





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (7): 1400-1419.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.07.003
鲁雪莉1,2,3(
), Syeda Wajeeha Gillani1(
), 孟晨1,2,3, 李晓彬2,4, 宋奕汝1,5, 柏雨1,5, 王菊英2, 冯晓菲2, 刘晨晨2, 李义强1,2,3,*(
), 徐宗昌1,2,*(
)
收稿日期:2025-09-11
接受日期:2025-12-01
出版日期:2026-04-08
发布日期:2026-04-08
通信作者:
联系方式:
鲁雪莉,E-mail:luxl100@163.com。Syeda Wajeeha Gillani,E-mail:swajiha230@163.com。鲁雪莉和Syeda Wajeeha Gillani为同等贡献作者。
基金资助:
LU XueLi1,2,3(
), GILLANI SyedaWajeeha1(
), MENG Chen1,2,3, LI XiaoBin2,4, SONG YiRu1,5, BAI Yu1,5, WANG JuYing2, FENG XiaoFei2, LIU ChenChen2, LI YiQiang1,2,3,*(
), XU ZongChang1,2,*(
)
Received:2025-09-11
Accepted:2025-12-01
Published:2026-04-08
Online:2026-04-08
摘要:
【目的】探究不同类型及浓度盐胁迫对狼尾草种子萌发的影响,解析Na+浓度对种子萌发“低促高抑”的分子机制,为盐碱地狼尾草种植及耐盐品种培育提供理论依据。【方法】以观饲两用型狼尾草品系狼烟1号种子为材料,设置NaCl、MgSO4、NaHCO₃、KCl、Na2SO4及混合盐(NaHCO3﹕NaCl﹕Na2SO4=1﹕15﹕84)的不同浓度处理,通过测定种子发芽势、发芽率、芽长、根长等萌发指标,分析不同处理对种子萌发的影响。对CK、10和100 mmol·L-1 NaCl处理3 d的狼尾草种子进行逆境生理指标检测和转录组测序,挖掘低浓度Na+促进萌发的代谢通路与候选基因,以及解析高浓度Na+抑制萌发的分子机理,并采用qRT-PCR技术进行数据验证。【结果】低浓度NaCl(10—25 mmol·L-1)与Na2SO4(10 mmol·L-1)可促进种子萌发,发芽势、发芽率显著高于对照,相对盐害率为0;高浓度盐(≥100 mmol·L-1)抑制萌发,且NaHCO3抑制作用最强(200 mmol·L-1时种子完全不萌发)。在逆境生理指标层面,低浓度NaCl胁迫显著提高过氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,以及脯氨酸(Pro)含量,而高浓度NaCl胁迫则显著诱导丙二醛(MDA)生成。经转录组分析,共鉴定到14 259个差异表达基因(DEGs),与低浓度NaCl胁迫促进种子萌发相关的DEGs主要富集在氧化磷酸化通路,该通路中的Pyrophosphatase(PPA)、ATPase H+ transporting vacuolar V1 subunit D(ATPeV1D)等基因表达量与发芽指标显著正相关,ATP synthase F0 subunit A(ATPeF0A)、NADH dehydrogenase subunit 1(ND1)等基因表达量则与相对盐害率、MDA含量显著正相关;高浓度Na+对种子萌发的抑制作用,主要通过下调促进种子萌发相关激素合成途径的基因表达,同时上调抑制种子萌发相关激素合成途径的基因表达实现。qRT-PCR验证表明,转录组数据可靠。【结论】盐胁迫下,狼尾草种子萌发存在Na+浓度“低促高抑”效应,低浓度中性钠盐(NaCl、Na2SO4)可促进萌发,高浓度盐(尤其是碱性盐NaHCO3)抑制萌发;其耐盐机制与抗氧化酶活性调控、脯氨酸积累、氧化磷酸化和植物激素等通路基因表达相关。
鲁雪莉, Syeda Wajeeha Gillani, 孟晨, 李晓彬, 宋奕汝, 柏雨, 王菊英, 冯晓菲, 刘晨晨, 李义强, 徐宗昌. 不同类型盐胁迫对狼尾草种子萌发的影响及钠调控转录组研究[J]. 中国农业科学, 2026, 59(7): 1400-1419.
LU XueLi, GILLANI SyedaWajeeha, MENG Chen, LI XiaoBin, SONG YiRu, BAI Yu, WANG JuYing, FENG XiaoFei, LIU ChenChen, LI YiQiang, XU ZongChang. Effects of Different Types of Salt Stress on Seed Germination of Pennisetum alopecuroides and Study on Sodium-Regulated Transcriptome[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(7): 1400-1419.
表1
本研究所需qRT-PCR引物"
| 基因Gene | 引物序列Primer sequence (5′-3′) | 产物长度Product length (bp) |
|---|---|---|
| ACTIN2 | F:AGCACCAGAAGAGCATCCAGTT | 138 |
| R:AGTGAAAGGACCGCTTGAATAG | ||
| Alcohol Dehydrogenase 1 (ADH1) | F:ATCGAGGAGGTGGAGGTTG | 102 |
| R:CTTGGCCTCCCAGAAGTAGA | ||
| Plasma membrane ATPase 1 (PMA1) | F:GATCTACCTTGTCACCTCCATG | 123 |
| R:TCAGAGTGAGCGTTGTCGTAA | ||
| ATP synthase F1 subunit alpha (ATPeF1A) | F:GCCCTTCCCATCATTGAGA | 132 |
| R:GTTAATGGCGGGACGGAT | ||
| Pyrophosphatase (PPA) | F:ATCCCGAGTACCGCCACTA | 117 |
| R:CGTCTACAGCCACTTCTTTG | ||
| Cytochrome c Oxidase Subunit 6A (COX6A) | F:TTGGATTGCCGACAACGA | 107 |
| R:AGGGAATGACAGCGAAGATC | ||
| ATP synthase F1 subunit delta (ATPF1D) | F:CCTCAAGACGCAGCTCAAC | 118 |
| R:CTCTGATGCGATCTCCTCAAT | ||
| ATP synthase F0 subunit D (ATPeF0D) | F:GACCGTTGACTTCTCCCACTAC | 111 |
| R:TGGCGGCTGACATCGTA | ||
| ATP synthase F1 subunit beta (ATPeF1B) | F:GTCTCAACCTTTCGCTGTCG | 121 |
| R:TTCGGGCAAAGCATCGT |
表2
不同类型和浓度盐胁迫处理对狼烟1号种子萌发指标的影响"
| 指标 Index | 处理 Treatments | NaCl | MgSO4 | NaHCO3 | KCl | Na2SO4 | 混合盐 Salt mixtures |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 发芽势 Germination energy (%) | CK | 75.56±0.08b | 75.56±0.08a | 75.56±0.08a | 75.56±0.08a | 75.56±0.08a | 75.56±0.08a |
| 1 | 82.22±0.05a | 71.11±0.13ab | 66.67±0.09b | 66.67±0.07ab | 77.78±0.02a | 71.11±0.10a | |
| 2 | 80.00±0.00a | 65.56±0.02b | 62.22±0.05b | 65.56±0.07b | 61.11±0.02b | 68.89±0.05ab | |
| 3 | 71.11±0.15b | 62.22±0.13b | 28.89±0.11c | 61.11±0.05b | 51.11±0.12bc | 67.78±0.04ab | |
| 4 | 44.44±0.02c | 54.44±0.14c | 7.78±0.02d | 57.78±0.05bc | 15.56±0.07c | 41.11±0.13c | |
| 5 | 4.44±0.08d | 38.89±0.15d | 0.00±0.00d | 23.33±0.10c | 0.00±0.00d | 13.33±0.06d | |
| 发芽率 Germination rate (%) | CK | 75.56±0.08b | 75.56±0.08a | 75.56±0.08a | 75.56±0.08a | 75.56±0.08b | 75.56±0.08a |
| 1 | 82.22±0.05a | 72.22±0.12a | 66.67±0.09b | 70.00±0.03ab | 82.22±0.04a | 68.89±0.05b | |
| 2 | 80.00±0.00a | 66.67±0.03ab | 63.33±0.06b | 67.78±0.10b | 64.44±0.02bc | 73.33±0.12a | |
| 3 | 71.11±0.15b | 64.44±0.15b | 31.11±0.10c | 64.44±0.04b | 54.44±0.10c | 68.89±0.05b | |
| 4 | 47.78±0.04c | 56.67±0.12bc | 8.89±0.02d | 58.89±0.04bc | 36.67±0.09d | 42.22±0.12c | |
| 5 | 5.56±0.10d | 40.00±0.13c | 0.00±0.00d | 33.33±0.09c | 2.22±0.04e | 15.56±0.08d | |
| 相对盐害率 Relative salt injury rate | 1 | 0(1) | 0.04(3) | 0.12(8) | 0.07(5) | 0.00(1) | 0.09(6) |
| 2 | 0(1) | 0.12(8) | 0.16(10) | 0.10(7) | 0.15(9) | 0.03(2) | |
| 3 | 0.06(4) | 0.15(9) | 0.59(19) | 0.15(9) | 0.28(13) | 0.09(6) | |
| 4 | 0.37(14) | 0.25(12) | 0.88(21) | 0.22(11) | 0.51(17) | 0.44(15) | |
| 5 | 0.93(22) | 0.47(16) | 1.00(24) | 0.56(18) | 0.97(23) | 0.79(20) |
表3
逆境响应生理指标相关差异表达基因表达量以及与逆境响应生理指标相关性分析"
| 基因编号 Gene ID | 基因 Gene | 基因表达量(FPKM) Gene expression level | 逆境响应指标 Stress response indicators | 相关性 Correlation | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| CK | 10 mmol·L-1 NaCl | 100 mmol·L-1 NaCl | ||||
| TRINITY_DN5743_c1_g1 | Catalase isozyme 3 | 116.24 | 377.01 | 213.03 | CAT | 0.9871** |
| TRINITY_DN9351_c0_g1 | Catalase 1 | 88.02 | 145.15 | 103.17 | CAT | 0.9992** |
| TRINITY_DN1109_c0_g1 | Superoxide dismutase 1.1 | 89.32 | 136.52 | 130.71 | SOD | 0.9865** |
| TRINITY_DN45156_c0_g1 | Superoxide dismutase 2 | 159.32 | 321.35 | 287.34 | SOD | 0.9686** |
| TRINITY_DN42450_c0_g1 | Superoxide dismutase 7 | 7.55 | 17.68 | 20.45 | SOD | 0.9883** |
| TRINITY_DN30550_c0_g1 | Superoxide dismutase 22 | 72.34 | 108.59 | 98.32 | SOD | 0.9461** |
| TRINITY_DN21193_c0_g1 | Superoxide dismutase 35 | 18.34 | 37.62 | 30.34 | SOD | 0.9066** |
| TRINITY_DN10919_c0_g1 | Glutathione S-transferase 2 | 808.61 | 813.16 | 391.12 | MDA | 0.6322* |
| TRINITY_DN190_c0_g2 | Glutathione S-transferase GSTU1 | 105.13 | 105.84 | 31.42 | MDA | -0.9999** |
| TRINITY_DN5710_c0_g1 | Glutathione S-transferase 4 | 124.79 | 65.09 | 17.51 | MDA | -0.8268** |
| TRINITY_DN4196_c0_g1 | Glutathione S-transferase 3 | 34.67 | 41.25 | 117.54 | MDA | 0.9968** |
| TRINITY_DN11259_c0_g1 | Glutathione S-transferase GSTF1 | 63.09 | 71.37 | 8.68 | MDA | -0.9936** |
| TRINITY_DN17343_c0_g1 | Glutathione S-transferase GSTU6 | 21.36 | 31.66 | 70.26 | MDA | 0.9781** |
| TRINITY_DN7740_c0_g3 | Glutathione synthetase isoform X2 | 55.69 | 51.87 | 5.87 | MDA | -0.9969** |
| TRINITY_DN7032_c0_g1 | Glutathione S-transferase 10 | 3.94 | 5.03 | 2.12 | MDA | -0.9319** |
| TRINITY_DN9190_c0_g1 | Proline dehydrogenase 2 | 71.01 | 54.10 | 123.09 | Pro | -0.7231* |
| TRINITY_DN2129_c0_g1 | Proline transporter 1 | 90.42 | 120.04 | 67.14 | Pro | 0.9173** |
| TRINITY_DN17973_c0_g1 | Proline transporter 7 | 10.09 | 14.65 | 7.66 | Pro | 0.9544** |
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