24-表油菜素内酯种子引发通过增强抗氧化防御系统缓解碱性胁迫对龙蒿植物的危害机制研究

《Scientific Reports》：Epibrassinolide seed priming alleviates alkaline stress by enhancing antioxidant defense in dragonhead plants

本研究针对碱性土壤胁迫严重制约作物生产的全球性难题，探讨了24-表油菜素内酯（24-EBR）种子引发技术对龙蒿植物（Lallemantia iberica）的生理调控机制。通过模拟15 mM Na2CO3（pH=10.84）胁迫48小时，发现24-EBR预处理显著降低叶片和根中丙二醛（MDA）、过氧化氢（H2O2）、脯氨酸及可溶性糖含量，并激活超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）等抗氧化酶活性。研究为碱性土壤作物抗逆性提升提供了低成本、环境友好的新策略，对可持续农业发展具有重要意义。

　　

随着全球耕地盐碱化问题日益严峻，碱性胁迫已成为限制作物产量的关键环境因素之一。碱性土壤不仅造成离子毒性和渗透胁迫，还会引发活性氧（ROS）爆发，导致细胞膜损伤和代谢紊乱。龙蒿植物（Lallemantia iberica）作为兼具药用和生态价值的经济作物，其碱性耐受机制研究亟待深入。近日，发表于《Scientific Reports》的一项研究通过24-表油菜素内酯（24-Epibrassinolide, 24-EBR）种子引发技术，系统揭示了激素预处理在缓解碱性胁迫中的生理与生化调控网络。

研究采用完全随机设计，以龙蒿植物为材料，通过15 mM Na₂CO₃（pH=10.84）模拟碱性胁迫48小时，分析24-EBR预处理对氧化应激指标、渗透调节物质、抗氧化酶系统及光合色素的影响。关键技术包括：硫代巴比妥酸法测定脂质过氧化产物丙二醛（MDA），碘化钾法检测H₂O₂含量，茚三酮和蒽酮法分别定量脯氨酸与可溶性糖，Bradford法测定可溶性蛋白，以及分光光度法分析超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）等酶活性。植物材料来自伊朗乌尔米亚农业与自然资源研究中心。

MDA、其他醛类和H₂O₂含量

碱性胁迫下叶片MDA含量上升44%，而24-EBR预处理使其降低42.85%，根系MDA含量也呈现类似趋势。

脯氨酸和可溶性糖含量

胁迫组叶片脯氨酸积累增加60%，但24-EBR处理组降低41%。可溶性糖在叶片和根中分别增加57.14%和58.17%，而激素预处理显著逆转此趋势。

抗氧化酶活性

碱性胁迫抑制SOD活性（叶片降46.53%），但24-EBR使其提升254%。CAT和APX活性在胁迫下显著升高，且激素预处理进一步强化该效应。GPX活性在根中升高30%，而24-EBR处理使其回调。

PAL酶活性和花青素含量

苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性在胁迫叶片中上升266%，24-EBR处理进一步促进其活性。花青素含量在胁迫下降低21%，但激素预处理使其恢复46%。

光合色素含量

碱性胁迫导致叶绿素a下降56%， carotenoid（类胡萝卜素）上升123%，而24-EBR预处理有效保护叶绿素a稳定性。

研究结论表明，24-EBR通过激活SOD、CAT、APX等核心抗氧化酶和花青素合成通路，显著降低ROS积累与膜脂过氧化，减少渗透调节物质依赖，从而系统性增强龙蒿植物碱性耐受性。该工作为激素调控作物非生物胁迫响应提供了新视角，并为碱性土壤农业实践提供了低成本技术方案。