高温胁迫下硅添加对紫花苜蓿抗氧化系统和超微结构的影响

硅添加对缓解植物的高温胁迫具有重要作用,紫花苜蓿(Medicago sativa)作为优质豆科牧草在高温胁迫下会严重减产,因此研究硅添加对高温胁迫下紫花苜蓿生长的影响及其相关机制对于提高紫花苜蓿产量具有重要指导意义。本研究采用盆栽试验在两种温度条件(常温20℃/25℃,高温35℃/40℃)以及两个硅浓度水平(0和2 mmol·L^(−1))条件下对紫花苜蓿进行栽培处理,从抗氧化系统和叶片超微结构等方面研究了硅缓解紫花苜蓿对高温胁迫的适应机制。结果表明,紫花苜蓿的生物量、株高、叶绿素a、叶绿素b以及叶绿素总含量、叶片光系统Ⅱ实际光合效率和光系统Ⅱ的最大光合效率受高温影响显著下降(P<0.05),添加硅显著提高了这些参数。相反的是,高温胁迫使紫花苜蓿叶片的相对电导率、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性等抗氧化特性显著提高,添加硅进一步显著提高了高温下的SOD和CAT活性,但显著降低了相对电导率(P<0.05)。另外,高温胁迫使叶片的细胞膜和叶绿体类囊体出现不同程度的损伤,质体小球增多,而添加硅的叶片细胞形态完整,叶绿体类囊体形态较好,只有少量的质体小球。由此可见,在高温胁迫下硅添加能够促进紫花苜蓿幼苗的生长,通过增强抗氧化酶的活性,清除叶片受到高温胁迫过度累积的活性氧,有效保护了活性氧对细胞原生质膜的损伤,保持了叶片微观形态结构的稳定性,提高光合能力,从而提高了紫花苜蓿的耐热性。