类型a
研究的主要作者与机构及发表信息
本研究由Omar Vergara-Diaz和Rubén Vicente主导，他们来自葡萄牙新里斯本大学António Xavier化学与生物技术研究所（ITQB NOVA）的植物生态生理学与代谢研究组。其他合作作者包括西班牙巴塞罗那大学、西班牙农业技术研究中心（AGROTECNIO-CERCA）以及巴斯克地区大学的研究人员。该研究发表于《Journal of Plant Physiology》期刊，2024年第292卷，文章编号154161。
学术背景
藜麦（Chenopodium quinoa Willd.）作为一种高经济价值和营养潜力的作物，近年来因其对盐胁迫的耐受性而备受关注。然而，大多数关于植物盐胁迫的研究集中在叶片等光合作用器官上，而非叶片器官（如花序）的作用却鲜有探讨。尽管已有研究表明小麦和水稻的花序在逆境条件下表现出更高的光合稳定性，但类似研究在藜麦中尚未展开。因此，本研究旨在探索藜麦花序（穗状花序）在盐胁迫条件下的生理和代谢表现，并将其与叶片的表现进行比较，以揭示花序在碳固定、氮同化及逆境耐受中的潜在作用。
研究流程
本研究分为以下几个主要步骤：
实验设计与材料处理
实验选取了两种藜麦品种——“Titicaca”和“QQ74”，分别代表海平面生态型的不同基因型。植物在控制光照、温度和湿度的生长室中培养，使用Hoagland溶液灌溉。在开花初期（播种后34天），将植物分为对照组和盐处理组，盐处理组施加300 mM NaCl的高盐胁迫。实验持续12天，分别在处理开始前（T0）、处理第6天（T1）和第12天（T2）采集样本。
生理参数测定
使用LI-6800便携式光合作用测量系统和Multispeq v2.0设备，分别测定叶片和花序的气体交换特性（如净光合速率An、蒸腾速率E、气孔导度gsw、水分利用效率WUEint）和叶绿素荧光参数（如PSII最大光化学效率Fv’/Fm’、非光化学淬灭NPQt）。此外，还通过电导率仪测量了叶片电解质渗漏率（EL），以评估盐胁迫引起的细胞膜损伤。
代谢物分析
采集三种器官样本（幼叶、成熟叶和花序），使用液氮冷冻并储存于-80°C。采用分光光度法和酶学方法测定代谢标志物，包括光合色素（叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素）、总可溶性糖（葡萄糖、果糖、蔗糖）、淀粉、蛋白质、游离氨基酸（FAA）、丙二醛（MDA）、总酚（TPC）和黄酮类化合物（TFC）。数据分析采用主成分分析（PCA）和多变量方差分析（ANOVA）。
主要结果
1. 生长与逆境标记的变化
盐胁迫显著降低了植物高度和叶片叶绿素含量，同时增加了叶片电解质渗漏率和温度。这表明盐胁迫对植物生长和细胞膜完整性造成了严重损害。值得注意的是，“Titicaca”品种在盐胁迫下表现出更高的表型可塑性，其植株更矮但生物量保持稳定。
光合作用与蒸腾作用的响应
盐胁迫显著降低了成熟叶片的光合速率（An）和蒸腾速率（E），但花序的这些参数下降幅度较小。特别是在T2阶段，花序的水分利用效率（WUEint）在对照组中显著高于盐处理组，而在“Titicaca”品种中则保持稳定。这表明花序在盐胁迫下具有更强的光合稳定性。
代谢物的变化
主成分分析显示，不同器官和处理组的代谢谱存在显著差异。盐胁迫导致叶片中光合色素、蛋白质和游离氨基酸含量显著下降，而花序中这些变化较弱。此外，花序中总可溶性糖（TSS）、果糖和葡萄糖含量显著增加，尤其是“Titicaca”品种表现出更高的糖积累能力，可能与其较高的逆境耐受性相关。
抗氧化系统的响应
盐胁迫下，叶片中的总酚和黄酮类化合物含量显著下降，而花序中的变化因品种而异。“QQ74”品种的花序中总酚含量增加，而“Titicaca”品种则减少。这表明不同品种在抗氧化策略上存在差异。
结论与意义
本研究表明，藜麦花序在盐胁迫下表现出比叶片更高的光合稳定性和代谢适应性。花序不仅是生殖器官，还在碳固定和逆境耐受中发挥重要作用。这一发现为通过改良花序特性提高作物冠层光合作用和逆境耐受性提供了新思路。此外，研究揭示了藜麦品种间在逆境响应上的显著差异，强调了基因型依赖性研究的重要性。
研究亮点
1. 首次系统研究了藜麦花序在盐胁迫下的生理和代谢特性。
2. 发现花序在逆境条件下的光合稳定性高于叶片。
3. 揭示了不同藜麦品种在逆境响应上的代谢差异，为育种提供了理论依据。
4. 结合多种实验方法和数据分析手段，全面解析了花序的功能特性。
其他有价值内容
本研究还提出了未来研究方向，包括利用3D表面重建技术和碳标记实验进一步标准化花序的光合速率，以及深入研究花序呼吸作用对光合作用的贡献。这些工作将有助于更全面地理解花序在作物生产中的潜在价值。