外源亚精胺和CaSPDS基因通过维持活性氧稳态和光合功能调节辣椒幼苗的耐盐性

《BMC Plant Biology》：Exogenous spermidine and the CaSPDS gene regulate salt tolerance by maintaining ROS homeostasis and photosynthetic function in pepper seedlings

　　

摘要

背景

盐胁迫通过破坏渗透平衡、损伤光合系统以及诱导活性氧（ROS）过度积累，严重抑制辣椒（Capsicum annuum L.）的生长和产量。亚精胺（Spd）是一种重要的多胺类物质，在植物逆境适应中发挥关键作用；然而，亚精胺介导的辣椒耐盐性的生理和分子机制尚未得到充分阐明。本研究探讨了外源亚精胺对辣椒幼苗耐盐性的影响，并进一步考察了多胺合成基因CaSPDS在盐胁迫响应中的功能。

结果

盐胁迫显著抑制辣椒幼苗生长，降低相对含水量、叶绿素含量、Fv/Fm及光合气体交换参数，并增加相对电导率（REC）、丙二醛（MDA）含量、H₂O₂和O₂·^?积累以及抗氧化酶活性。外源施用的亚精胺通过改善膜稳定性、维持光合性能、减少ROS积累以及调节抗氧化防御反应，显著缓解了上述不利影响。亚精胺处理还减少了脯氨酸和可溶性糖的过度积累，同时恢复了盐胁迫下的可溶性蛋白含量。表达分析表明，盐胁迫强烈诱导多胺合成相关基因的表达，尤其是CaSPDS和CaSPMS，而外源亚精胺进一步增强了CaSPMS的表达。此外，通过病毒诱导的基因沉默（VIGS）沉默CaSPDS后，在盐胁迫下表现出更严重的萎蔫、更高的REC和MDA含量、更低的相对含水量以及ROS相关基因表达量的增加，证实了CaSPDS在耐盐性中的重要作用。

结论

外源亚精胺通过维持ROS稳态、保护膜完整性和光合能力，以及调节渗透调节和抗氧化防御，增强辣椒幼苗的耐盐性。CaSPDS也在辣椒的耐盐性和氧化还原平衡中发挥关键作用。这些结果表明CaSPDS与亚精胺功能之间存在密切联系。