不同干旱-复水模式下谷子根系生理特性

摘要

[目的]旱作农业常面临干旱-复水过程，明确谷子根系抗旱生理基础对保障干旱区谷子生产有重要意义。本研究旨在解析谷子根系对干旱胁迫的生理响应规律，为谷子抗旱研究提供理论依据。[方法]以‘xiaomi’为材料，采用盆栽试验，设置3个不同梯度的干旱胁迫处理，分别为：轻度干旱（土壤质量含水量55%～65%,LS）、中度干旱（土壤质量含水量40%～50%,MS）和重度干旱（土壤质量含水量25%～35%,SS），以土壤质量含水量70%～80%为对照（CK）。通过称重法控水，干旱胁迫处理持续30 d后进行复水处理，并测定7项根系生理指标。[结果]干旱胁迫显著改变了‘xiaomi’根系生理代谢特征。与CK相比，LS与MS处理下，根系活力分别显著下降28.46%和56.92%，可溶性蛋白含量分别下降11.24%和24.94%；抗氧化酶（超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT））活性及丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）含量均显著上升。SS处理导致根系活力下降71.83%,MDA和Pro含量大幅增加，分别为61.46%和539.79%。复水后，LS-RE组的根系活力恢复至CK的95.22%,SOD、POD、CAT活性及Pro含量恢复至CK的56.51%～104.01%;MS-RE组的根系活力恢复至CK的87.36%,SOD、POD、CAT活性及Pro含量恢复至CK的46.17%～104.67%;SS-RE组的根系活力恢复至CK的78.48%,Pro含量恢复至CK的105.12%。各处理可溶性蛋白含量在复水前后变化均不明显。[结论]谷子根系对干旱胁迫的响应表现出明显的阈值特征。轻度和中度干旱胁迫可有效激活抗氧化防御系统，诱导渗透调节物质积累，而重度胁迫则导致生理代谢紊乱。复水处理对轻度与中度干旱胁迫引起的生理损伤具有显著的恢复作用，但对重度胁迫造成的损伤修复程度有限。

关键词

谷子 / 根系 / 干旱胁迫 / 复水 / 抗氧化酶活性

基金资助

国家自然科学基金青年基金项目（32201721）; 中央引导地方科技发展资金项目（YDZJSX2022B007）; 山西省优秀博士来晋工作奖励资金科研项目（SXYBKY2020010）; 山西农业大学科技创新基金项目（2020BQ58）;山西农业大学大学生创新训练计划项目（S202410113070）