文 | 凡观纪实

编辑 | 凡观纪实

前言：

玫瑰是观赏植物中最重要的商业花卉之一，作为观赏园林植物，切花，盆栽植物以及药用植物。其中身为杂交种的大马士革，它是一种表面呈粉红色的玫瑰，非常受人们的欢迎。

由于所需的气候和生长条件，其精油具有高质量。它可以通过所有常见的营养方法繁殖，例如吸盘，切割，出芽和嫁接技术。然而上述技术非常耗时，因此使用微繁殖可用于同时生产许多遗传相似的植物。

我们通过体外实验研究后，认定非生物胁迫被认为是完全可以接受的，因为它模拟了植物以受控方式暴露于不利条件的田间环境。

在另一方面，我们通过组织培养方法筛选许多植物基因型时不会很耗时。而且，基于外植体在胁迫条件下的生化特征的结果和结论可能是更有价值的标准。

但是干旱胁迫是限制植物生长和效率的最普遍的非生物胁迫。由于品种对极端环境因素的敏感性不同，因此最关键的育种理念之一可能是选择和提高植物的耐受性。

干旱胁迫对植物造成的损伤

干旱胁迫下是限制作物效率的最重要因素之一，它是通过降低光合色素含量和抑制光化学活性来抑制光合作用。

之后缺水对植物水力平衡产生负面影响，表现为叶片相对含水量（RWC）、气孔电导率和蒸腾速率的降低。光合作用和呼吸速率降低导致活性氧（ROS）的产生和积累，进而导致细胞区室的氧化损伤。

而硅作为一种基本元素在植物生长发育中起着重要作用。已经证明，硅可以通过不同的方法，来可以提高植物效率并提高植物对各种生物和非生物胁迫的耐受性。

我们也假设纳米颗粒是克服作物生产力不同挑战的替代工具，比如在胁迫或非胁迫条件下增加不同作物的定量和定性因素，从而提高元素效率。

但是事实上，植物细胞吸收硅纳米颗粒（SiO2-NPs），通过增强细胞壁刚性来增加对应力的耐受性，包括极端温度和干旱。

根据资料显示，SiO2-NPs通过增加Ca和K吸收和降低Na吸收来改善非洲菊在盐度（30 mM）下的生长和生化生理性状。

但SiO的应用2-暴露于盐和干旱的草莓中的NPs显示出通过增加抗氧化酶活性（如CAT，APX，GPX和SOD）以及降低MDA和H来调节胁迫的潜力2O2内容。

但有人认为添加 SiO2-对MS培养基的NPs会改善苹果外植体的增殖和生长。

基于Al-Yasi等人的实验，我们发现大马士革玫瑰是一种对干旱胁迫具有中等耐受性的植物。该物种使用两种主要的耐旱机制，包括25%FC的渗透和弹性调节。

结果表明，SiO的应用2-NPs 在 50 和 100 毫克 L− 1浓度增加了对照植物中苹果外植体的增殖。

在15%PEG下，外植体的生长参数、蛋白质和叶绿素含量降低，而向生长培养基中添加3.6 mM Si会增加所有这些参数，以及CAT和SOD。

但根据报道，通过在培养基中添加Si可以减少脯氨酸的量。水资源的减少以及气候变化，是当前农业面临的挑战，未来也将非常危险。

对于另一方面，近年来已经声称Si的积极作用，特别是纳米颗粒的形式。

由于大马士革玫瑰的经济重要性，SiO等物质2-应研究NPs的保护能力和减轻干旱胁迫的不利影响。基于以往的研究，体外培养筛选允许选择耐旱植物，其中文献中没有关于在干旱胁迫下筛选玫瑰植物组织培养条件的信息。

研究物种在干旱胁迫的生理特征

因此，本研究旨在通过添加SiO来调查两种大马士革蔷薇基因型“卡山”和“马拉赫”的反应2-体外培养条件下的NPs并评估SiO的潜力2-NPs通过测量生理和生化性状来调节干旱胁迫。

所以我们完全可以信任评估和筛选更多基因型的技术，并以此来选择更好的基因型在伊朗干旱和半干旱地区种植，但非常不幸的是，直到现在也没有对这一项实验进行报道。

于是，我们又在缺水的情况下测量植物水力平衡的最合适性状之一的叶片相对含水量（RWC）。结果表明，'马拉赫'的水分状况高于'卡山'，特别是在严重干旱胁迫下。

100毫克L的应用− 1二氧化硅2-NPs分别在“马拉赫”和“卡山”的严重干旱胁迫下诱导RWC增加51%和29%。

Hajizadeh等人和Ahmadian等人分别在盐度和干旱胁迫下证明了相同的发现。硅在叶片组织的细胞壁质外体中的积累导致更高的强度。

一方面，我们已经证明硅作为质外体液沉降在细胞内胚层壁中，使植物的水分处于缺水状态。

在干旱胁迫下，脂质过氧化会降低细胞膜的稳定性。我们通过各种研究，报道了在经过硅处理提高膜稳定性指数。

植物在干旱情况下进行的自我调整

基因型“马拉赫”用100mg L处理− 1二氧化硅2-无干旱胁迫的NPs膜较强，膜稳定性指数较高（82.28%），而最低MSI与暴露于36 g L的'卡山'（91.100%）有关− 1不含碳氧化硅的聚乙二醇2-NPs。

这一结果得到了MDA含量的补充，在没有SiO的严重缺水条件下，MDA含量在'卡山'中最高。

硅可以通过增加吸水量和减少蒸腾作用来减少缺水的不利影响，又通过调节细胞壁形成，增加植物单个细胞器的强度，最终增强光合作用并提高植物对干旱胁迫的耐受性。

而干旱胁迫也显著降低了缺水胁迫植株的光合参数含量，特别是对于100 g L− 1PEG处理，其中总叶绿素减少38%。在严重干旱胁迫和无SiO的情况下，'卡山'类胡萝卜素含量的下降幅度最大2-NPs治疗。

缺水胁迫下叶绿素生物合成的减少可能与谷氨酰激酶和谷氨酸连接酶之间的竞争有关，这导致谷氨酸前体更多地用于脯氨酸生物合成而不是叶绿素生物合成。此外，干旱胁迫下叶绿素酶活性的上调可能是叶绿素损失的另一个原因。

然而，在严重干旱胁迫下，'马拉赫'和'卡山'的叶片类胡萝卜素含量分别增加了18%和22%，用100 mg L处理− 1二氧化硅2-NPs。这些发现与Ghorbanpour等人的结果一致。

但是Fv/Fm值的降低揭示了PSII的严重损害以及暴露于胁迫条件下的植物光合速率的可能变化。

植物干旱下的荧光参数

本工作在干旱胁迫下荧光叶绿素参数也是显著降低。然而，用SiO治疗2-NPs，特别是在100毫克L时− 1浓度，只能以较低的速率降低它们。

随着干旱胁迫从0增加到100 g L− 1，“马拉赫”和“卡山”的最大PSII效率分别降低了7.6%和6.7%。然而，应用100毫克L− 1二氧化硅2-NPs导致光合作用效率的提高，因此'马拉赫'比'卡山'具有更高的光合作用效率。

本研究中较低的Fv/Fm可能与叶绿体的损伤有关，这可以通过叶绿素减少的相关数据进行验证。早期的工作也表明，有机硅在胁迫和控制条件下增加了各种植物的光合色素。

在这项工作中，虽然干旱胁迫与较低的Fv/Fm值有关，但在干旱胁迫下用Si处理的大马士革外植体中，干旱胁迫显著较高。结果表明，干旱胁迫导致Fm和Fv值降低。

正如Shen等人所证明的那样，Si在维持植物水力平衡和增加气孔电导率以防止更多水分损失方面具有积极作用的原因可能是更高的吸水率。

硅将光传递到叶肉，叶肉是光合活性中心，并通过增加Fv/Fm值来提高光合作用速率，提高Quantum PSII的最大性能，并在严重的氧化应激下保持叶绿体的完整性。

此外，已经证明Si很可能在叶肉生物合成途径中涉及的大多数酶促反应中具有辅助因子作用。

分析缺水下的植物性状

而缺水与ROS的产生也密切相关，尤其是在缺水条件下的过氧化氢和超氧阴离子，可能会反过来损坏膜并导致电解质泄漏。

然而，SiO的应用2-NPs减少了H的量2O2基因型“马拉赫”中的MDA多于“卡山”。与我们的结果类似。

一些专业人员表明，在缺水胁迫期间，硅处理向日葵的MDA量降低。硅引起SOD和CAT活性的增加和番茄对水分的吸收。

脯氨酸作为渗透保护剂分子也在充分的发挥作用，在缺水和盐度的情况下一直积累，这在本工作中也观察到。

在我们的研究中，干旱胁迫植物的叶脯氨酸浓度显着增加，但纳米硅的应用没有响应，这与其他一些研究人员不一致，尽管一些报告显示脯氨酸含量随着应用硅浓度的增加而降低。

根据干旱与SiO的相互作用2-NPs，脯氨酸含量最低与用100毫克处理的对照植物有关−L1二氧化硅2-NPs。

在一些植物中，脯氨酸水平的变化与其胁迫耐受性有关，因为脯氨酸会导致生物分子的水合作用，并在一些比“卡山”耐受的研究中作为氮储备源作为能量。

在实验中，我们发现脯氨酸和蛋白质含量高的“马拉赫”似乎对水的压力更大。不过刚好在缺水的胁迫下，克服ROS有害影响的植物保护系统使用抗氧化酶，在这方面，Cu/Zn-SOD在缺水的情况下比其他抗氧化酶更重要。

抗氧化酶对植物产生的帮助

每种酶清除自由基的能力似乎因物种而异，因为'马拉赫'中GPX、POD、CAT和SOD等抗氧化酶的活性高于'卡山'，以及SiO的应用2-NP在“马拉赫”中上调了它们。

Saed-Moucheshi等人证明，具有高水平抗氧化酶活性的植物对氧化损伤的抵抗力更强，因为组分酶的活性通常仅在响应许多胁迫条件下增加一倍。

根据早期的研究，外源硅的应用通过调节抗氧化酶的活性来提高抗氧化酶的ROS清除能力。

与Gong等人类似，用硅处理小麦植株通过增加抗氧化酶（包括CAT，SOD和谷胱甘肽还原酶）的活性导致高耐旱性。此外，Shi等人报告说，在缺水的情况下，番茄植株中的SOD和CAT的活性明显增加。

硅增加了抗氧化酶活性的机制，可能与通过防止蛋白酶进入膜的内部蛋白质以及防止膜破坏和完整性丧失来保护细胞膜有关。

本研究旨在研究两种大马士革玫瑰'马拉赫'和'卡山'对不同水分亏缺的生理和生化响应，并比较它们对SiO响应的耐受性2缺水会导致植物的不良影响。

根据SiO的调节效果2-干旱胁迫下的NPs在保持叶片强度和叶片结构方面更为明显，在生化过程中的关键作用。

当然也包括有机化合物的细胞内合成，但似乎用SiO处理大马士革玫瑰和干旱胁迫下的NPs是伊朗干旱和半干旱原产地大马士革玫瑰种植具有经济性能的适当方式。

我们也根据SiO，将其作用在脯氨酸生产、抗氧化酶活化和光合色素保存的控制条件下，两种基因型中的NPs。

因此，使用具有内在缺水潜力的基因型将使SiO翻倍2-NP实现这一目标的效率。这些结果表明，“马拉赫”可能比“卡山”更好地耐受缺水，用SiO治疗它2-NPs。