外源SiNPs提升涝害胁迫下生姜生长及耐涝性

摘要

[目的]涝害是限制作物产量和品质的重要环境因素，纳米二氧化硅颗粒（SiNPs）可提高植物对涝害胁迫的耐性，因此，探究外源SiNPs对生姜耐涝能力的影响，可为解决生姜栽培过程中的涝害问题提供实践和理论支持。[方法]本研究以‘山东大姜’盆栽苗为试验材料，共设置4个处理：正常水分管理（CK）、正常水分管理下叶面喷施200 mg/L SiNPs溶液（SiNP200）、涝害（WL）、涝害前叶面喷施200 mg/L SiNPs溶液（SiNP200+WL），以研究SiNPs对涝害胁迫下生姜根系构型与叶片形态、光合作用、水分状况、细胞膜相对透性、活性氧（ROS）以及渗透调节物质的影响。[结果]涝害胁迫抑制了生姜根系生长，与CK相比，WL处理根系总长度显著降低65.03%，根系表面积显著降低64.03%；同时，生姜叶片光合色素含量显著降低，净光合速率显著下降了72.85%，叶片相对含水量显著降低16.40%，进而导致叶片黄化卷曲；此外，涝害造成叶片ROS含量增加，导致细胞膜完整性减弱。然而，SiNP200处理可改善涝害下生姜幼苗的根系生长，与WL相比，根系总长度显著增加了62.92%;SiNP200缓解了光合色素含量的下降趋势，叶绿素a和叶绿素b含量分别显著增加44.44%和40.00%，净光合速率显著增加108.63%，提高了涝害下生姜叶片的光能利用率并促进光合作用，减轻叶片黄化程度；SiNP200改善了叶片水分状况，提高了叶片渗透势以维持渗透平衡；此外，SiNP200还降低了涝害下生姜叶片超氧阴离子（O₂^-）和过氧化氢（H₂O₂）含量，进一步降低了氧化损伤并维持细胞膜完整性。[结论]叶面喷施SiNPs溶液可改善涝害下生姜的根系生长和维持稳定的植株含水量，增强光合作用，降低植株的氧化损伤，从而提高生姜的耐涝性。

关键词

生姜 / 涝害 / 纳米硅 / 光合作用 / 水分状况 / 氧化损伤