中圖分類(lèi)號(hào)：Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0435（2025）07-2114-09

doi：10.11733/j.issn.1007-0435.2025.07.007

引用格式：，等.干旱脅迫對(duì)多根蔥種子超微結(jié)構(gòu)及內(nèi)源激素的影響[J].草地學(xué)報(bào)，2025，33（7）：2114 —2122 JIANG Qing-xue，BAO Xiu-xia，YIN Guo-mei，et al. Efects of Drought Stresson Seed Ultrastructure and Endog enous Hormones of Alium polyrhizum[J].Acta Agrestia Sinica，2025，33（7） ：2114-2122

Effects of Drought Stress on Seed Ultrastructure and Endogenous Hormonesof Allium polyrhizum

JIANG Qing-xue ^1，2 ，BAO Xiu-xia3，YIN Guo-mei1， ZHANG Zhi-peng2，WANG Xue- ?min^2* ， LIAN Yong1*

（1.InerMongoliatoouegiocadefAiureandialubandryot，erogolinite ofAnimal Science，ChineseAcademyofAgriculturalSciences，BeijinglOol93，China；3.SchoolofChemistryandEnviomental Engineering，HohhotNationality College，Hohhot，Inner Mongolia O1oo51，China）

Abstract：This study investigated the effects of drought stressimulated by diferent concentrations of polyethylene glycol（PEG-6ooO）on seed germination characteristics，ultrastructure，and endogenous hormone contents in A llium polyrhizum from the desert steppe of Inner Mongolia. The results showed that under 10% PEG6000 treatment，the seed coat meshwork of A . polyrhizum was loosely arranged，with irregular edges，but the germination rate showed no significant diference compared to the control group.When the PEG concentration increased to 20% ， structural damage to the seed coat was intensified，leading to a significant reduction in germination rate （ ?Plt;0.05） . High-concentration PEG caused a notable decrease in the growth-promoting hormone indole-3-acetic acid （IAA），while stres-responsive hormones such as abscisic acid （ABA）， jasmonic acid （JA），and salicylic acid （SA） significantly increased. These findings indicate that A . polyrhizum can adapt to drought stress during the seed germination phase by modulating the balance of endogenous hormones.

Key words：Allium polyrhizum;Seed;Germination;Drought stress;Endogenous hormones; Ultrastructure

多根蔥（Alliumpolyrhizum）是百合科蔥屬多年生旱生植物，其鱗莖外圍包被一層厚實(shí)的枯死鱗莖皮，形成地表防護(hù)層，防旱和隔熱，以減少鱗莖根系曝曬和水分蒸發(fā)[1。多根蔥大量分布在荒漠化草原地帶，在沙壤土、壤土乃至黏土均能良好生長(zhǎng)，土壤質(zhì)地越細(xì)，其長(zhǎng)勢(shì)往往越佳。植物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中會(huì)受到諸多環(huán)境脅迫因子的影響，干旱是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一[2]。當(dāng)干旱脅迫達(dá)到一定閾值時(shí)，會(huì)顯著抑制植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，極端干旱會(huì)導(dǎo)致植物產(chǎn)量大幅下降，甚至死亡[3]

干旱是制約植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素，表現(xiàn)為植物外部形態(tài)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、生理生化等諸多方面的變化[4]。電鏡技術(shù)是進(jìn)行細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)觀察的重要手段，可以在細(xì)胞和亞細(xì)胞水平上顯示出逆境下細(xì)胞和細(xì)胞器的形態(tài)變化特征，為確定植物抗旱特性提供可靠的形態(tài)學(xué)證據(jù)，是進(jìn)行植物抗旱性研究的重要內(nèi)容[5。在對(duì)紫花苜蓿[（Medicagosativa）甘蔗[7（Saccharumoffici-narum）的研究中發(fā)現(xiàn)，對(duì)葉綠體、淀粉粒、線粒體、細(xì)胞質(zhì)膜超微結(jié)構(gòu)的研究有助于從更深層次、更為直觀的探究生物脅迫和非生物脅迫對(duì)葉片細(xì)胞器結(jié)構(gòu)的損傷。因此，對(duì)干旱脅迫下多根蔥種子細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，為荒漠植物抗旱機(jī)制研究提供新的理論依據(jù)。

種子萌發(fā)不僅需要適宜的外界環(huán)境，而且受內(nèi)源激素[8]、物質(zhì)代謝[9、信號(hào)傳導(dǎo)[10]等過(guò)程影響。內(nèi)源激素是植物體生長(zhǎng)活動(dòng)的調(diào)節(jié)者，在植物遭受逆境脅迫過(guò)程中起著重要的調(diào)節(jié)作用[11]。生長(zhǎng)素（Indolyl-3-aceticacid，IAA）是生長(zhǎng)促進(jìn)激素，干旱脅迫可使其含量降低，減緩植株生長(zhǎng)速率，以緩解水分不足對(duì)植株正常生理活動(dòng)的壓力[12]。植物激素水楊酸（Salicylicacid，SA）作為防御信號(hào)分子，參與種子萌發(fā)、出芽、開(kāi)花和果實(shí)成熟等過(guò)程[13]，并在植物對(duì)環(huán)境脅迫響應(yīng)中發(fā)揮重要功能[14]。脫落酸（Abscisicacid，ABA）作為15碳倍半萜類(lèi)化合物，不僅是植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[15]，更是干旱應(yīng)答的核心信號(hào)介質(zhì)[16]。本研究以不同濃度的聚乙二醇（Polyethyleneglycol，PEG）溶液模擬干旱脅迫，研究了多根蔥種子萌發(fā)對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)，以解析多根蔥種子在干旱脅迫下的響應(yīng)機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本研究的供試材料多根蔥種子于內(nèi)蒙古自治

區(qū)烏蘭察布市四子王旗荒漠草原采集，其發(fā)芽率最高可達(dá) 97% ，發(fā)芽勢(shì)達(dá) 40% ，千粒重為 1.763g 。

1.2發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)測(cè)定

試驗(yàn)選用飽滿(mǎn)均勻的多根蔥種子，通過(guò)培養(yǎng)皿濾紙萌發(fā)法進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)。試驗(yàn)中，采用不同濃度的PEG溶液模擬干旱條件，設(shè)置了 0%，5% ，10% 15% ， 20% 和 30% PEG（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）處理組，每個(gè)處理設(shè)4次生物學(xué)重復(fù)（每個(gè)重復(fù)100粒種子）。具體過(guò)程為：將消毒過(guò)的種子擺放在墊有2張濾紙的培養(yǎng)血中，加人 5mL 去離子水或不同濃度的PEG溶液，每個(gè)處理4次重復(fù)，置于溫度 20^°C 、光照強(qiáng)度 100μmol?m^-2?s^-1 及 ^12h 光照周期的培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行種子萌發(fā)。

發(fā)芽率： GR=（Nn/TN）×100% 發(fā)芽勢(shì)： GE=（Y/X）×100% 發(fā)芽指數(shù)： GI=Σ（Gt/Dt）

式中： Nn 表示終期（7d）發(fā)芽數(shù)， TN 表示參試種子總數(shù)； X 表示供試種子的數(shù)量； Y 為發(fā)芽最高峰時(shí)（3d）的發(fā)芽數(shù)量； Gt 表示時(shí)間 t 內(nèi)的發(fā)芽種子數(shù)； Dt 表示相應(yīng)的種子發(fā)芽天數(shù)。

1.3 超微結(jié)構(gòu)的測(cè)定

采用 0% ， 10% ， 20% 不同濃度的PEG溶液模擬干旱，對(duì)多根蔥種子進(jìn)行干旱處理，每種濃度重復(fù)3次以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。將已露白的種子使用戊二醛進(jìn)行固定處理。固定后的種子經(jīng) 0.1mol?L^-1 磷酸緩沖液充分漂洗后，進(jìn)行10至 20min 的脫水。脫水完成后，依次使用丙酮與環(huán)氧樹(shù)脂的混合液（比例為2：1）丙酮與環(huán)氧樹(shù)脂的混合液（比例為1：1）及純環(huán)氧樹(shù)脂作為滲透劑，在 37^°C 溫箱中分別滲透8至 12h 。滲透結(jié)束后，將樣品進(jìn)行包埋，并采用EMUC7型超薄切片機(jī)制作切片。切片經(jīng)過(guò) 2% 醋酸鈾水溶液的鈾鉛雙染色處理，時(shí)長(zhǎng)為 15min 。在HitachiHT770OTEM型透射電子顯微鏡下對(duì)切片進(jìn)行觀察并拍攝照片。

1.4內(nèi)源激素含量測(cè)定

本試驗(yàn)設(shè)置6組樣本PEG濃度分別為 0% 5% ， 10% ， 15% 20% ， 30% ，每個(gè)處理組生物學(xué)重復(fù)3次。在種子萌發(fā)露白后的第三天，采用QTRAP 6500+ 型液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS/MS）方法測(cè)定了生長(zhǎng)素、脫落酸、茉莉酸、水楊酸等

植物激素的含量。

液相條件主要包括：

1）色譜柱：WatersACQUITYUPLCHSS T3C18柱 （1.8μm ， 100mm×2.1mmi.d.）， 。

2）流動(dòng)相：A相，超純水（加入 0.04% 的乙酸）；B相，乙腈（加入 0.04% 的乙酸）。

3）梯度洗脫程序： 0minA/B 為 95：5（V/V） 1.0minA/B 為95：5（V/V），8.0min為 5：95（V/V） ，9.0min 為 ， 9.1min 為 ，12.0min 為 95：5（V/V） 。

4）流速 0.35mL?min^-1 柱溫為 40^°C ；進(jìn)樣量2μL。

質(zhì)譜條件主要包括：電噴霧離子源（ElectrosprayIonization，ESI溫度 550^°C ，正離子模式下質(zhì)譜電壓 5500V ，負(fù)離子模式下質(zhì)譜電壓 -4500V ，氣簾氣（CurtainGas，CUR） 。在Q-Trap6500+ 中，各離子對(duì)均根據(jù)優(yōu)化的去簇電壓（declustering potential，DP）和碰撞能（collision energy，CE）進(jìn)行掃描檢測(cè)。

1.5 差異代謝物KEGG富集

利用KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)代謝物進(jìn)行注釋?zhuān)鶕?jù)差異倍數(shù)FoldChange值進(jìn)行差異篩選。篩選標(biāo)準(zhǔn)：選取FoldChange ?2 和Fold Change ?0.5 的代謝物。代謝物在對(duì)照組和試驗(yàn)組中差異為2倍以上或0.5以下，則認(rèn)為差異顯著。對(duì)差異代謝物進(jìn)行KEGG通路富集，Richfactor值越高，表明該通路中的差異代謝物越集中，即該通路的富集程度越高。P value為超幾何檢驗(yàn) P 值，超幾何分布的計(jì)算公式如下所示：

1.6數(shù)據(jù)處理與顯著性分析

本研究的試驗(yàn)數(shù)據(jù)首先利用Excel2016軟件進(jìn)行整理。采用SPSS26.0軟件進(jìn)行方差分析和差異顯著性檢驗(yàn)，其中顯著性水平設(shè)定為 Plt;0.05 。最后，使用GraphPadPrism8.O.2軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1干旱脅迫對(duì)多根蔥種子發(fā)芽指標(biāo)的影響

隨著PEG濃度的增加，多根蔥種子的發(fā)芽率呈現(xiàn)出顯著下降趨勢(shì)（圖1a）。在 10% PEG處理下，與蒸餾水處理（CK）相比，發(fā)芽率下降了11. 67%（Plt; 0.05）。進(jìn)一步增加PEG濃度至 15% 時(shí)，發(fā)芽率相較于CK顯著降低了 20.8%（Plt;0.01） 。當(dāng)PEG濃度達(dá)到 20% 時(shí)，種子萌發(fā)受到顯著抑制，發(fā)芽率降至15.67% ，與CK相比存在極顯著差異 ?Plt;0.001） 。

此外，在 15% PEG溶液處理下，發(fā)芽指數(shù)降低至3.7，與CK相比存在顯著差異 （Plt;0.05） ，當(dāng)PEG濃度超過(guò) 20% 時(shí)，多根蔥種子的發(fā)芽指數(shù)降至0.8至2之間（圖1b）。干旱脅迫的增強(qiáng)導(dǎo)致多根蔥種子的發(fā)芽勢(shì)降低（圖1c）。在 20% PEG溶液處理下，多根蔥種子發(fā)芽勢(shì)與CK相比有顯著差異（ Plt; 0.001），下降了 77.4% 。這些結(jié)果表明， 20% 的PEG模擬干旱脅迫對(duì)多根蔥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽勢(shì)均具有顯著的抑制作用。

注：圖la為不同PEG濃度處理下多根蔥種子發(fā)芽率;1b發(fā)芽指數(shù)；1c發(fā)芽勢(shì)；*為 Plt;0.05 差異顯著， ** 為 Plt;0.01 差異極顯著，***為 Plt; 0.001差異極顯著

Note：PanellapresetstegeiatioateofiumolyzuseedsunerdiferentEGcocetratios；epresntsteatin index;lcrepresents the germination potential.Asterisks indicate significant differences；*for ΔPlt;0.05 ** for Plt;0.01 ，and***for Plt;0.001 （2

2.2干旱脅迫對(duì)多根蔥種子超微結(jié)構(gòu)的影響

由于 5%PEG 處理組中多根蔥種子的萌發(fā)與蒸餾水處理組（CK）沒(méi)有顯著差異，因此選擇CK、10% PEG處理組和 20% PEG處理組的三組樣品進(jìn)行電鏡分析。正常萌發(fā)的多根蔥種子的種皮呈平整的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)脈清晰可見(jiàn)，網(wǎng)格間較為緊密，種皮相對(duì)較?。▓D2a，2b）。 10% PEG處理下，種子表皮微結(jié)構(gòu)有規(guī)則的網(wǎng)格，網(wǎng)脈清晰可見(jiàn)，但網(wǎng)格間排列疏松，邊緣出現(xiàn)不規(guī)則性，說(shuō)明 10% PEG處理對(duì)種皮結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定程度的影響（圖2c，2d）。20% PEG處理下，多根蔥種子的表皮超微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)格，網(wǎng)脈不清晰，部分網(wǎng)格出現(xiàn)斷裂，種皮出現(xiàn)較為嚴(yán)重的損傷（圖2e，2f）。

正常萌發(fā)的多根蔥種子細(xì)胞壁和質(zhì)膜清晰可見(jiàn)，且未發(fā)生質(zhì)壁分離（圖3a，3b）。隨著PEG濃度的增加，細(xì)胞結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了明顯變化。 10% PEG處理導(dǎo)致多根蔥種子細(xì)胞質(zhì)膜邊界模糊，表明細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)此時(shí)已受到一定程度的影響（圖3c，3d）。進(jìn)一步增加PEG濃度至 20% 時(shí)，透射電鏡照片顯示多根蔥種子細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)陷，質(zhì)壁分離現(xiàn)象明顯（圖3e，3f）。

電鏡觀察結(jié)果進(jìn)一步揭示了干旱脅迫對(duì)多根蔥種子細(xì)胞核形態(tài)的影響。正常萌發(fā)的多根蔥種子細(xì)胞核保持橢圓形，結(jié)構(gòu)完整，細(xì)胞質(zhì)膜完整且清晰，核質(zhì)分布均勻（圖3a）。在 10% PEG溶液處理下，盡管細(xì)胞核仍呈橢圓形，但部分細(xì)胞的質(zhì)膜已出現(xiàn)內(nèi)陷現(xiàn)象（圖3d）。當(dāng)PEG濃度增至 20% 時(shí)，高濃度PEG通過(guò)降低水勢(shì)導(dǎo)致細(xì)胞失水，引發(fā)質(zhì)膜內(nèi)陷及核膜裂解（圖3f）。

2.3干旱脅迫對(duì)多根蔥內(nèi)源激素含量的影響

2.3.1干旱脅迫對(duì)多根蔥內(nèi)源激素含量的影響

結(jié)果顯示，不同PEG濃度處理下多根蔥種子的萌發(fā)期內(nèi)源ABA，SA，JA和IAA植物激素含量發(fā)生明顯變化。當(dāng)PEG濃度達(dá)到 15% 時(shí)，多根蔥種子內(nèi)源ABA含量顯著高于CK ?Plt;0.01） ，升高了5.11倍，隨著PEG濃度進(jìn)一步升高至 20% ，多根蔥內(nèi)源ABA含量在干旱脅迫下迅速升高（圖4a），與CK相比存在極顯著差異 （Plt;0.001） 。

JA含量在多根蔥種子中隨著PEG溶液濃度的升高而持續(xù)增加（圖4b）。當(dāng)PEG濃度達(dá)到 15% 時(shí)，內(nèi)源JA含量顯著高于 CK（Plt;0.05） 。JA含量始終處于升高狀態(tài)，JA含量在多根蔥種子中隨PEG濃度升高持續(xù)增加（圖4b）。當(dāng)PEG濃度為30% 時(shí)，JA含量為CK的3.51倍 （Plt;0.001） ，達(dá)到極顯著水平 （Plt;0.001） 。

在干旱脅迫條件下，多根蔥種子內(nèi)源IAA含量整體呈下降趨勢(shì)。隨著干旱脅迫程度加劇，種子內(nèi)源IAA含量逐漸降低。如圖4c所示，當(dāng)PEG濃度為 15% 時(shí)，內(nèi)源IAA含量顯著低于CK（ Plt; 0.05）。當(dāng)PEG濃度達(dá)到 30% 時(shí)，IAA含量相比于CK下降了 20.6% （圖4c），差異達(dá)到極顯著水平（Plt;0.001） 。

如圖4d所示，種子內(nèi)源SA含量隨著PEG濃度的升高而持續(xù)增加。在 10%FEG 處理下，SA含量顯著高于CK（ .Plt;0.05） 。當(dāng)PEG濃度達(dá)到 30% 時(shí)，內(nèi)源SA含量相比CK提高了2.2倍，存在極顯著差異（ ?Plt;0.001 。

2.3.2干旱脅迫下多根蔥激素代謝通路的KEGG分析本研究通過(guò)KEGG分析，對(duì)多根蔥在萌發(fā)過(guò)程中內(nèi)源激素代謝物的變化進(jìn)行了深人研究。如圖5所示，在干旱脅迫條件下，多根蔥種子的內(nèi)源激素代謝物主要富集在次生代謝物生物合成（Biosynthesisofsecondarymetabolites）、二萜類(lèi)生物合成（Diterpenoidbiosynthesis）、類(lèi)胡蘿卜素生物合成（Carotenoidbiosynthesis）以及植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（Planthormone signal transduction）代謝通路上。

2.3.3干旱脅迫對(duì)多根蔥內(nèi)源激素聚類(lèi)分析結(jié)果為了進(jìn)一步分析多根蔥種子在干旱脅迫下的內(nèi)源激素代謝物變化，本研究對(duì)代謝物數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)分析。結(jié)果如圖6所示，可以看出不同程度的干旱脅迫均顯著影響了多根蔥種子的內(nèi)源激素組成。值得注意的是 GA₅₁ 含量在 20% PEG和 30% PEG處理組中顯著上調(diào)。

3討論

有研究發(fā)現(xiàn)，呼倫貝爾克魯倫流河域的克氏針茅草原退化演替序列呈現(xiàn)出克氏針茅群落向多根蔥群落退化的趨勢(shì)[17]。這一現(xiàn)象與植物對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制緊密相關(guān)。植物通過(guò)改變外觀形態(tài)、內(nèi)部生理生化及代謝等綜合反應(yīng)來(lái)適應(yīng)外界環(huán)境的變化[18]。魏志敏等人[19]研究結(jié)果表明，在低濃度（3%～9%） 的PEG-6000溶液中，4個(gè)品種的藜麥（Chenopodiumquinoa）種子均表現(xiàn)出一定的耐旱能力。魏鵬超等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PEG濃度達(dá)到10% 時(shí)，沙蔥（AlliummongolicumRegel）種子發(fā)芽率與發(fā)芽勢(shì)分別降到 50% 和 26% 。而本研究表明，在 10%FEG 脅迫下，多根蔥種子的發(fā)芽率并未受到顯著抑制，這表明多根蔥能夠在相對(duì)較輕的干旱脅迫條件下正常發(fā)芽和生長(zhǎng)。當(dāng)干旱脅迫加劇至20% PEG時(shí)，多根蔥種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)有所下降，但仍有小部分種子能夠成功萌發(fā)。這一結(jié)果與多根蔥在內(nèi)蒙古荒漠草原地帶的廣泛分布相一致，這些地區(qū)年降水量多于 300mm ，多根蔥能在堿化或輕度鹽化的土壤上生長(zhǎng)[21]。這種生理適應(yīng)性可能是多根蔥在內(nèi)蒙古地區(qū)廣泛分布的關(guān)鍵因素之一。

干旱脅迫對(duì)植物的傷害是多方面，不僅體現(xiàn)在外部形態(tài)上，例如葉片會(huì)脫落，葉面積會(huì)變小等，還反映在質(zhì)膜的損傷以及細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的破壞方面，最終致使植物生長(zhǎng)受到抑制，甚至導(dǎo)致植物死亡[22]。本研究通過(guò)對(duì)不同PEG濃度處理下的多根蔥種子進(jìn)行透射電子顯微鏡（Transmissionelectronmicroscope，TEM）分析，發(fā)現(xiàn)不同處理組的多根蔥種子在外表皮形態(tài)和細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯的差異。當(dāng)PEG濃度為 10% 時(shí)，掃描電鏡結(jié)果顯示多根蔥種皮結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定變化，其具有規(guī)則的網(wǎng)格，網(wǎng)脈清晰可辨，但網(wǎng)格間排列較為疏松，部分細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)陷，與對(duì)照組相比存在輕微差異。當(dāng)PEG濃度升高到 20% 時(shí)，多根蔥種子細(xì)胞核失去正常結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)質(zhì)壁分離，嚴(yán)重變形且變小，核膜大面積溶解。這與前人的研究結(jié)果相似，如伊犁絹蒿（Seriphidiumtransiliense）[23]、歐李[Cerasushumilis（Bge.）Sok][24]隨著干旱脅迫程度的加深，細(xì)胞核內(nèi)物質(zhì)流出，質(zhì)壁完全分離，細(xì)胞膜受損嚴(yán)重，葉綠體在逆境中無(wú)法抵御而受損嚴(yán)重。有研究表明，干旱引發(fā)的細(xì)胞膜傷害是因?yàn)闄C(jī)體自由基產(chǎn)生過(guò)多與消除的平衡被破壞，從而出現(xiàn)自由基積累，并由此引發(fā)或加劇了細(xì)胞的膜脂過(guò)氧化[25]。因此，推測(cè)本研究細(xì)胞膜系統(tǒng)的受損可能與膜脂過(guò)氧化加劇有關(guān)。綜上所述，干旱脅迫對(duì)多根蔥種子的影響是復(fù)雜且多層次的，不僅改變了種子的外部表皮形態(tài)，還顯著影響了細(xì)胞結(jié)構(gòu)及細(xì)胞核形態(tài)，為解析PEG誘導(dǎo)干旱脅迫下多根蔥種子的生理適應(yīng)機(jī)制提供了形態(tài)學(xué)依據(jù)。

植物會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)源激素含量來(lái)影響其生理生化過(guò)程以適應(yīng)干旱環(huán)境。逆境脅迫下，ABA可通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、誘導(dǎo)逆境基因和蛋白表達(dá)來(lái)提高植物對(duì)逆境因子的抗性[26]。本研究發(fā)現(xiàn)，在干旱脅迫下，多根蔥內(nèi)源ABA含量顯著上調(diào)，且通過(guò)KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)代謝產(chǎn)物進(jìn)行注釋分析表明，其內(nèi)源ABA主要通過(guò)類(lèi)胡蘿卜素生物合成（carotenoidbiosynthesis）途徑合成。在ABA存在時(shí)，ABA受體PYR1/PYL/RCAR與PP2C（蛋白磷酸酶2C）結(jié)合，抑制其活性，從而解除PP2C對(duì)SnRK2s（SNF1-relatedkinase2）的抑制作用，具活性的SnRK2s進(jìn)一步激活轉(zhuǎn)錄因子 ABFs/AREBI ，啟動(dòng)相關(guān)下游基因表達(dá)，這些下游基因編碼的蛋白涉及氣孔關(guān)閉、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)合成及干旱脅迫相關(guān)蛋白表達(dá)等干旱脅迫響應(yīng)多個(gè)方面[27]。草地早熟禾（Poapratensis）IAA含量在干旱初期升高隨后下降[28]，高羊茅（Festucaelata）的IAA含量則持續(xù)降低[29]。本研究中多根蔥的IAA變化模式與高羊茅更為接近，可能與不同物種對(duì)干旱脅迫響應(yīng)的時(shí)序差異有關(guān)。此外，隨著干旱脅迫程度加深，本研究還發(fā)現(xiàn)多根蔥種子逆境響應(yīng)激素JA和SA含量均提高，推測(cè)JA可能通過(guò)誘導(dǎo)防御基因或蛋白表達(dá)及防御化學(xué)物質(zhì)合成介導(dǎo)植物對(duì)逆境脅迫的防御反應(yīng)[30]，且有研究表明JA可通過(guò)干擾過(guò)氧化酶的β氧化過(guò)程抑制種子萌發(fā)并參與非生物脅迫中植物生理與分子機(jī)制調(diào)控[31]。姜中珠等人[32]的研究也證實(shí)SA在提高灌木幼苗抗旱性方面的積極作用。綜上所述，本研究全面而細(xì)致地揭示了干旱脅迫對(duì)植物內(nèi)源激素的動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)而解析了干旱脅迫條件下多根蔥的生理響應(yīng)機(jī)制。

注：橫坐標(biāo)為樣品名稱(chēng)，其中CK表示對(duì)照組，5，10，15，20，30分別表示 5% 10% 15% 20% 30% PEG處理組，每組均包含三個(gè)生物學(xué)重復(fù)。坐標(biāo)為代謝物信息，紅色表示高含量，綠色表示低含量

Note： The x axis represents thesamplenames，withCKdenotingthecontrolgroupand5，O，15，2O，and3Orepresentingthetreatmentgroups subjected to 5% ， 10% ， 15% ， 20% ，and 30% PEG，respectively. Each group includes three biological replicates.The y-axis indicates metaboliteinformation，with red representing high abundance and green representing low abundance

植物體中自前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的赤霉素（Gibberellicacid，GAs）有136種，但只有部分具有調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的生理效應(yīng)。干旱脅迫下植物體內(nèi)GA含量多呈下降的趨勢(shì)。軒春香[33]對(duì)豌豆（PisumsatiuumL.）所進(jìn)行的干旱脅迫及復(fù)水試驗(yàn)表明，在十旱脅迫下根系內(nèi)GA的合成受阻，含量下降，并且下降幅度與脅迫強(qiáng)度、脅迫時(shí)間成正比。韓瑞宏等人[34]對(duì)于干旱脅迫下紫花苜蓿（Medicagosatiua）的研究表明，干旱脅迫下2種苜蓿的 GA₃ 含量均呈下降趨勢(shì)。然而，張世英等人[35]對(duì)于干旱脅迫下的中華金葉榆（Ulmuspumila‘Jinye'）栽苗盆的研究表明，隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，CK組的GA含量逐漸增加。本研究對(duì)多根蔥種子的GAs含量變化進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在干旱脅迫下，盡管多數(shù)GAs在干旱脅迫下未顯示顯著變化，但 GA₅₁ 的顯著上調(diào)。這一現(xiàn)象與前人對(duì)小麥的研究結(jié)果相似，即在干旱脅迫下，小麥組織中的 GA₅₁ 含量發(fā)生變化，根尖的 GA₅₁ 含量高于葉片組織[36]。這可能表明多根蔥在干旱脅迫初期通過(guò)調(diào)節(jié)激素水平來(lái)增強(qiáng)自身的適應(yīng)性。但其具體機(jī)制尚不清楚，未來(lái)還需要開(kāi)展進(jìn)一步研究。

4結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，在PEG模擬干旱脅迫條件下，多根蔥種子表現(xiàn)出對(duì)干旱的適應(yīng)性。在 10% PEG-6000溶液處理下，多根蔥種子的種皮網(wǎng)格間排列變得疏松，邊緣呈現(xiàn)明顯的不規(guī)則狀，但種子的萌發(fā)并未受到顯著影響。然而，當(dāng)處理濃度提升至20% PEG-6000溶液時(shí)，種皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭受損害，從而顯著抑制種子萌發(fā)。內(nèi)蒙古荒漠草原上的多根蔥通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)源激素平衡來(lái)應(yīng)對(duì)干旱脅迫，這表現(xiàn)為降低生長(zhǎng)促進(jìn)激素IAA的含量，同時(shí)增加逆境響應(yīng)激素ABA，JA和SA的含量。此外，多根蔥的內(nèi)源激素主要富集在次生代謝物生物合成（Biosynthesis ofsecondarymetabolites）、二萜類(lèi)生物合成（Diterpenoidbiosynthesis）、類(lèi)胡蘿卜素生物合成（Carotenoidbiosynthesis）以及植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（Plant hormone signal transduction）等關(guān)鍵代謝通路中。

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（責(zé)任編輯閔芝智）