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全球土地有23%的盐土和37%的苏打土,且分布范围还在逐年扩大。新疆地处内陆,蒸发巨大,有近1/3的土壤为盐碱土。一般认为盐土主要由中性盐如氯化钠等组成,而碱土主要由碳酸钠等组成,pH大于9.0。研究表明中性盐胁迫和碱性盐胁迫对植物的影响不同,植物对两种胁迫的适应策略也不相同。为了明确中性盐、碱性盐对辣椒幼苗生长发育的影响差异,研究以辣椒为试材,在水培条件下模拟土壤盐碱环境,分析了中性盐(NaCl,pH7.05)、碱性盐(Na2CO3:NaHCO3=1:9,pH8.98)、混合盐(NaCl:Na2CO3:NaHCO3=10:1:9,pH8.95)胁迫下辣椒幼苗叶片渗透调节、抗氧化特性、氮素代谢、转录表达的差异,以期从生理和转录水平阐明辣椒幼苗对中性盐、碱性盐胁迫的差异响应机理,从而为辣椒在盐碱土的栽培提供参考。本研究具体结果如下:1.与对照相比,盐、碱及其混合胁迫的辣椒叶片脯氨酸均有升高,且中性盐胁迫的升高幅度最大;碱性盐和混合胁迫的辣椒叶片可溶性糖含量较对照升高,中性盐胁迫下可溶性糖含量下降较快,说明脯氨酸对中性盐胁迫下的辣椒幼苗渗透调节具有重要作用,而可溶性糖更倾向于调节碱性盐胁迫。三种盐胁迫下辣椒幼苗均可通过上调表达Δ1-吡咯琳-5-羧酸合成酶基因(P5CS)和鸟氨酸-δ-氨基转移酶基因(δ-OAT)基因来增加脯氨酸和可溶性糖含量,同时诱导Na+/H+逆向转运蛋白基因(NHX)、Na+/K+转运蛋白基因(HKT)、柠檬酸合成酶基因(CS)的表达,影响辣椒幼苗的渗透调节能力;除此以外CS基因在中性盐胁迫3天后表达受到抑制,但在碱性盐胁迫中一直处于高表达状态,说明辣椒叶片在碱性盐胁迫下通过大幅度上调表达CS而抵御高pH带来的伤害,从而揭示了柠檬酸在辣椒抵御碱性盐胁迫的过程中有更重要的作用。2.通过盐、碱及其混合胁迫下对辣椒幼苗叶片抗坏血酸(ASC)和谷胱甘肽(GSH)含量、抗氧化酶活性及相关基因表达量的测定,结果表明在试验胁迫条件下,辣椒幼苗首先通过细胞内稳定存在的还原型抗坏血酸(ASC)和还原型谷胱甘肽(GSH)来清除过多的活性氧维持氧化还原平衡。碱性盐胁迫下谷胱甘肽还原酶(GPX)活性及其基因表达量大于中性盐胁迫,说明碱性盐胁迫更加趋向于通过增加谷胱甘肽库来平衡过多的活性氧,减轻氧化损伤。同时,抗氧化酶活性及其相关基因表达量显示,三种胁迫均会抑制辣椒叶片氧化还原能力,但超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性对中性盐胁迫表现出更迅速的响应,对碱性盐胁迫的响应主要发生在试验胁迫后期。3.对盐、碱及其混合胁迫下辣椒幼苗的氮素含量、氮代谢相关酶活性及基因表达量的分析发现三种胁迫下辣椒叶片硝态氮含量均较对照显著降低,诱导辣椒叶片上调表达硝酸盐转运子NRT2.5以加快外部氮素的转运;三种胁迫下氨态氮含量随时间延长显著升高,在后期(胁迫9天后)碱性盐胁迫的辣椒叶片氨态氮含量显著高于中性盐胁迫。胁迫下辣椒叶片的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)的酶活性下降,其相应的基因表达量都下调。上述氮代谢结果表明盐、碱及其混合胁迫时辣椒幼苗叶片的氮代谢途径受到抑制,同Na+浓度下碱性盐胁迫的破坏作用更强烈。4.对盐、碱胁迫4h、13h、34h、58h下的辣椒幼苗叶片进行转录组测序共得到高质量数据203.32G。各时间点下中性盐胁迫差异表达基因数量分别为858、3121、1274、2263个;碱性盐胁迫差异表达基因数目分别为601、3511、503、1075个,两种盐胁迫的差异基因数目都在13 h达到峰值;通过GO功能和KEGG通路富集分析发现,盐碱差异基因主要富集在光合作用,渗透调节物质合成,氧化还原过程,氮代谢,有机酸代谢等过程;随机挑取的8个基因qRT-PCR验证,表明实验结果与测序结果相一致,说明测序相对准确,此测序结果可以应用到后续研究中。