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棉花应答盐碱胁迫机制研究进展

作者：王瑛朱雅婧郑国清李国强

来源：《河南农业·教育版》2022年第05期

摘要：盐碱胁迫是制约棉花产量与品质的主要非生物胁迫之一，了解棉花的耐盐碱机制，

为增强棉花的耐盐碱能力研究提供理论基础。本综述从光合作用、离子平衡和膜透性等方面总

结了棉花对盐碱胁迫的响应机制，从渗透调节、抗氧化保护、离子区域化以及耐盐碱胁迫的信

号转导机制等总结了棉花对盐碱胁迫的缓解机制，以期为培育高产、优质和耐盐碱的棉花新品

种及有效开发利用盐碱地提供理论基础。

关键词：棉花;盐碱胁迫;响应;缓解

土壤盐渍化不仅不利于全球生态环境的健康发展，而且已经成为制约中国乃至世界现代农

业发展的重要因素之一。目前，全球约有8.31×l09hm2的盐渍化土地，4.34×l09hm2面积的碱化

土壤，3.97×l09hm2面积的盐化土壤，且其中不能用于农业生产的有五亿多公顷[1]，而中国盐

碱地已达l×109hm2面积，主要分布于西北、华北与东部沿海地区[2]，并且盐碱化程度仍在逐

年加重。棉花不仅是中国重要的经济作物和油料作物，同时，因其耐盐碱能力较强也被视为开

发利用盐碱地的“先锋作物”，发展盐碱地种植棉花是促进中国棉花生产发展的重要方向。但棉

花的耐盐碱能力有限，随着人口不断增加，加之对土地的不合理利用，土地盐碱化日益加剧，

盐胁迫成为限制棉花生长和产量的重要环境因子。棉花不同品种间的耐盐碱性差异較大，随着

土壤盐含量增加，棉花生长发育受到不同程度的危害，最终导致产量降低、品质下降。因此，

深入了解棉花耐盐碱机制，将有助于改善棉花在盐碱环境条件下的产量和品质。

一、盐碱胁迫对棉花生长的影响

棉花的耐盐性受土壤盐分类型的影响，其对各种盐分的敏感程度依次为

MgSOMgClNaCONaSONaClNaHCO[3]。盐渍土由于高盐引发的离子毒害和渗透胁

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迫，以及伴随着碱性盐胁迫引发的高pH毒害对植物的生长发育造成严重影响。高盐度通常是

+-

由于土壤溶液中高浓度的Na和Cl，导致高渗和低渗环境的形成，阻碍了植物对土壤水分和

养分的吸收久种子萌发阶段是植物对盐胁迫最敏感的时期，棉花萌发出苗时耐盐性最弱，通常

将种子萌发期的耐盐性作为该品种的耐盐性分级标准[5]。当土壤含盐浓度较低时，能够促进

棉花种子萌发，加速棉花生长;随着盐浓度的升高，棉花种子的发芽率和相对发芽势会显著降

低[6]。棉花生长过程中，盐碱胁迫影响叶绿素的合成，叶片光合速率下降，光合能力降低，

导致叶片变黄、功能期缩短[7]。此外，研究发现，随着盐胁迫时间延长以及盐浓度增加，棉

花的花铃期缩短，果枝数减少，单铃重降低，蕾铃脱落增加，经济产量下降[8]。

二、棉花对盐碱胁迫的响应

（一）光合作用减弱

光合作用是植物生长发育所需有机化合物和能量的重要来源。光合作用对外界环境变化十

分敏感，光合作用强弱直接关系到植株生长和作物的产量形成。通常情况下，盐碱胁迫对植物

的光合作用产生抑制，且随着胁迫时间延长和盐度增高，对光合作用的抑制程度增大[9]。盐

碱胁迫下棉花叶片气孔关闭，导致CO2吸收困难，从而引起棉花的光合速率下降。前人研究表

明，植物在低盐浓度和短期盐胁迫时，气孔因素是光合速率下降的主要因素，而在高盐浓度胁

迫下，则是由气孔因素和非气孔因素共同作用引起[10]。盐碱胁迫下叶绿体结构被破坏，叶绿

素含量降低，使光合同化力的产生降低，这也是造成光合作用减弱的重要原因[11]。此外，当

盐分过多时RuBP竣化酶和PEP羧化酶等光合酶活性下降，导致植株光合速率下降[12]。

（二）扰乱离子动态平衡

维持细胞内离子平衡及pH稳定是保障植物物质和能量代谢过程正常进行的必要条件。当

+-2-

植物处于高盐浓度的土壤环境中，土壤中Na4+、Cl，HCO3，CO3等离子的含量远远超过植

+2+2+-

物自身的调节能力，抑制了K、Ca、Mg、NO3等营养离子的吸收，破坏细胞内的离子稳

态，造成离子毒害[13]。尤其是盐碱土壤的高pH胁迫直接破坏根系离子的吸收运输，根部K+

外流引