硅酸钾部分缓解盐诱导的黄瓜幼苗生长、光合性能、PSII能量分配和氧化损伤的抑制

《Non-Coding RNA》：Potassium Silicate Partially Alleviates Salt-Induced Inhibition of Growth, Photosynthetic Performance, PSII Energy Partitioning, and Oxidative Injury in Cucumber Seedlings

　　

盐胁迫通过损害根系发育、光合作用、离子稳态和氧化还原平衡而限制黄瓜幼苗的建成。本研究探讨了在水培氯化钠（NaCl）胁迫下，硅酸钾（K₂SiO₃）是否能部分缓解这些反应。研究人员将黄瓜幼苗暴露于六种处理：营养液对照、单独供应1.0 mmol L^?1硅（Si）的K₂SiO₃、75 mmol L^?1 NaCl，以及NaCl与供应0.5、1.0或2.0 mmol L^?1 Si的K₂SiO₃组合。在处理后7 d和14 d评估生长、根系形态、光合色素、气体交换、叶绿素荧光、光系统II（PSII）能量分配、氧化损伤、抗氧化酶活性、渗透调节和离子状态。NaCl显著降低了幼苗生长、根系发育、净光合速率、PSII光化学性能和电子传递，同时增加了叶片钠（Na⁺）、丙二醛积累、非光化学淬灭、非调节能量损失、脯氨酸和可溶性糖。K₂SiO₃部分缓解了这些变化。供应1.0 mmol L^?1 Si的处理在生长、根系活力、光合性能、PSII功能和氧化状态方面产生了最强的综合恢复。在盐胁迫幼苗中，供应2.0 mmol L^?1 Si的处理产生了最低的叶片Na⁺浓度和最高的叶片钾（K⁺）/Na⁺比率，但并未产生最大的生长恢复。这些发现表明光合作用、光化学能量利用、氧化还原状态和离子平衡之间存在协调变化。由于K₂SiO₃同时供应Si和K⁺，结果代表对K₂SiO₃补充的反应，而非Si特异性效应。

盐胁迫是园艺生产中常见的限制因素，在封闭式栽培系统中由于反复灌溉和营养液循环，盐分易在根际累积。氯化钠（NaCl）胁迫会降低水分渗透性，导致钠离子（Na⁺）和氯离子（Cl^?）积累，扰乱养分平衡和细胞代谢，并伴随氧化损伤和光合能力下降。黄瓜（Cucumis sativus L.）幼苗对盐胁迫尤为敏感，苗期常表现为根系发育受限、叶面积减小、生物量积累降低和水分吸收受阻。以往研究多集中于单一响应过程，如根系吸水、抗氧化酶、矿质营养或光合速率，较少同时考察这些过程；特别是光系统II（PSII）能量分配与生长恢复、氧化损伤、渗透调节及钠钾平衡在不同硅水平下的关联尚未充分阐明。由于硅可能通过多种机制协同作用，有必要开展综合研究。研究人员假设中等浓度的硅酸钾（K₂SiO₃）补充能产生比最高浓度更强的整体缓解效应。

研究人员在水培条件下以黄瓜品种‘Jinyou 35’为材料，设置六个处理：营养液对照（CK）、单独供应1.0 mmol L^?1硅（Si）的K₂SiO₃（Si1）、75 mmol L^?1 NaCl（NaCl）、以及NaCl分别加0.5（NaCl+Si0.5）、1.0（NaCl+Si1）、2.0（NaCl+Si2） mmol L^?1 Si的K₂SiO₃。实验在哈尔滨大学温室进行，每处理每时间点8个生物学重复，处理后7 d和14 d测定生长、根系形态、光合色素、气体交换、叶绿素荧光、PSII能量分配、氧化损伤、抗氧化酶活性、渗透调节物质、离子含量、根系活力和营养元素等指标。主要技术包括水培系统、