NaHS引发提高裸燕麦种子活力的生理机制

硫化氢（H₂S）信号在作物种子萌发中发挥着重要作用。为探讨外源H₂S供体NaHS引发提高作物种子活力的作用及其生理机制，以裸燕麦种子为材料，分别用不同浓度NaHS （0、50、100、200、400、800、1600 μmol·L^-1）引发18 h和800 μmol·L^-1 NaHS引发不同时间（6、9、12、15、18、21 h），分析其发芽势（GP）、发芽率（GR）、发芽指数（GI）、活力指数（VI）和幼苗干重（DW）的变化，以确定适宜的NaHS引发浓度和引发时间。以未引发种子为对照（CK），同时设置H₂O引发，研究800 μmol·L^-1 NaHS引发18 h对种子H₂S产生、贮藏物质含量和活性氧代谢的影响。结果表明，800 μmol·L^-1 NaHS引发18 h可显著提高裸燕麦种子的GP、GR、GI和VI，但对DW的影响不大。NaHS引发对种子淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白质、还原型抗坏血酸（ASA）、脱氢抗坏血酸（DHA）含量及ASA/DHA和抗坏血酸过氧化物酶活性无显著影响，但显著提高H₂S和氧化型谷胱甘肽（GSSG）含量及细胞色素氧化酶（COX）、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性，分别比CK提高了113.5%、14.4%、103.3%、6.1%、112.0%和120.5%；降低α-淀粉酶和β-淀粉酶活性及超氧阴离子、过氧化氢、丙二醛、还原型谷胱甘肽（GSH）含量、GSH/GSSG和质膜相对透性，分别下降了39.8%、53.6%、34.7%、36.1%、37.6%、29.2%、38.1%和11.9%。由此表明，NaHS引发可能通过提高种子H₂S含量，从而调控抗氧化系统和激活COX活性，降低活性氧对质膜的损伤，增强细胞有氧呼吸代谢，提高裸燕麦种子活力。     

不同时期喷施NaHS对盐碱地裸燕麦农艺和产量性状的影响

采用田间试验,分别在2020年裸燕麦不同生育期和2021年裸燕麦抽穗期喷施不同浓度H₂S供体硫氢化钠(NaHS),分析H₂S对盐碱胁迫下裸燕麦农艺和产量性状的影响。2020年试验结果表明：喷施时期对裸燕麦株高、单株粒数、单株产量、收获穗、千粒重和产量具有显著影响;NaHS浓度对株高和千粒重无显著影响,而对单株粒数、单株产量、收获穗和产量产生显著影响;二者的交互作用除对株高影响不显著外,对其余上述指标均具有显著影响。株高、单株粒数、单株产量、收获穗、千粒重和产量均以抽穗期喷施最高;单株粒数、单株产量、收获穗和产量随NaHS浓度增大整体呈先增加后下降的变化趋势,其中以喷施200 μmol·L^-1NaHS的产量最高。单株粒数和单株产量分别以抽穗期喷施100 μmol·L^-1和50 μmol·L^-1NaHS最高;收获穗数和千粒重分别以抽穗期喷施200 μmol·L^-1和50 μmol·L^-1NaHS最大;产量以抽穗期喷施200 μmol·L^-1NaHS最优。隶属函数综合分析显示：抽穗期喷施200 μmol·L^-1NaHS提高裸燕麦农艺产量性状的效果最佳。2021年试验结果表明：抽穗期喷施不同浓度NaHS对裸燕麦株高、收获穗和千粒重的影响不显著;与喷施0 μmol·L^-1 NaHS相比,喷施25~400 μmol·L^-1 NaHS可不同程度提高裸燕麦穗铃数、穗粒数和产量,其中喷施200 μmol·L^-1 NaHS的效果最显著。综上所述,抽穗期喷施200 μmol·L^-1 NaHS可有效促进裸燕麦穗铃数和穗粒数等农艺性状并提高产量。     

H2S对盐碱混合胁迫下裸燕麦叶片脂肪酸组成的影响

脂肪酸是细胞膜脂的重要组成成分,信号分子硫化氢(H₂S)在植物响应盐碱胁迫中发挥着重要作用。为探讨H₂S对盐碱混合胁迫下裸燕麦脂肪酸组成的效应,采用盆栽砂培试验,研究了外施H₂S供体硫氢化钠(NaHS)和H₂S生成抑制剂羟胺(HA)对50 mmol·L^-1盐碱混合胁迫下裸燕麦品种定莜9号植株生长、叶片细胞膜脂氧化和脂肪酸组成的影响。结果表明：（1）喷施50 μmol·L^-1 NaHS可显著缓解盐碱混合胁迫下定莜9号植株干重的下降和叶片超氧阴离子、过氧化氢和丙二醛含量的提高;增添HA后逆转了喷施NaHS缓解盐碱混合胁迫抑制定莜9号植株生长和叶片膜脂氧化损伤的作用。（2）盐碱混合胁迫导致定莜9号叶片50种脂肪酸中的部分组分含量发生显著改变,使总脂肪酸含量和脂肪酸不饱和程度显著降低。喷施50 μmol·L^-1 NaHS使盐碱混合胁迫下定莜9号叶片5种脂肪酸组分棕榈酸(C16∶0)、岩芹酸 (C18∶1N12)、异油酸(C18∶1N7)、亚油酸(C18∶2N6)和α-亚麻酸(C18∶3N3)含量显著降低,其余45种脂肪酸组分含量变化不大;增添HA后5种脂肪酸月桂酸(C12∶0)、反-10-十五烯酸(C15∶1T)、亚油酸 (C18∶2N6)、α-亚麻酸(C18∶3N3)和二十三烷酸(C23∶0)含量提高,8种脂肪酸硬脂酸(C18∶0)、反异油酸(C18∶1N7T)、岩芹酸(C18∶1N12)、异油酸(C18∶1N7)、顺-11,14-二十碳二烯酸(C20∶2)、HOMO-γ-亚麻酸(C20∶3N6)、神经酸(C24∶1)和顺-7,10,13,16-二十二碳四烯酸(C22∶4)含量下降,其余37种脂肪酸含量无显著变化。（3）喷施50 μmol·L^-1 NaHS显著降低了盐碱混合胁迫下定莜9号叶片饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸和总脂肪酸含量及脂肪酸不饱和度和双键指数,添加HA后显著逆转了NaHS降低不饱和脂肪酸和总脂肪酸含量及脂肪酸不饱和度和双键指数的作用。综上所述,H₂S通过降低活性氧积累导致的细胞膜脂氧化损伤和参与脂肪酸组分调控及降低脂肪酸含量和脂肪酸不饱和程度提高裸燕麦适应盐碱胁迫的能力。     

外源H2S对渗透胁迫下裸燕麦种子萌发和幼苗生长的影响

为探讨新型气体信号硫化氢(H₂2S)对渗透胁迫下作物种子萌发和幼苗生长的影响，以裸燕麦(Avena nude)品种‘定莜9号’种子为材料，采用H₂2S供体硫氢化钠(NaHS)浸种浓度和聚乙二醇(PEG-6000)模拟渗透胁迫两因素试验，其中NaHS浓度设0、0. 2、1. 0 mmol·L^-1和5. 0 mmol·L^-14个水平，PEG浓度设0、119、149、178 g·L^-1和202 g·L^-15个水平，进行完全组合设计，共20个处理，测定不同处理裸燕麦种子萌发参数(发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、平均发芽时间和贮藏物质转运率)和幼苗生长参数(胚根长、胚芽长和幼苗干重)，运用隶属函数分析方法对不同处理种子的耐渗透能力进行综合评价。结果表明：（1）NaHS浓度和PEG浓度对各萌发参数和幼苗生长参数均有显著影响；两者的交互作用对发芽指数、活力指数、平均发芽时间和胚根长影响显著。（2）在同一NaHS浓度下，随着PEG浓度提高，各萌发参数和幼苗生长参数均显著下降，而平均发芽时间呈增加趋势。（3）在相同PEG浓度下，0.2 mmol·L^-1NaHS浸种对各萌发参数和幼苗生长参数均无显著影响；1.0 mmol·L^-1NaHS浸种提高了发芽指数、活力指数、贮藏物质转运率、胚根长、胚芽长和幼苗干重，降低了平均发芽时间；5.0 mmol·L^-1NaHS浸种提高了平均发芽时间，而其余各萌发参数和幼苗生长参数均呈下降趋势。（4）利用隶属函数综合分析得知，用1.0 mmol·L^-1NaHS浸种可提高PEG渗透胁迫下的综合评价D值，而5.0 mmol·L^-1NaHS浸种处理的D值显著下降。由此表明，适宜浓度NaHS (1.0 mmol·L^-1)浸种能够促进渗透胁迫下裸燕麦的种子萌发和幼苗生长。     

外源硫化氢对盐碱胁迫下裸燕麦矿质元素吸收、运输和分配的影响

为了解硫化氢(H₂S)对盐碱胁迫下裸燕麦矿质元素吸收、运输和分配的调控效应,以裸燕麦品种定莜9号为材料,采用盆栽砂培试验,研究抽穗期喷施50 μmol·L_-1 H₂S供体硫氢化钠(NaHS)溶液对50 mmol·L_-1盐碱混合胁迫下裸燕麦根、茎和叶中29种矿质元素和4种阴离子含量及矿质元素选择性运输、质膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因 SOS1和液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因 NHX1表达和植株生物量的影响。结果表明,在裸燕麦根、茎和叶中未检出硒元素和CO^2-₃。盐碱胁迫下,外源H₂S对裸燕麦效应：(1)对根、茎和叶中HCO^-₃、Cl^-和SO^2-₄含量无显著影响,可显著缓解盐碱胁迫下裸燕麦根系和地上部干重的下降。（2）显著降低茎、叶中Na含量,对根中Na含量和叶片 SOS1基因表达无显著影响,显著提高叶片 NHX1基因表达量。(3) 提高根、茎和叶中Ca、Mg、P的含量,抑制K的吸收和运输;促进S的吸收,但抑制S的转运;降低根、茎中Si含量,通过提高Si从茎向叶转运而提高叶中Si含量。(4) 显著提高根、茎和叶中Co含量;促进Ni的转运及Fe从根向茎、Zn从茎向叶的转运,提高根中Mn、Zn和茎中Fe及叶片Ni、Zn含量;抑制B、Mn、Cu、Zn从根向茎和Mo从茎向叶的转运,降低茎中B、Mn、Cu、Ni、Zn和叶片中B、Mn、Cu、Mo含量。(5) 显著提高根中Li、Sr、Ag和茎中Li、Sr及叶片Sr、Ag含量,降低根中Ba和叶片Rb含量。(6) 对根、茎和叶中重金属元素Cd、Hg、Pb、Cr和As含量的影响存在差异,对根、茎和叶中Al含量的升高有显著缓解作用。由此可见,外源H₂S参与盐碱胁迫下裸燕麦矿质元素吸收、转运和分配的调控,能够增强裸燕麦的耐盐碱性。     

盐碱胁迫下外源硫化氢对裸燕麦叶片氨基酸代谢过程的影响

信号硫化氢缓解植物盐碱胁迫机理备受关注。为探讨外源硫化氢对盐碱胁迫下植物氨基酸代谢的调控机制,采用盆栽土培试验,以裸燕麦品种‘定莜9号’为材料,设置盆土不添加盐碱和添加3.00 g·kg^-1盐碱(摩尔比NaCl︰Na₂SO₄︰Na₂CO₃︰Na HCO₃=12︰8︰1︰9)与抽穗期叶面喷蒸馏水和喷50μmol·L^-1硫化氢供体硫氢化钠(NaHS)溶液,共4个处理。研究其对叶片中总氨基酸、丙二醛含量和籽粒产量的影响;运用液相色谱和质谱检测,采用主成分分析22种组成蛋白质的氨基酸中差异氨基酸,解析外源硫化氢对氨基酸代谢途径的调控效应。结果表明：在裸燕麦叶片中未检出高半胱氨酸。喷施NaHS溶液对盐碱胁迫下裸燕麦叶片中总氨基酸含量下降的缓解效应不显著,对盐碱胁迫诱导的丙二醛含量的升高和籽粒产量的下降有显著的缓解作用。主成分分析结果显示：盐碱胁迫下,喷施NaHS可显著下调裸燕麦叶片中α-酮戊二酸族的鸟氨酸和草酰乙酸族的天冬酰胺含量;显著上调α-...     

外源H_2S对盐碱胁迫下裸燕麦幼苗生长和生理特性的影响

为探讨外源H_2S缓解植物盐碱胁迫伤害的生理机制及适宜喷施浓度,以裸燕麦为材料,采用盆栽砂培方法,在根部浇灌50 mmol·L~(-1)盐碱混合溶液(NaCl︰Na_2SO_4︰NaHCO_3︰Na_2CO_3=12︰8︰9︰1),同时叶面喷施不同浓度H_2S供体NaHS(0、25、50、100、200、400μmol·L~(-1)),分析了盐碱胁迫条件下外源H_2S对幼苗生长及叶片内源H_2S和光合色素含量、活性氧代谢和渗透物质积累的影响。结果表明,盐碱胁迫下裸燕麦幼苗叶片L-半胱氨酸脱巯基酶活性和H_2S含量均随NaHS喷施浓度的增大而显著提高;喷施25～100μmol·L~(-1) NaHS能够缓解盐碱胁迫对裸燕麦幼苗生长的抑制,喷施200～400μmol·L~(-1) NaHS时幼苗生长受抑加重。喷施25～400μmol·L~(-1) NaHS均不同程度提高了盐碱胁迫下裸燕麦叶片叶绿素、类胡萝卜素和谷胱甘肽含量,对抗坏血酸和可溶性蛋白质含量影响不大,使超氧阴离子、过氧化氢、丙二醛含量和质膜相对透性显著降低或变化不显著;25～200μmol·L~(-1) NaHS处理下超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均不同程度提高,过氧化物酶(POD)活性和游离氨基酸含量显著下降或变化不显著,400μmol·L~(-1) NaHS处理降低了SOD、CAT、APX和POD活性及游离氨基酸、脯氨酸含量;25μmol·L~(-1) NaHS处理显著降低了可溶性糖含量,50～400μmol·L~(-1) NaHS处理的可溶性糖含量不同程度提高。隶属函数综合评价显示,喷施25～200μmol·L~(-1) NaHS提高了盐碱混合胁迫下裸燕麦幼苗的综合评价值(D),400μmol·L~(-1) NaHS处理的D值显著下降。综合以上结果,喷施适宜浓度NaHS(25～100μmol·L~(-1))可通过调节活性氧代谢和渗透溶质脯氨酸和可溶性糖积累缓解盐碱胁迫造成的氧化伤害和生长抑制,从而增强裸燕麦对盐碱胁迫的耐性。     

作物茬口对植烟土壤养分及烤烟产量的影响

在大田条件下,研究了玉米、甘薯、大豆、烟草4种作物茬口对植烟土壤养分及烟草产量、产值的影响。结果表明,4种作物茬口的土壤容重以烟草茬较高、玉米茬最低;土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量则表现为玉米茬>烟草茬>豆茬、甘薯茬;烟叶产量则以玉米茬、豆茬较高,烟草茬最低;产值则以甘薯茬、豆茬较高,烟草茬最低。因此,豫西烟区以甘薯茬、豆茬作为烟草的前茬较为适宜。