百合在盐旱复合胁迫下的光合性能与养分吸收调控机制研究

《Horticulture, Environment, and Biotechnology》：Photosynthetic performance and nutrient uptake of Lilium under salinity and drought stress

本研究针对盐分与干旱复合胁迫对百合(LA Hybrid 'Serrada')生理机制的协同影响展开系统研究。通过设置4个体积含水量(VWC: 0.25-0.55 m3·m-3)和3个NaCl浓度(0-400 mM)的交互处理，发现高VWC可缓解基质电导率(EC)上升和Na+/K+比例失衡，维持PSII最大量子产量(Fv/Fm)和净光合速率(An)。复合胁迫导致非光化学淬灭(NPQ)升高32.7%， bulb干重降低93.5%。研究为观赏球根植物的抗逆栽培提供了理论依据。

　　

随着气候变化加剧，干旱和盐渍化已成为限制作物生产力的两大主要非生物胁迫因素。在温室花卉生产体系中，由于灌溉管理不当、排水受限或使用含盐水源，根区经常同时出现水分亏缺和盐分积累现象，形成独特的盐旱复合胁迫环境。这种复合胁迫会通过渗透胁迫和离子毒性的协同作用，对植物光合机构、养分吸收和生物量分配产生较单一胁迫更为严重的负面影响。百合作为重要的观赏球根植物，其切花品质和鳞茎发育高度依赖光合产物的高效分配，然而现有研究多集中于单一胁迫条件，对复合胁迫下其生理响应机制的认识仍存在空白。

为揭示百合对盐旱复合胁迫的适应机制，首尔大学的研究团队在《Horticulture, Environment, and Biotechnology》发表了最新成果。研究采用完全随机区组设计，通过自动化灌溉系统精确控制基质体积含水量(VWC)，结合每周NaCl溶液灌施，系统监测了基质理化性质、光合参数、离子平衡和生长指标的变化。关键技术包括：利用频率域反射土壤湿度传感器实现VWC精准调控；通过便携式光合作用系统(LI-6400XT)测定光响应曲线；采用叶绿素荧光仪(LI-600PF)量化PSII量子产量(ΦPSII)和非光化学淬灭(NPQ)；借助ICP-MS技术分析叶片Na⁺/K⁺离子浓度。

化学性质变化表明低VWC(0.25 m³·m^-3)与高盐(400 mM NaCl)组合使基质pH从5.8降至4.6，EC值达25.1 dS·m^-1，较初始值升高5倍。高VWC(0.55 m³·m^-3)即使在高盐条件下也能将EC维持在10 dS·m^-1以下，证实水分 availability 对盐分累积的缓冲作用。

植株生长特性显示复合胁迫使株高降低50%，SPAD值下降约50%。在0.25 m³·m^-3VWC与400 mM NaCl处理下，叶片面积减少至对照的41%，死亡率达66.7%。鳞茎干重从对照的32.5 g锐减至2.1 g，证明储藏器官对胁迫尤为敏感。

开花特性方面，复合胁迫使开花延迟6天，花蕾数量减少38%，花径缩小36%。这表明生殖发育过程对源-库关系的破坏具有高度敏感性。

光合性能与叶绿素荧光数据显示，气孔导度(g_s)在复合胁迫下降低82.3%，NPQ升高32.7%，而F_v/F_m保持0.77-0.82的稳定范围。说明光合抑制主要源于气孔限制和光保护机制的能量耗散，而非PSII结构的永久性损伤。

离子平衡分析揭示叶片Na⁺浓度在严重胁迫下升高至391.2 μg·L^-1，K⁺浓度降低45.5%，Na⁺/K⁺比从0.1升至1.3。相关性分析显示该比值与NPQ呈正相关(r=0.81)，与ΦPSII呈负相关(r>-0.70)，证实离子稳态失衡是光合抑制的关键诱因。

研究结论强调盐旱复合胁迫对百合的伤害具有协同增强效应：干旱引起的蒸腾减弱加剧根际盐分浓缩，而盐分渗透胁迫又模拟并放大了干旱效应。维持基质VWC在易利用水范围(0.45-0.55 m³·m^-3)可通过稳定离子平衡和光系统功能，显著缓解胁迫负面影响。该研究为制定观赏球根植物的精准灌溉与盐分管理策略提供了生理学依据，对保障干旱盐渍区百合产业可持续发展具有重要实践价值。