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土壤盐渍化已经成为全球性的问题,土壤盐化和碱化往往同时发生,对生态环境的破坏力更大。土壤盐碱化严重影响作物的生长并引起植物产量的降低,菊芋(Helianthus tuberosus L.)菊科,向日葵属,原产北美,现在也广泛分布在温带。菊芋适应性强、耐盐碱、生物产量高,是一种很有前途的生物能源材料。为探讨菊芋对盐碱胁迫的生理生化响应,本试验使用两种中性盐(NaCl、Na2SO4)和两种碱性盐(Na2CO3、NaHCO3)按5:23:9:5摩尔比模拟盐碱胁迫,筛选苗期菊芋耐盐性品种,然后以强耐盐碱性的菊芋ZH-2和中等耐盐碱的ZH-5两份种质为材料,分析盐碱胁迫下,不同菊芋种质资源在渗透调节、抗氧化酶活性、Na+、K+吸收与分配、荧光参数等方面的变化情况,并结合差异蛋白质组学技术和方法,检测盐碱胁迫下叶片蛋白的变化,探明菊芋苗期对盐碱胁迫的生理生化响应,为菊芋抗盐碱育种及资源利用提供理论依据。所得主要结果如下:(1)盐碱胁迫处理下,4份菊芋材料的地上、地下、全株鲜重整体上呈下降趋势,且Y150(150mmol·L-1)浓度下各材料与对照间的差异最大,是耐盐碱筛选的适宜浓度。Y150可以作为菊芋幼苗耐盐碱筛选的胁迫强度。(2)16份菊芋种质资源按耐碱性强弱分为四大类:菊芋ZH-2、ZH-3为强耐盐碱材料,菊芋ZH-4、太阳岛和庆芋001是耐盐碱材料,菊芋ZH-5、ZH-6等10份材料为中等耐盐碱资源,菊芋ZH-9是盐碱敏感材料。(3)胁迫的第14d、21d,菊芋ZH-2叶绿素含量增加,菊芋ZH-5叶绿素含量显著低于对照(p<0.05)。盐碱胁迫显著降低了ZH-5叶片Fv/Fm,Fv′/Fm′,Fv/Fo和ΦPSII值(p<0.05),与ZH-5相比,ZH-2能在第7d、21d保持ΦPSII稳定,并且叶片Fv/Fm,Fv′/Fm′,Fv/Fo值与对照间无显著差异。盐碱胁迫7d后,ZH-5叶片NPQ值小于对照,而ZH-2叶片NPQ高于对照,在胁迫第14d、21d,ZH-5叶片NPQ值显著高于对照(p<0.05),ZH-2与对照无显著差异。(4)盐碱胁迫使菊芋ZH-2和ZH-5根、茎中Na+的含量增加,ZH-2根中积累了更多的Na+含量,在胁迫的第7d、14d茎中ZH-2 Na+含量显著高于对照(p<0.05),叶片Na+含量与对照间差异不显著。盐碱胁迫显著降低了ZH-5根茎中的K+含量,ZH-2在胁迫的第7d、14d根茎中K+含量均显著高于对照(p<0.05)。盐碱胁迫第7d,ZH-5叶片中K+含量显著高于对照(p<0.05),胁迫的第14d、21d K+含量显著小于对照(p<0.05)。在胁迫的第14d、21d,ZH-2叶片脯氨酸含量与对照间存在显著差异,ZH-5在胁迫的第7d、21d与对照间存在显著差异(p<0.05)。(5)胁迫7d后,菊芋ZH-2叶片POD、SOD、CAT活性均高于对照,菊芋ZH-5除SOD活性外,POD和CAT活性均显著小于对照(p<0.05)。在胁迫第14d,ZH-5叶片POD、CAT活性均显著小于对照(p<0.05),胁迫21d后,菊芋ZH-2叶片中CAT、SOD与对照间无显著差异,而菊芋ZH-5叶片SOD、POD和CAT活性显著高于对照(p<0.05)。(6)胁迫7d,提取叶片总蛋白进行双向电泳,共发现了22个差异蛋白点,经质谱鉴定,按功能可以分为5类:光合作用,代谢水平,信号转导,抗性相关,功能未知蛋白。其中鉴定出3个的表达量上调的差异蛋白点,与光合作用相关和信号转导相关的,其中还有一个是未知功能蛋白点。菊芋5号叶片中鉴定出的蛋白点的表达量大多是下调的。综上,4种盐按摩尔比5:23:9:5比例总盐浓度为Y150(150mmol·L-1)可以作为菊芋耐盐碱筛选的胁迫强度,地上鲜重,植株干重和SOD等指标可以作为大量筛选菊芋幼苗耐盐碱的参数。随胁迫时间的延长,菊芋ZH-2叶绿素含量提高,叶片Fv/Fm,Fv′/Fm′,Fv/Fo和ΦPSII值影响较小,将有害的Na+主要集中在根茎中,保持一定的渗透压,减少对叶片的损害,并且提高了NPQ值减少多余光能对光合器官的损伤,同时,在胁迫第7d,叶片SOD、CAT和POD活性高于对照,检测胁迫第7d的叶片蛋白,发现22个差异蛋白点。