土壤鹽漬化是普遍存在并備受關(guān)注的環(huán)境問題之一。我國鹽堿地面積高達(dá)3467hm2，且逐年增加，但只有小部分被耕種，大量的鹽堿土待開發(fā)利用，是重要的后備土地資源。我國人口眾多，耕地面積不足，選育耐鹽堿牧草開發(fā)廣闊的鹽堿地十分重要。多花黑麥草是禾本科黑麥草屬植物，生長速率快，營養(yǎng)豐富，消化率高，且各種家畜喜食，適于集約化栽培利用，已成為目前農(nóng)區(qū)種植最廣，播種面積最大的牧草之一，然而，多花黑麥草對(duì)于土壤鹽堿性耐受性中等，在我國黑麥草主產(chǎn)區(qū)受到土壤鹽漬化威脅。因此，篩選耐鹽多花黑麥草，研究其耐鹽機(jī)理，對(duì)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展具有重要意義。
中國科學(xué)院武漢植物園草坪草與牧草分子育種學(xué)科組前期收集了多份多花黑麥草種質(zhì)資源，并對(duì)其耐鹽性進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)?？蒲腥藛T以前期篩選鑒定的極端耐鹽（‘Abundant’）和鹽敏感（‘Angus’）種質(zhì)為材料，分別從生理生化水平和代謝水平對(duì)多花黑麥草耐鹽機(jī)理進(jìn)行解析。研究發(fā)現(xiàn)，與鹽敏感種質(zhì)相比，耐鹽種質(zhì)具有更高的葉片相對(duì)含水量和更好的牧草品質(zhì)。進(jìn)一步對(duì)抗氧化酶系統(tǒng)和光和系統(tǒng)進(jìn)行比較研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下耐鹽種質(zhì)活性氧誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷較輕，且具有更高的光合效率。以上結(jié)果表明，與敏感種質(zhì)相比，耐鹽種質(zhì)受到的鹽毒害更輕。通過比較植物吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)離子能力，科研人員發(fā)現(xiàn)和耐鹽種質(zhì)相比，鹽敏感種質(zhì)吸收鈉離子更多且向地上部分轉(zhuǎn)運(yùn)能力更強(qiáng)，據(jù)此推測，吸收更少的鈉離子，并抑制其向地上部分的轉(zhuǎn)移是‘Abundant’耐鹽機(jī)理之一。此外，從代謝水平比較分析‘Abundant’的耐鹽機(jī)理，共鑒定到包括氨基酸、有機(jī)酸、脂肪酸和糖類在內(nèi)的41種初級(jí)代謝產(chǎn)物。與耐鹽種質(zhì)相比，鹽敏感種質(zhì)‘Angus’代謝產(chǎn)物對(duì)鹽脅迫更敏感。該研究為探究多花黑麥草的耐鹽機(jī)制提供了基本信息。
相關(guān)研究成果以Comparative physiological and metabolic analyzes of two Italian ryegrass （Lolium multiflorum） cultivars with contrasting salinity tolerance為題，在線發(fā)表在Physiologia Plantarum上。武漢植物園草坪草與牧草分子育種學(xué)科組碩士研究生馮啟佳為論文第一作者，助理研究員謝燕和研究員陳良為論文共同通訊作者。研究工作得到中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、國家自然科學(xué)基金等的資助。
圖1.多花黑麥草耐鹽機(jī)理模式圖
