植物生理与生物化学 177（2022）32-37
2022年2月24日在线发布
DOI：10.1016/j.plaphy.2022.02.019
作者：Qiang Li, Ru Liu, Zihan Li, Hai Fan, Jie Song
期刊：Plant Physiology and Biochemistry
本研究由山东师范大学生命科学学院的Qiang Li, Ru Liu等人进行，并发表于《植物生理与生物化学》期刊。研究的重点是盐分对植物光合作用反应及碳同化效率的影响，特别是针对一种典型的耐盐植物——Suaeda salsa（盐地碱蓬）的影响。该植物被广泛认为是研究盐分耐受性的重要模型植物，具有高度的耐盐性。
研究背景首先指出了盐分胁迫对全球农业生产的影响。土壤盐化已影响全球超过8亿公顷的土地，盐胁迫是影响作物生长和粮食安全的主要环境压力之一。因此，研究能够在盐碱环境下生长的植物——特别是耐盐植物的光合作用机制，具有重要的科学意义。这不仅有助于深入理解植物在盐胁迫下的生理过程，还能为农业领域提供理论支持，以应对日益严峻的盐碱土地挑战。
本研究的目的是探讨盐分（NaCl）对S. salsa在光反应阶段和碳同化阶段的影响，特别是如何通过增加光合作用的效率，提高该植物在盐胁迫环境中的生长能力。具体来说，研究者主要关注了NaCl处理对该植物叶绿素含量、电子传递率（ETR）、NADPH水平、FNR活性、Rubisco（核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶）活性等多个生理指标的影响。
样本来源与处理 研究团队收集了来自中国山东省黄河三角洲盐碱土中的S. salsa种子。这些种子经过自然干燥，并储存于4°C环境下，随后用于实验。
植物培养与盐处理 将种子在塑料盆中以河砂培养，并在温室条件下提供适当的环境。实验的初期，植物在自然光照下进行50天的预培养。然后，研究者将幼苗分为三组，分别用0、200、500 mmol/L的NaCl溶液进行处理，处理时长为2天与14天，目的在于观察不同浓度NaCl对植物生长的影响。
实验参数测定
数据分析：所有数据采用单因素方差分析（ANOVA）进行统计分析，显著性水平设定为P < 0.05。
盐分对生物量、光合速率（PN）与叶绿素含量的影响 在NaCl浓度为200 mmol/L时，植物的地上部分干重明显增加，相比对照组（0 mmol/L NaCl），200 mmol/L NaCl处理组的PN也显著提高。此外，叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总量在200 mmol/L NaCl处理下均呈现出显著升高，表明适度的盐分浓度能够促进S. salsa的光合作用效率。
盐分对FV/FM与ETR的影响 在实验的2天和14天处理期内，NaCl处理对FV/FM的影响较小，未观察到显著变化。然而，ETR在14天的处理中随NaCl浓度的增加而逐渐提高，尤其在200 mmol/L和500 mmol/L NaCl处理组，ETR值分别比对照组提高了1.07倍和1.13倍。这表明，盐分提高了光系统II（PSII）中的电子传递效率。
盐分对FNR活性与NADPH含量的影响 在2天的NaCl处理下，FNR活性随着NaCl浓度的增加而下降，但在14天的盐处理后，FNR活性逐渐回升。NADPH的含量也随着NaCl浓度的增加而升高，尤其在500 mmol/L NaCl处理下，NADPH含量比对照组高出了1.27倍，表明盐分能够增强光反应阶段的电子传递能力。
盐分对Rubisco与RCA活性的影响 在200 mmol/L NaCl处理下，Rubisco的活性显著提高，尤其在14天的处理期内，Rubisco活性比对照组提高了28%。然而，500 mmol/L NaCl对Rubisco的活性没有负面影响。此外，RCA的活性在2天的NaCl处理下呈现下降趋势，但在14天的处理后，200 mmol/L NaCl组的RCA活性显著提高，而500 mmol/L NaCl组的RCA活性下降。
本研究的结果表明，适量的盐分（如200 mmol/L NaCl）能够显著提高S. salsa的光合作用效率，具体表现在光合速率、叶绿素含量、电子传递速率以及碳同化过程中的关键酶活性（如Rubisco和RCA）。这些生理变化促进了植物的生长，并可能是S. salsa能够在盐碱环境中良好生长的一个重要机制。此外，500 mmol/L NaCl并未对S. salsa的光合作用产生负面影响，反而在一定程度上增强了植物的碳同化能力。
这些结果不仅为理解盐胁迫下植物光合作用的生理机制提供了新的见解，还为盐碱地的农业发展提供了理论支持。特别是在全球土壤盐化问题日益严峻的背景下，耐盐植物的光合作用研究具有重要的应用前景，能够为农业作物的盐碱耐受性改良提供理论依据。
本研究为进一步开发耐盐农业作物、改善盐碱土壤的农业生产提供了重要的理论依据，并为未来盐碱植物的研究和应用奠定了基础。