1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
1.课题的意义
盐分是影响作物产量、威胁粮食安全的主要非生物因素之一[1]。土壤盐化每分钟造成3公顷的耕地流失[2]，与此同时到2050年世界人口将达到93亿，为如此迅速增长的人口提供足够的食物，开发盐碱地以及提高作物耐盐性具有重要意义[3]。高盐分造成了作物体内离子紊乱、细胞质内钠离子毒害以及水分胁迫[4]。水稻为盐中度敏感型作物，苗期尤为敏感[5]。研究表明盐胁迫下水稻萌发推迟，水稻幼苗期会出现叶片卷曲、变短、变黄、植株矮化、幼苗弱小等一系列反应，进而影响生物量积累、分蘖发生及最终产量构成[6、7]。深入开展水稻耐盐性研究，对发挥水稻品种在盐碱稻区的产量潜力、进一步扩大水稻的种植面积、保证盐碱稻区粮食安全生产和提高人民生活水平及改善生态环境具有重要意义。
长久以来，科研工作者尝试了多种方式来提高水稻耐盐性[8]。其中植物生长调节剂被广泛的用于调节水稻生长以及提升水稻抗逆性，探究调节剂调控潜力并明确其作用机理极其重要。褪黑素（Melatonin，N-乙酰基-5-甲氧基色胺）是一种广泛的存在于植物及动物体内的吲哚类化合物[9]。现有研究表明褪黑素可以促进作物根系生长，缓解干旱造成的叶片衰老[10]，提高脯氨酸含量[11]，具有直接清除ROS的作用[12]，此外还可以调控编码SOD、 APX、 CAT相关基因的表达[13], 进而提高作物抗性。施用褪黑素可以提高番茄、西瓜、拟南芥等的品质和抗性[14]，但在水稻中的研究还不甚广泛和深入，因此有必要进一步明确褪黑素对水稻苗期耐盐性调控效应及其机制，为今后褪黑素在水稻抗盐性的提高以及盐碱地开发利用提供理论指导。
2. 研究的基本内容和问题
1.研究目标：
揭示褪黑素对水稻苗期耐盐性的调控效应，探索褪黑素对盐胁迫下水稻生长发育、新陈代谢、抗氧化系统、离子构成及稳态的影响，研明褪黑素对水稻苗期耐盐性调控机制，为褪黑素在实际生产中应用提供依据。
2.研究内容：
3. 研究的方法与方案
1.研究方法：
通过外源施用不同浓度褪黑素，并对苗期水稻的生长发育情况、光合作用、叶绿素荧光进行测定，测定氧化损伤情况、抗氧化酶系统、非酶抗氧化系统，明确调控水稻苗期耐盐性的最适浓度以及褪黑素对盐胁迫下水稻苗期耐盐能力调控效应及其机制。
2.技术路线：
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试验拟在南京农业大学丹阳试验基地进行，选用江苏常规栽培品种宁粳7号作为供试材料。褪黑素（以下简称“MT”，即Melatonin缩写）购买于麦克林试剂公司。稻种浸种催芽后播种于蛭石中。试验采用水培的方式对水稻进行培养。营养液采用国际水稻研究所（IRRI）配方, 并略加改进，营养液组成成分（mg/L）如下：大量元素，NH4NO3100、NaH2PO440.83、K2SO460.9、CaCl2·2H2O147、MgSO4·7H2O246.5、Na2SiO3·9H2O142.1；微量元素，MnCl2·4H2O 1.781、Na2MoO4·2H2O0.0944、H3BO3 1.2366、ZnSO4·7H2O0.2214、CuSO4·5H2O 0.0799、FeSO4·5H2O5.57，以上配置的营养液×1000进行培养水稻株苗，并调节pH至5.5±0.05。之后置于人工气候室培育，昼夜各12h，日温28摄氏度、夜温25摄氏度，光密度近似300 umol /光子/m2/s，湿度40。重复三次，管理措施一致。
褪黑素施用方式为喷施，浓度分别为0mg/L（CK）、50μmol/L、100μmol/L、200μmol/L。于胁迫开始前3天傍晚喷施，连续喷施3天。
盐胁迫开始时间为三叶一心期，采用中性盐NaCl作为胁迫剂，设两个胁迫浓度为0mmol/L（CK）、150mmol/L。处理分别为：无盐：0mmol/L NaCl 0μmol/L MT。高盐：150mmol/L NaCl 0μmol/LMT、150mmol/L NaCl 50μmol/L MT、150mmol/L NaCl 100μmol/LMT、150mmol/L NaCl 200μmol/L MT。
4.研究方法和试验手段：
1.植株形态外观的观察、株高及其生物量测定
试验于处理7d对水稻株苗进行观察拍照，并用刻度钢尺测量植株株高。然后将水稻株苗从培育介质中取出，先用自来水冲洗，再用蒸馏水将鲜样洗净，用吸水纸吸干表面水分，分为地上部和根部两部分，在105 ℃杀青15 min 后于75 ℃烘干至恒重，称得干重（DW）。
2.植株光合作用、叶绿素荧光的测定
分别于胁迫第0d、1d、2d、3d、5d、7d使用用Li-6400便携式光合作用测定系统测定净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、细胞间CO2浓度、气孔限制值。测定时光强约为1000umol /光子/m2/s，温度为30摄氏度，CO2浓度为400umol/mol。使用FluCam便携式光合联用叶绿素荧光成像系统测定叶绿素荧光。
3.植株氧化损伤情况测定
盐胁迫后7天，取地上部鲜样，采用硫代巴比妥酸法测定MDA含量、采用比色法测定H2O2含量。
4.渗透调节物质含量测定
取胁迫7天后的地上部鲜样，采用茚三酮法测定脯氨酸含量，蒽酮法测定可溶性糖含量。
5.植株抗氧化系统测定
取胁迫后7天地上部鲜样，测定SOD、POD、CAT、GR、APOX的活性。
6.植株K、Na、Ca含量测定
植株取样清洗之后分为地上部和地下部两部分，105摄氏度杀青15min后于75摄氏度烘干至恒重，然后粉碎得到待用的干样品。
4. 研究创新点
本研究通过浸种外源施用褪黑素，结合多次试验，有效分析了褪黑素对水稻苗期耐盐能力的影响，通过分析水稻生长情况、抗氧化系统以及离子稳态建成等各项生理、生化指标系统阐述褪黑素对水稻苗期耐盐能力调控机制。
5. 研究计划与进展
2018年6、7、8月：文献阅读、收集相关资料，确定研究内容及重点；
2018年9、10月：进行室内水培试验并采集样品；
2018年11、12月：室内实验对取得的样品进行理化分析；
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