植物生长调节剂缓解盐胁迫对Sesuvium verrucosum种子萌发和幼苗生长的机制研究

《Plant Growth Regulation》：The impact of growth regulators on Sesuvium verrucosum seedling germination and growth in saline environments

本研究针对盐渍化土壤严重制约植物萌发和农业生产的全球性问题，以兼性盐生植物Sesuvium verrucosum Raf.为材料，探究了四种植物生长调节剂（GA3、IBA、SA、KIN）在不同盐浓度（4.5和8.7 dS m?1）下对其种子萌发和幼苗生长的调控效应。研究发现，外源施加生长调节剂，尤其是15 mg L?1的水杨酸(SA)，能显著提升种子发芽率、缩短平均发芽时间、促进幼苗生物量积累，有效缓解盐胁迫抑制。该研究为利用植物生长调节剂增强盐生植物在盐渍土壤中的定植能力提供了可靠技术方案，对盐渍土壤的生物修复和农业可持续利用具有重要意义。

　　

在全球范围内，土壤盐渍化已成为制约农业生产和生态恢复的重要环境因素。据统计，约有十亿公顷土地受到盐渍化影响，其中三分之一为灌溉农业区。高盐环境会引发渗透胁迫和离子毒害，严重抑制种子萌发和幼苗建成，成为植物在盐渍环境中成功定植的“瓶颈”。面对这一挑战，利用盐生植物进行土壤修复被认为是一种有效的生物策略。在众多盐生植物中，生长于热带和亚热带地区的兼性盐生植物——Sesuvium verrucosum Raf. 表现出卓越的耐盐性，能在超过200 mM NaCl的环境中正常生长，并通过将有毒离子区隔化于液泡中，展现出极高的脱盐潜力。然而，即便是这类耐盐物种，其种子萌发和幼苗出土阶段也对盐胁迫极为敏感。因此，如何突破萌发关，促进其在盐渍地上的快速建植，成为科研人员关注的焦点。

为此，研究人员在《Plant Growth Regulation》上发表论文，探讨了通过外源施加植物生长调节剂来提升S. verrucosum耐盐性的可行性。研究团队选取了四种作用机制互补的植物生长调节剂：赤霉素(GA₃)、吲哚丁酸(IBA)、水杨酸(SA)和激动素(KIN)。他们假设，这些调节剂能够通过不同的生理途径缓解盐胁迫对种子萌发的抑制，并以SA的效果最为显著。

为验证这一假设，研究在墨西哥米却肯州的Villamar市进行，选取了两块不同盐度的田地（电导率EC分别为4.5 dS m^?1和8.7 dS m^?1）。种子在播种前分别用5、10、15 mg L^?1的上述植物生长调节剂溶液浸泡24小时。随后，研究人员在30天的发芽期内，每日监测并记录发芽情况，并在实验结束时测量幼苗的胚轴长、根长、鲜重和干重。

研究所用的主要关键技术方法包括：

本研究采用了田间试验方法，在两种不同盐度的自然土壤中进行。种子经不同浓度植物生长调节剂浸泡预处理后播种，通过每日观察记录发芽数量（以胚根突破种皮≥2 mm为标准），并运用一系列发芽指标（发芽率、平均发芽时间、发芽能量等）进行量化评估。幼苗生长指标则通过游标卡尺和精密天平测量，数据经过正态性检验和方差分析或非参数检验进行统计学分析。

研究结果

植物生长调节剂对种子萌发的影响

在所有测试的植物生长调节剂中，SA表现出最强的促进发芽效果，其次是KIN、GA₃和IBA，且15 mg L^?1为所有调节剂的最适浓度。在中等盐度（EC = 4.5 dS m^?1）下，SA (15 mg L^?1)处理使发芽率较对照提高了48.43%，平均发芽时间缩短了16.3天。即使在高盐（EC = 8.7 dS m^?1）条件下，SA处理仍使发芽率提高136.2%，并显著缩短发芽时间。其他调节剂也显示出浓度依赖性的促进作用，但效果均不及SA。

植物生长调节剂对幼苗生长的促进

幼苗生长指标的结果与发芽指标一致。在中等盐度下，SA (15 mg L^?1)处理使幼苗的胚轴长度、根长、鲜重和干重相较于对照分别增加了63.39%、63.31%、63.4%和66.17%。KIN处理的效果次之。在高盐环境下，所有调节剂的效果均有所下降，但效力排序保持不变（SA > KIN > GA₃> IBA），SA处理依然能显著改善幼苗生长。

研究结论与意义

本研究表明，外源施加植物生长调节剂，特别是15 mg L^?1的水杨酸(SA)，是增强Sesuvium verrucosum种子在盐胁迫下萌发和幼苗生长的有效化学策略。SA的卓越功效可能源于其多重作用机制：在激素水平上，SA通过调节GA₃/ABA比例，创造利于萌发的内部环境；在细胞信号层面，SA通过抑制过氧化氢酶活性，积累的H₂O₂作为信号分子促进休眠破除；在组织水平上，SA能促进钠离子在种皮中积累，形成“牺牲”机制，保护胚胎免受离子毒害。

该研究不仅为利用植物生长调节剂提升盐生植物在盐渍地的建植成功率提供了具体方案和理论依据，也展示了植物生长调节剂在应对非生物胁迫、推动盐渍化土地农业利用方面的巨大潜力。研究结果对利用S. verrucosum等盐生植物进行盐渍土壤的植物修复和生态恢复具有重要的实践指导价值。