《Scientia Horticulturae》：Chitosan enhances saline-alkali tolerance in apple rootstock
‘Qingzhen 1’ through regulation of antioxidant defense and ion-hormone homeostasis
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本研究针对盐碱胁迫严重制约苹果产业可持续发展的问题，系统探究了外源壳聚糖（CTS）对苹果砧木‘青砧1号’耐盐碱性的调控机制。研究发现，200 mg·L?1CTS通过激活褪黑素（MT）通路，协同调控光合性能、抗氧化防御、离子稳态及激素平衡，显著缓解盐碱胁迫引起的叶片萎蔫、膜脂过氧化及光合抑制。该研究为CTS在果树抗逆栽培中的应用提供了理论依据和技术支撑。
随着气候变化加剧、水资源短缺和土壤次生盐渍化日益严重，盐碱胁迫已成为制约苹果产业可持续发展的关键因素。苹果作为全球最具经济价值的温带果树之一，其砧木的耐盐碱性直接决定嫁接树的整体抗逆性。盐碱胁迫通过引发离子毒害、渗透失衡、活性氧过度积累和激素紊乱等多重机制，严重抑制苹果砧木的生长和生理代谢。因此，探索绿色高效的盐碱胁迫缓解策略，对保障苹果产业高质量发展具有重要意义。
近期发表于《Scientia Horticulturae》的一项研究，以我国自主选育的苹果砧木‘青砧1号’为材料，系统解析了外源壳聚糖（CTS）增强其耐盐碱性的生理与分子机制。研究人员通过设置对照（CK）、单独CTS处理、盐碱胁迫（SA）及盐碱胁迫加CTS（S+C）四组处理，发现200 mg·L?1CTS能显著缓解盐碱胁迫引起的叶片失绿萎蔫，保护叶肉和气孔结构，提升叶绿素含量和光系统II（PSII）活性。进一步分析表明，CTS通过激活超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶活性，强化抗坏血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）循环，有效清除过量活性氧（ROS）；同时促进Na+外排和K+吸收，维持Na+/K+稳态，并调控生长素（IAA）、赤霉素（GA）、玉米素（ZE）和脱落酸（ABA）等激素水平，优化内源激素平衡。尤为重要的是，CTS显著上调了褪黑素合成关键基因（MdTDC1、MdT5H4、MdAANAT2、MdASMT1/HIOMT），促进MT积累，从而强化ROS清除与激素-MT交叉对话。
本研究整合了表型观察、叶片组织结构显微分析、光合参数测定、抗氧化指标检测、离子含量分析、内源激素与褪黑素定量以及实时荧光定量PCR（qRT-PCR）等关键技术方法。所有实验均以甘肃农业大学园艺学院提供的‘青砧1号’幼苗为材料，在严格控制的光照、温度和湿度条件下进行。
3.1. 外源CTS对盐碱胁迫下‘青砧1号’表型的影响
盐碱胁迫导致幼苗叶片边缘失绿、萎蔫且部分落叶，而外源CTS处理仅在下部叶片出现轻微失绿，植株整体长势明显改善。
3.2. 外源CTS对‘青砧1号’叶肉组织结构的影响
CTS处理下栅栏细胞排列整齐，海绵组织致密；盐碱胁迫则导致叶肉厚度减少、细胞间隙扩大，而S+C处理显著恢复叶肉结构的完整性。
3.3. 外源CTS对‘青砧1号’叶片气孔特征的影响
盐碱胁迫下多数气孔关闭，CTS处理使气孔形态改善并部分重新开放，但开度仍小于对照。
3.4. 外源CTS对‘青砧1号’光合能力的影响
CTS显著提高叶绿素a、b和类胡萝卜素含量，上调光信号基因MdHY5，增强净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和Rubisco活性，缓解PSII光抑制。
3.5. 外源CTS对盐碱胁迫下‘青砧1号’叶片渗透调节物质的影响
CTS降低相对电导率（REC）和丙二醛（MDA）含量，提高脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）和可溶性蛋白（SP）积累，增强膜稳定性。
3.6. 外源CTS对‘青砧1号’H?O?、O??含量及抗氧化酶活性的影响
CTS显著降低H?O?和O??积累，提升SOD、POD、CAT活性，并上调MdSOD和MdPOD基因表达。
3.7. 外源CTS对‘青砧1号’AsA-GSH循环的影响
CTS增强抗坏血酸过氧化物酶（APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）活性，促进AsA和GSH再生，维持氧化还原稳态。
3.8. 外源CTS对‘青砧1号’叶片Na?、K?离子含量的影响
CTS通过上调MdSOS1、MdNHX1等基因，促进Na?外排和区隔化，同时增强K?吸收，显著降低Na?/K?比。
3.9. 外源CTS对盐碱胁迫下‘青砧1号’内源激素的影响
CTS提高IAA、GA、ZE和ABA含量，调控MdIAA3、MdARF8、MdNCED2等基因表达，优化激素信号网络。
3.10. 外源CTS对‘青砧1号’褪黑素含量及其生物合成途径的影响
CTS协同上调褪黑素合成通路关键基因，促进MT积累，增强ROS清除与激素互作。
3.11. 相关性分析
光合参数、抗氧化代谢、离子稳态与激素平衡间存在显著相关性，CTS处理通过多靶点协同调控增强耐盐碱性。
3.12. 主成分分析（PCA）
PC1和PC2累计贡献率达97.4%，S+C处理在PC1轴上向CK靠拢，说明CTS有效逆转盐碱胁迫引起的生理紊乱。
3.13. 综合隶属函数分析
CTS处理综合评分（0.593）显著高于盐碱胁迫（0.178），证实其显著缓解效应。
本研究首次系统揭示了CTS通过以褪黑素通路为核心的多靶点协同调控网络，整合光合、抗氧化、离子及激素过程，增强苹果砧木耐盐碱性的生理与分子机制。该研究不仅为CTS在果树抗逆栽培中的应用提供了理论支撑，也为盐碱地苹果可持续生产提供了技术参考。未来需结合多组学分析与田间试验，进一步验证CTS调控网络的普适性及实际应用价值。
