旨在探讨两种植物生长调节剂——褪黑素（MT）和24-表油菜素内酯（EBL）——单独及联合使用对在沿海盐碱土中生长的紫花苜蓿幼苗耐盐性的影响。

结果

单独使用时，EBL主要有助于恢复与生长相关的结构特征，其中最佳剂量为300 μg L^??1，该剂量可使植株高度相比盐胁迫处理组增加41.09%，总生物量增加37.56%，根系生物量增加55.33%。此外，300 μg L^??1的EBL还能显著改善根系结构参数：主根长度增加28.43%，总根长增加60.35%，根系表面积增加56.20%，根尖数量增加62.04%。而褪黑素则更有效地减轻胁迫损伤并增强抗氧化能力，150 μmol L^??1的褪黑素可使根/叶中的丙二醛含量分别降低51.86%/44.22%，根/叶膜通透性降低44.63%/44.78%，根/叶脯氨酸含量降低43.31%/46.78%。另外，100 μmol L^??1的褪黑素可提高根系超氧化物歧化酶活性43.16%，150 μmol L^??1的褪黑素可提高根系过氧化氢酶活性53.03%。褪黑素和EBL的效果通常呈现剂量依赖性，但某些特征的恢复在中等剂量时达到峰值。两者联合使用可在生长、根系结构、抗氧化、渗透和膜稳定性等方面带来最显著的恢复效果。多元分析表明，M100E300处理组（100 μmol L^??1褪黑素和300 μg L^??1EBL）处理的植株与对照组的相似度最高。双因素方差分析证实，褪黑素和EBL在所有测量指标上均具有显著的主效应，而二者之间的交互作用仅在部分生物量、根系结构、抗氧化、渗透和膜损伤相关指标上显著。

结论

褪黑素和EBL共同提升了紫花苜蓿幼苗的耐盐性，但两者的作用机制有所不同。EBL主要有助于促进生长恢复和根系结构重建，而褪黑素则更有利于维持氧化还原平衡、调节渗透压及增强膜稳定性。只有那些存在显著褪黑素×EBL交互作用的特征才被视为受两者交互作用影响的响应，其他协同改善效果则可视为加性或互补作用。这些研究结果表明，联合使用褪黑素和EBL可能有助于改善在盐碱土中紫花苜蓿幼苗的存活率。

图形摘要