锌硫酸盐调控水稻生理特性及bZIP基因表达的机制研究:锌缺乏土壤中的生物强化策略

【字体: 时间:2025年04月16日 来源:Journal of Soil Science and Plant Nutrition 3.4

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  为解决锌缺乏土壤中水稻生长受限问题,研究人员评估了不同浓度ZnSO4(0-500 mM)对Basmati-198和PK-386品种的影响。结果显示,400 mM ZnSO4显著提升锌积累(152.4%)、抗氧化酶活性(CAT/APX/POD/SOD)及光合效率,并降低氧化损伤标志物(MDA/H2O2)。该剂量还激活bZIP基因(如OsbZIP21表达提升8倍),为作物锌营养调控提供新见解。

  锌(Zn)作为关键微量营养元素,在植物生长发育中扮演核心角色。然而,碱性缺锌土壤会严重抑制水稻生理进程,导致植株矮化和生殖能力下降。本研究通过农艺锌生物强化技术,系统评估了锌硫酸盐(ZnSO4)在0-500 mM浓度梯度下对两个水稻品种(Basmati-198和PK-386)的改良效果。实验发现,400 mM ZnSO4处理表现最优:Basmati-198幼苗锌积累量激增152.4%,根系干重提升74.52%,净光合速率提高41%;同时显著增强抗氧化防御系统——过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性分别提升79.88%、23.80%、58.77%和75.72%。该处理还有效缓解氧化胁迫,使丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)和电解质泄漏率分别降低58.12%、60.13%和31.39%。分子层面揭示,ZnSO4处理特异性激活了锌响应性bZIP转录因子家族基因(OsbZIP08/16/21/60),其中OsbZIP21在Basmati-198中表达量飙升至对照的8倍。这些发现不仅为缺锌土壤作物栽培提供优化方案,更深化了植物锌吸收调控的分子机制认知。
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