24-表油菜素內酯種子引發通過增強抗氧化防御系統緩解堿性脅迫對龍蒿植物的危害機制研究

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

【字體： 大 中 小 】 時間：2025年12月05日 來源：Scientific Reports 3.9

　　

隨著全球耕地鹽堿化問題日益嚴峻，堿性脅迫已成為限制作物產量的關鍵環境因素之一。堿性土壤不僅造成離子毒性和滲透脅迫，還會引發活性氧（ROS）爆發，導致細胞膜損傷和代謝紊亂。龍蒿植物（Lallemantia iberica）作為兼具藥用和生態價值的經濟作物，其堿性耐受機制研究亟待深入。近日，發表于《Scientific Reports》的一項研究通過24-表油菜素內酯（24-Epibrassinolide, 24-EBR）種子引發技術，系統揭示了激素預處理在緩解堿性脅迫中的生理與生化調控網絡。

研究采用完全隨機設計，以龍蒿植物為材料，通過15 mM Na₂CO₃（pH=10.84）模擬堿性脅迫48小時，分析24-EBR預處理對氧化應激指標、滲透調節物質、抗氧化酶系統及光合色素的影響。關鍵技術包括：硫代巴比妥酸法測定脂質過氧化產物丙二醛（MDA），碘化鉀法檢測H₂O₂含量，茚三酮和蒽酮法分別定量脯氨酸與可溶性糖，Bradford法測定可溶性蛋白，以及分光光度法分析超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）等酶活性。植物材料來自伊朗烏爾米亞農業與自然資源研究中心。

MDA、其他醛類和H₂O₂含量

堿性脅迫下葉片MDA含量上升44%，而24-EBR預處理使其降低42.85%，根系MDA含量也呈現類似趨勢。

脯氨酸和可溶性糖含量

脅迫組葉片脯氨酸積累增加60%，但24-EBR處理組降低41%。可溶性糖在葉片和根中分別增加57.14%和58.17%，而激素預處理顯著逆轉此趨勢。

抗氧化酶活性

堿性脅迫抑制SOD活性（葉片降46.53%），但24-EBR使其提升254%。CAT和APX活性在脅迫下顯著升高，且激素預處理進一步強化該效應。GPX活性在根中升高30%，而24-EBR處理使其回調。

PAL酶活性和花青素含量

苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性在脅迫葉片中上升266%，24-EBR處理進一步促進其活性。花青素含量在脅迫下降低21%，但激素預處理使其恢復46%。

光合色素含量

堿性脅迫導致葉綠素a下降56%， carotenoid（類胡蘿卜素）上升123%，而24-EBR預處理有效保護葉綠素a穩定性。

研究結論表明，24-EBR通過激活SOD、CAT、APX等核心抗氧化酶和花青素合成通路，顯著降低ROS積累與膜脂過氧化，減少滲透調節物質依賴，從而系統性增強龍蒿植物堿性耐受性。該工作為激素調控作物非生物脅迫響應提供了新視角，并為堿性土壤農業實踐提供了低成本技術方案。