盐胁迫诱导木豆幼苗形态、生理及黄酮代谢的多层次响应特征OA

为系统阐明不同浓度盐胁迫条件下木豆(Cajanus cajan)幼苗的生长响应特征及其抗氧化酶活性与黄酮类代谢物积累的动态变化规律,采用生长一致的木豆幼苗作为材料,设置0、50、100、150、200 mmol·L^(-1) NaCl处理,在处理后1、3、5、7 d进行表型观察及根系扫描分析,测定根长、表面积、投影面积、体积及平均直径等根系形态指标,同时测定超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性,并在150 mmol·L^(-1) NaCl处理条件下选取不同时间点样品,利用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)技术对黄酮类代谢物进行定性与定量分析,并结合相关基因表达变化进行分析。结果表明:盐胁迫对木豆幼苗生长具有显著的浓度依赖性抑制作用。随着盐浓度升高及处理时间延长,幼苗表现为主根伸长受阻、侧根发育受限及地上部生长减缓,且在处理3 d后抑制效应明显增强。根系形态指标整体随时间呈增长趋势,但在100 mmol·L^(-1)及更高盐浓度处理下增长幅度明显降低,50 mmol·L^(-1)处理在部分观测时期对根系生长表现出一定促进作用;根系平均直径变化幅度较小,但在中高盐浓度条件下略有增加。SOD活性在中等盐浓度下显著升高并趋于稳定,POD活性随盐浓度增加及处理时间延长持续上升。在150 mmol·L^(-1) NaCl处理条件下,根系黄酮类代谢物呈现阶段性积累特征,木豆芪酸质量浓度整体呈上升趋势,异牡荆素质量浓度波动变化明显,染料木苷质量浓度呈诱导积累趋势,染料木素质量浓度在处理后期显著增加。基因表达分析结果显示,CcPAL2、Cc4CL4及CcCHS3表达量降低,CcC4H1表达显著上调,CcCHI2与CcIFS1表达量升高。研究表明,盐胁迫条件下,木豆幼苗生长受到抑制并表现出明显的时间与浓度效应,抗氧化酶活性及黄酮类代谢物含量随胁迫过程呈动态变化,黄酮生物合成通路关键基因表达存在差异性调控。