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主要作者与研究机构
本研究的主要作者包括Aymen Souid、Lorenza Bellani、Eliana Lanfranca Tassi、Karim Ben Hamed、Vincenzo Longo和Lucia Giorgetti。研究由意大利国家研究委员会生物技术与农业生物学研究所（IBBA）、意大利锡耶纳大学生命科学系、突尼斯Borj Cedria生物技术中心极端植物实验室以及意大利国家研究委员会陆地生态系统研究所（IRET）共同完成。该研究发表于学术期刊《Antioxidants》2023年5月刊，DOI为10.3390/antiox12051060。
研究背景
藜麦（Chenopodium quinoa Willd.）是一种原产于南美洲安第斯高原的双子叶一年生植物，近年来因其营养价值和功能性成分而备受关注。藜麦对极端气候条件（如盐胁迫）具有良好的适应性，这使其成为研究抗逆性和功能食品开发的理想模型。土壤盐碱化是农业生产中的重要非生物胁迫因素，尤其在干旱和半干旱地区，它对作物产量和生长产生显著负面影响。藜麦作为一种兼性耐盐植物，在种子萌发和幼苗生长阶段表现出一定的耐盐能力，但其机制尚未完全阐明。本研究旨在探讨不同浓度NaCl处理对藜麦品种“Red Faro”种子萌发、幼苗生长、抗氧化代谢物含量、抗氧化酶活性及矿质元素吸收的影响，以期揭示藜麦应对盐胁迫的生理和生化机制，并评估其作为功能性食品的潜力。
研究方法与流程
本研究主要包括以下几个步骤：
种子萌发与幼苗培养
实验选取了来自智利南部的藜麦品种“Red Faro”，将其置于含不同浓度NaCl（0、100、200、300 mM）的滤纸上进行萌发实验。种子在黑暗条件下于24°C培养4天后暴露于日光下，直至第10天用于分析。每组处理重复三次，每次实验使用20粒种子，共计100粒种子。
总多酚、黄酮类化合物、黄酮醇和花青素含量测定
采用分光光度法测定幼苗根部和地上部分中总多酚（TPC）、总黄酮（TFC）、黄酮醇（FLC）和花青素的含量。提取液通过乙醇溶液制备，并利用Folin-Ciocalteu试剂、AlCl₃显色反应等经典方法进行定量分析。
抗氧化活性测定
使用DPPH自由基清除试验和ORAC（氧自由基吸收能力）试验评估样品的抗氧化活性。DPPH试验通过测量吸光度变化计算自由基清除率；ORAC试验则基于荧光素钠盐的荧光强度变化来评估抗氧化能力。
抗氧化酶活性测定
提取藜麦根部和地上部分的蛋白质，测定超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性。这些酶的活性反映了植物在盐胁迫下的抗氧化防御能力。
细胞遗传学分析
对根尖分生组织进行压片染色，采用Feulgen染色观察染色体形态并统计有丝分裂指数（MI）和染色体异常情况。显微镜下随机分析每个处理组的5个根尖样本，总计计数5000个细胞核。
矿质元素含量测定
收集干燥后的根部和地上部分样品，利用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）测定Na⁺、K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺的含量。
数据分析
数据通过ANOVA单因素方差分析和Tukey多重比较检验进行统计学分析。此外，还进行了Pearson相关性分析和主成分分析（PCA），以探索盐胁迫对藜麦根部和地上部分的综合影响。
主要结果
种子萌发与幼苗生长
NaCl处理对藜麦种子的萌发率无显著影响，但在幼苗生长阶段，随着盐浓度增加，根长和茎长均受到抑制。根长在100 mM NaCl时减少约三分之一，而在300 mM时进一步缩短。茎长仅在200 mM和300 mM NaCl时分别下降40%和60%。
细胞遗传学分析
盐胁迫导致根尖分生组织的有丝分裂指数显著降低（-28.8%至-40%）。同时，染色体异常比例随盐浓度升高而增加，特别是在200 mM和300 mM NaCl处理下达到约30%。异常现象包括C型中期、染色体桥和片段等。
多酚类化合物与抗氧化活性
藜麦地上部分的总多酚、黄酮类化合物、黄酮醇和花青素含量显著高于根部，且在盐胁迫下呈剂量依赖性增加。例如，总多酚含量在300 mM NaCl处理时比对照增加了近两倍。DPPH自由基清除能力和ORAC值也显著提高，表明藜麦在盐胁迫下积累了更多的抗氧化物质。
抗氧化酶活性
抗氧化酶（SOD、CAT、GPX和APX）的活性在盐胁迫下显著增强。特别是APX和CAT在200 mM和300 mM NaCl处理下表现最为明显，说明这些酶在缓解氧化应激方面发挥了重要作用。
矿质元素含量
随着盐浓度升高，Na⁺含量在根部和地上部分急剧增加，分别是对照组的15-28倍。然而，K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺含量普遍下降，尤其是K⁺含量在300 mM NaCl处理时减少了超过50%。Na⁺/K⁺比值显著升高，表明盐胁迫导致了矿质营养失衡。
结论与意义
本研究表明，藜麦品种“Red Faro”对高达300 mM NaCl的盐胁迫具有较强的耐受性。尽管盐胁迫对种子萌发和根尖分生组织的有丝分裂活动影响较小，但它显著抑制了幼苗生长，并引发了染色体异常。与此同时，盐胁迫诱导了藜麦体内抗氧化代谢物和酶的积累，提高了其抗氧化能力。这些发现不仅揭示了藜麦应对盐胁迫的生理和生化机制，还为其作为功能性食品的应用提供了理论支持。藜麦富含多酚、黄酮类化合物和花青素，这些物质具有重要的营养和药用价值，可广泛应用于人类健康领域。
研究亮点
1. 揭示了藜麦在盐胁迫下的抗氧化防御机制，强调了多酚类化合物和抗氧化酶的重要性。
2. 采用多种实验方法全面评估了藜麦的生理、生化和细胞遗传学响应，为后续研究提供了参考框架。
3. 突出了藜麦作为功能性食品的潜力，尤其是在高盐环境下积累的生物活性物质可能用于开发新型保健品或药物。
其他有价值内容
本研究还探讨了盐胁迫对藜麦矿质元素吸收的影响，指出Na⁺积累可能导致K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺含量下降，从而引发矿质营养失衡。这一发现有助于优化藜麦种植条件，以实现生长性能与营养品质之间的平衡。