补充单色红光调控水通道蛋白表达缓解辣椒盐胁迫的生理与分子机制

本研究探讨了红光（R）LED预处理通过调控水通道蛋白（PIPs）表达（如PIP1;2、PIP1;5和PIP2;7）、改善气孔导度（Gs）、光合速率（A）及抗氧化防御系统，显著增强辣椒（Capsicum annuum L.）耐盐性的机制，为设施农业光调控抗逆技术提供理论依据。

　　

Lighting System

传统生长箱在精确控制光谱和防护非目标辐射（如紫外UV和红外IR）方面存在局限。本研究采用配备智能聚合物材料和多波长LED照明的便携式植物实验舱，其照明系统基于雾计算架构实现自动化控制（图1A、B）。灯具由10个Hyper Red OSLON SSL 120 LED组成，可精准发射红光波段。

Plant growth, shoot and root parameters

红光LED（LED）处理下辣椒的地上部生物量与对照（CON）无显著差异（表1）。但经LED预处理后施加NaCl胁迫（LED+NaCl）的植株，其地上部鲜重（FW）和干重（DW）均显著高于单独盐胁迫（NaCl）组，恢复至对照水平。对照植株叶面积最大，LED与CON无显著差异（图2；表1）。而盐胁迫单独处理则显著抑制叶面积扩展。

Effects of R LED light on biomass allocation and root morphology under salinity stress in pepper plants

在非盐胁迫条件下，红光LED处理对辣椒地上部和根系生物量无显著影响，这与前人研究中LED在无胁迫时对某些物种生物量无直接作用的结论一致（Zhang等2020）。

盐胁迫显著降低地上部生物量，主要因碳固定（光合作用）受损、叶片扩张受限、气孔开度减少及光合同化物分配改变所致。然而，经LED+NaCl处理的植株通过维持气孔功能（提高气孔导度Gs和蒸腾速率E）和光合速率（A），有效缓解了盐诱导的生长抑制。根系形态分析表明，LED预处理增强了盐胁迫下侧根发育，可能通过调控水分吸收和离子转运相关基因（如PIP2;7）表达优化根系水力结构。

Conclusions

我们的结果证实红光LED作为预处理策略，可通过调控叶片特定水通道蛋白（AQP）异构体（如PIP1;2、PIP1;5）表达优化水分和CO₂传输动态，从而改善气孔功能并增强抗氧化防御。在根系中，红光LED通过精细调节水分运输和钠离子（Na⁺）转运缓解盐害，为设施农业中基于光质的抗逆栽培提供新方向。