类型a
研究的主要作者与机构及发表信息
这篇研究由Amina A. M. Al-Mushhin、Sameer H. Qari、Monica H. Soliman等多位作者共同完成，他们分别来自沙特阿拉伯的Prince Sattam bin Abdulaziz大学、埃及的Fayoum大学、中国的南开大学等多家学术机构。该研究于2021年11月9日发表在期刊《Plants》上。
研究背景
盐胁迫（Salinity stress）是全球农业面临的一个重要问题，它通过引发渗透胁迫和离子毒性显著降低作物的生长、发育和产量潜力。为了应对这一挑战，研究人员试图通过外源性物质的应用来增强植物对盐胁迫的耐受性。肌醇（Myo-inositol，简称MYO）是一种广泛存在于真核细胞中的生理代谢物，在植物的生理和生化过程中起着关键作用。研究表明，MYO能够调节多种应激反应分子的产生，并参与植物激素储存、运输以及种子中磷的积累。然而，关于MYO在藜麦（Chenopodium quinoa L.）盐胁迫缓解中的具体作用机制尚未有系统研究。本研究旨在探讨外源性MYO是否可以通过抗氧化系统、渗透调节物质积累以及应激响应基因表达的调控来提高藜麦对盐胁迫的耐受性。
研究方法与实验流程
本研究包括以下主要实验步骤：
实验设计与处理
藜麦种子（品种Giza1）经过表面消毒后，在Hoagland溶液中预培养5天。随后，健康幼苗被移植到装有灭菌土壤的盆中，并分为两组：一组喷施10 mM MYO，另一组作为对照。之后，所有植株接受不同浓度的NaCl（300、450和600 mM）处理以模拟盐胁迫条件。实验采用完全随机区组设计，每种处理设置4个重复。
生长参数测定
测量植株高度（Plant Height, PH）、地上部和根部鲜重与干重、叶片面积（Leaf Area, LA）以及叶片数量等生长指标。这些数据用于评估盐胁迫和MYO处理对植物生长的影响。
光合特性与气体交换参数测定
使用便携式红外气体分析仪（TPS-2）测量净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（E），并通过调制叶绿素荧光仪（PAM 2500）测定PSII的最大量子效率（Fv/Fm）。此外，还提取并测定了总叶绿素含量。
氧化损伤标志物检测
测定超氧阴离子（O2−）、过氧化氢（H2O2）、丙二醛（MDA）含量以及电解质渗漏率（EL）。同时计算膜稳定性指数（Membrane Stability Index, MSI）。
渗透调节物质测定
测定脯氨酸（Proline）、甜菜碱（Glycine Betaine, GB）、可溶性糖和游离氨基酸的含量。
抗氧化酶活性测定
测定超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽还原酶（GR）、谷胱甘肽-S-转移酶（GST）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）的活性。
非酶类抗氧化剂测定
测定抗坏血酸（Ascorbate, ASA）、还原型谷胱甘肽（GSH）和氧化型谷胱甘肽（GSSG）的含量。
基因表达分析
提取总RNA，利用实时定量PCR技术（qRT-PCR）分析应激相关基因（如OSM34、NHX1、SOS1A、SOS1B、BADH、TIP2、NSY和SDR）的表达水平。
主要结果
1. 生长参数的变化
盐胁迫显著降低了藜麦的生长参数，例如植株高度、鲜重和干重、叶片面积和叶片数量。然而，外源性MYO的施用显著提高了这些参数，尤其是在600 mM NaCl条件下，MYO使植株高度增加了16.77%，鲜重和干重分别增加了17.07%和9.26%。
光合特性的改善
盐胁迫导致叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和Fv/Fm显著下降。而MYO处理显著缓解了这些负面影响。例如，在600 mM NaCl条件下，MYO使总叶绿素含量增加了33.38%，净光合速率提高了25.50%。
氧化损伤的减轻
盐胁迫显著增加了O2−、H2O2、MDA和EL的含量，但MYO处理显著降低了这些氧化损伤标志物的积累。例如，在600 mM NaCl条件下，MYO使O2−和H2O2的含量分别减少了25.73%和40.73%，同时提高了MSI。
渗透调节物质的积累
盐胁迫诱导了脯氨酸、甜菜碱和蛋白质的积累，而MYO进一步增强了这种效应。例如，在600 mM NaCl条件下，MYO使脯氨酸含量增加了185.63%，甜菜碱含量增加了139.75%。
抗氧化酶活性的增强
盐胁迫显著提高了抗氧化酶（如SOD、CAT、APX、GR和GST）的活性，而MYO处理进一步增强了这些酶的活性。例如，在600 mM NaCl条件下，MYO使SOD活性增加了327.30%，CAT活性增加了101.65%。
基因表达的上调
qRT-PCR结果显示，盐胁迫显著上调了应激相关基因（如OSM34、NHX1、SOS1A、SOS1B、BADH、TIP2、NSY和SDR）的表达，而MYO处理进一步增强了这些基因的表达水平。
结论与意义
本研究表明，外源性MYO通过增强抗氧化系统、促进渗透调节物质的积累以及上调应激响应基因的表达，显著缓解了盐胁迫对藜麦的负面影响。这不仅为理解MYO在植物抗逆性中的作用机制提供了新的科学依据，也为农业生产中提高作物耐盐性提供了一种潜在的解决方案。
研究亮点
1. 首次系统揭示了MYO在藜麦盐胁迫缓解中的多重作用机制。
2. 结合生理学、生物化学和分子生物学方法，全面解析了MYO的作用路径。
3. 研究发现MYO通过调控NHX1、SOS1A和SOS1B等关键基因的表达维持了离子稳态。
其他有价值内容
本研究还强调了MYO在ABA信号传导和甜菜碱合成中的潜在作用，为进一步探索其在植物抗逆性中的功能奠定了基础。