外源硒赋能：低温胁迫下铁皮石斛幼苗的生理响应与机制解析.docxVIP

外源硒赋能：低温胁迫下铁皮石斛幼苗的生理响应与机制解析

一、引言

1.1研究背景与意义

铁皮石斛（DendrobiumofficinaleKimuraetMigo）作为兰科石斛属的多年生附生草本植物，是中国传统名贵中药材，素有“仙草”的美誉。其主要分布于浙江、贵州、云南、福建等南方省份，多附生于海拔1600米以下温暖湿润、空气畅通的半阴湿树木或岩石上。铁皮石斛以干燥茎入药，在《本草纲目》中被记载具有“补五脏虚劳，强阴益精”等功效。现代药理学研究进一步证明，铁皮石斛富含多糖、生物碱、酚类、黄酮等多种活性成分，具备降血压、提高免疫力、抗衰老等药理作用。除药用价值外，铁皮石斛还广泛应用于食品、保健品等领域，市场需求持续增长，具有重要的经济开发价值。

然而，低温胁迫是限制铁皮石斛生长和分布的关键环境因素之一。铁皮石斛喜温暖湿润的气候，耐寒性较差，适宜生长温度通常在15-25℃之间，当温度低于0℃时，就可能遭受冷害或冻害。低温会对铁皮石斛的生理生化过程产生诸多不利影响，如抑制光合作用、干扰细胞膜稳定性、破坏细胞内的水分平衡等，进而阻碍其正常的生长发育，导致植株矮小、叶片发黄、生长停滞甚至死亡，严重影响铁皮石斛的产量和品质。在实际种植过程中，特别是在冬季或高海拔地区，低温天气频繁出现，给铁皮石斛的种植带来了巨大挑战。

硒（Se）作为一种对植物生长发育有益的微量元素，在植物抗逆过程中发挥着重要作用。植物主要通过根部吸收土壤中的硒，其吸收形态包括无机硒（如硒酸盐和亚硒酸盐）和有机硒。硒能够参与植物体内的氧化还原反应，作为抗氧化酶的组成成分或激活剂，有效清除植物在胁迫条件下产生的过量活性氧（ROS），如超氧阴离子自由基（O2?-）、过氧化氢（H2O2）和羟自由基（?OH）等，减少脂质过氧化物等自由基对生物膜和细胞内其他生物大分子的损伤，从而维持细胞膜的完整性和稳定性，增强植物的抗逆能力。研究表明，适量的硒处理可以提高草莓、萝卜、番茄等植物在低温胁迫下的抗性，减轻低温对幼苗的伤害。在低温环境下，硒能够调节植物的渗透调节物质含量，如脯氨酸、可溶性糖等，维持细胞的膨压和水分平衡；还能影响植物激素的合成与信号转导，如脱落酸（ABA）、乙烯等，进而调控植物的抗寒相关基因表达和生理响应。

鉴于铁皮石斛的重要价值以及低温胁迫对其造成的严重影响，同时考虑到硒在植物抗逆中的积极作用，开展外源硒对低温胁迫下铁皮石斛幼苗缓解效应及其抗氧化生理特征变化的研究具有重要意义。这不仅有助于深入揭示硒增强铁皮石斛抗寒性的生理机制，丰富植物抗逆生理学的理论知识，还能为铁皮石斛的实际种植提供科学有效的技术指导，通过合理施用外源硒，提高铁皮石斛在低温环境下的成活率和产量品质，推动铁皮石斛产业的可持续发展。

1.2国内外研究现状

1.2.1铁皮石斛耐低温研究

目前，关于铁皮石斛耐低温的研究主要集中在以下几个方面：一是铁皮石斛对低温胁迫的生理响应。众多研究表明，低温胁迫下，铁皮石斛的光合作用受到显著抑制，光合色素含量下降，光合电子传递受阻，导致其光合效率降低。同时，细胞膜透性增大，丙二醛（MDA）含量增加，表明细胞膜受到了氧化损伤。植物为了应对低温胁迫，会积累一些渗透调节物质，如脯氨酸、可溶性糖等，以调节细胞内的渗透压，维持细胞的正常生理功能。二是铁皮石斛耐低温的分子机制研究。通过转录组学和蛋白质组学技术，研究人员发现了一系列与铁皮石斛耐低温相关的基因和蛋白质，这些基因和蛋白质参与了植物的信号转导、抗氧化防御、渗透调节等过程。一些抗寒相关基因，如冷响应基因（COR）、脱水响应元件结合蛋白基因（DREB）等，在低温胁迫下表达上调，可能在铁皮石斛的抗寒过程中发挥重要作用。此外，研究还发现铁皮石斛在低温胁迫下，一些参与抗氧化酶合成的基因表达也发生了变化，从而影响抗氧化酶的活性，增强植物的抗氧化能力。三是铁皮石斛耐低温品种的选育和栽培技术研究。为了提高铁皮石斛的耐寒性，科研人员通过杂交育种、诱变育种等手段，筛选和培育出一些耐寒性较强的品种。在栽培技术方面，采用设施栽培、覆盖保温、合理施肥等措施，也能在一定程度上减轻低温对铁皮石斛的伤害。然而，目前对于铁皮石斛耐低温的研究仍存在一些不足之处，如对低温胁迫下铁皮石斛的信号转导网络和分子调控机制的了解还不够深入，耐低温品种的选育进展相对缓慢，且现有的栽培技术在应对极端低温天气时效果有限。

1.2.2外源硒对植物抗逆影响研究

外源硒对植物抗逆影响的研究已取得了较为丰富的成果。在抗氧化防御方面，硒可以显著提高植物体内抗氧化酶的活性，如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等，这些抗氧化酶能够协同作用，有效清除植物体内的ROS，减少氧化损伤。研究发现，在盐胁