李双男，郭慧娟，侯振安*

（1.石河子大学农学院资环系/ 新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子832003；2.中国石油大学胜利学院化学工程学院，山东东营257097）

目前，土壤盐碱化是威胁生态环境和农业可持续发展的重要因素[1]。棉花（Gossypium hirsutumL.）是开发盐碱地的“先锋作物”，但盐碱胁迫依然会对棉花生长产生极大的影响[2]。随着全球气候变化的日益加剧，土壤盐渍化情况进一步恶化，提高植物耐盐碱能力迫在眉睫[3]。土壤盐碱化类型多样，包括盐胁迫、碱胁迫和复合盐碱胁迫。盐胁迫指的是中性盐（NaCl 和 Na2SO4），对植物的影响主要为渗透胁迫和离子毒害[4]；碱胁迫是与碱性盐有关（NaHCO3和 Na2CO3）[5]，主要为高pH 值影响植物生长，破坏离子平衡[6]；而复合盐碱胁迫可能会导致比盐胁迫和碱胁迫更严重的伤害[7]。

在盐碱胁迫下，最能直观体现棉花受胁迫状况的包括形态学指标和根系发育状况等。研究表明，受盐碱胁迫后棉花生长显著受到抑制，苗期干物质质量显著降低[8]，根系发育受到抑制[9]。其次，盐碱胁迫导致离子毒害会造成植物离子稳态失衡。研究表明，盐碱胁迫下离子稳态机制的重建是植物提高耐盐碱性的重要手段之一[10]。离子组学是近年来在植物应对盐碱胁迫中新的研究领域[11]。矿质元素是作物成长过程中的基本保障[12]。盐碱胁迫会导致矿质元素的吸收与转运受到明显影响，主要是因为土壤中盐分离子过多使离子产生竞争关系，影响棉花对其他离子的吸收，从而造成矿质养分胁迫，进而导致作物离子稳态的失衡[13]。目前对作物耐盐碱机制的研究仅对K、Ca、Mg 等元素开展[14]，关于耐盐碱机制与离子组间关系的认识尚存在不足。棉花离子稳态变化中，Na＋是盐碱胁迫影响棉花耐盐（碱）机制的关键离子，从Na＋入手研究其分子机理对进一步认识离子稳态的变化有直接帮助。科研工作者在探索离子平衡调节基因过程中已取得了显著成果，如陆许可等[15]分别针对NaCl 和Na2CO3胁迫下棉花基因组甲基化进行分析，为揭示耐盐机理提供依据。但对耐盐分子机制的认知仍有限，因此针对不同盐碱胁迫下离子稳态重建的关键基因进行研究十分重要。前人已筛选出部分与Na＋转运机制密切相关的基因，如Gong 等通过基因定位分离技术发现Na＋过量的植物体内基因AtHKT1 发生突变[16]，AKT1 基因主要参与 Na＋吸收和维持 K＋平衡[17-18]，SOS1 基因参与 Na＋运输及外排，降低胞质 Na＋含量[19]。GhNHX1 参与Na＋运输和区域化，保持渗透平衡，降低组织中Na＋含量[20]。因此，通过对这 3 个基因表达量的变化研究Na＋转运机制，对全面阐释盐碱胁迫下基因型不同的棉花体内离子稳态变化，从而深入揭示盐（碱）胁迫下棉花的耐盐（碱）机制具有科学意义。

综上所述，目前对不同盐碱胁迫下棉花耐盐机制的研究仍存在不足，不同盐碱胁迫下棉花离子组的响应特征仍未明晰。因此，本研究通过对盐胁迫、碱胁迫和复合盐碱胁迫下棉花离子组响应进行分析，认识和理解不同盐碱胁迫下棉花离子组特征，阐明不同盐碱胁迫下棉花Na＋转运分子调控差异，为深入理解棉花耐盐碱机制，并通过离子（养分）调控提高棉花耐盐性提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤取自石河子大学农学院试验站农田 （44°18′N，86°02′E），取土深度为耕层 0～30 cm。土壤类型为灌耕灰漠土，质地为壤土。供试土壤养分含量： 碱解氮 41.2 mg·kg－1，速效磷 10.6 mg·kg－1，速效钾 244.8 mg·kg－1，有机质 14.9 g·kg－1。土壤自然风干后，碾碎后过孔径 2 mm 的筛备用。供试棉花品种为鲁棉研24 号。

1.2 试验设计

研究采用盆栽试验，设置3 种盐碱胁迫类型（盐胁迫、碱胁迫和复合盐碱胁迫），共7 个土壤盐碱处理，分别为清水对照 （CK）、 低盐胁迫（S1）、高盐胁迫（S2）、低碱胁迫（A1）、高碱胁迫（A2）、低复合盐碱胁迫（SA1）、高复合盐碱胁迫（SA2）。每个处理重复 5 次，共 35 盆。试验中，盐胁迫处理 （S1、S2） 是向供试土壤添加中性盐Na2SO4和 NaCl（摩尔质量比 1∶2）；碱胁迫处理（A1、A2）添加碱性盐 Na2CO3和 NaHCO3（摩尔质量比1∶2）； 复合盐碱胁迫处理添加中性盐和碱性盐（Na2SO4、NaCl、Na2CO3、NaHCO3摩尔质量比1∶2∶2∶4）。各盐碱处理将中性盐和碱性盐配成溶液后加入供试土壤，对照处理加入等量去离子水。混合均匀后堆放1 个月使土壤盐分达到平衡。处理后的土壤晾干过孔径2 mm 的筛后备用；同时，取样测定不同处理土壤盐度（饱和电导率ECe）和 pH，结果见表 1。

表1 不同处理土壤盐碱度Table 1 Salinity and alkalinity of soil under different treatments

2018 年4 月1 日进行播种，选饱满一致的种子播种在盐分与土壤均匀混合的塑料盆（直径15 cm，高 20 cm）中，播种量为每盆 20 粒，3 片真叶时定苗，每盆留3 株，定期称量补水，使土壤含水量保持在田间持水量的60%～80%。2018 年7 月3 日上午8：30 取样，每个处理取主茎功能叶（主茎倒3 完全展开叶）放入冰盒，带回实验室洗净后置于超低温冰箱储存，用于测定离子含量。剩余植株样品，将地上部自茎秆基部剪下，根系采用冲洗法收集（将盆（土壤＋根系）置于尼龙网中，浸泡在流水中冲洗干净，将完整根系取出装入自封袋，放入超低温冰箱进行保存），测定根系形态与生物量。

1.3 测定指标与方法

1.3.1生长指标测定。棉花干物质质量测定，取各处理代表性棉花3 株，室内进行分样（根、茎、叶），在 105 ℃杀青，30 min 后在 70 ℃烘箱中烘干至质量恒定，称其干物质质量。根系扫描方法：使用Epson Expression 1600 扫描仪的灰阶模式进行扫描，用WinRhizo 系统处理TIF 图像文件，测定指标为根长、根表面积、根体积，扫描后将根系烘干称量。

1.3.2离子含量测定。N 含量：采用凯氏定氮法测定[21]。P、Na、K、Ca、Mg、Al、Mn、Zn、Fe、Mo、Sr、Ti 含量：采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪（Thermo iCAP 6300，美国赛默飞世尔科技公司）测定。烘干样用球磨仪研磨，称取0.200 0 g 样品，置于四氯乙烯微波消解罐中，沿壁加入8 mL HNO3和 2 mL H2O2，摇匀后静置 12 h，放入微波消解仪。消解仪设置如表2。容器冷却后，取出在通风橱内开盖，在200 ℃进行赶酸后定容。配制待测元素标准曲线采用国家有色金属及电子材料测试中心的ICP 分析用标准溶液，样品编号GNM-M221636-2018（100 mg·L－1）。

表2 微波消解仪温度设置Table 2 Temperature setting of microwave digestion instrument

1.3.3棉花叶片RNA 提取及耐盐相关基因表达分析。采用比较Ct法对棉花基因表达量进行相对定量分析[22]。使用 Takara RNA 提取试剂盒（型号9767，Takara 宝生物工程（大连）有限公司）提取RNA，以 Takara 逆转录试剂盒 （型号 D6110A，Takara 宝生物工程 （大连） 有限公司） 取得cDNA，以GAPDH作为内参基因，根据棉花各基因的非保守区设计特异性引物（表3），进行荧光定量聚合酶链式反应 （Real time quantitative polymerase chain reaction，qRT-PCR）扩增，检测每份样品目的基因和内参基因的Ct值（循环阈值），每份样品3 次重复，并且进行3 次独立的试验。具体做法如下：棉花待测叶片，经检测合格并定量的总RNA 逆转录成cDNA，加入反应混合物进行测定，扩增条件参照赵小洁等[23]。

表3 目的基因荧光定量分析所用引物信息Table 3 Primers used for gene detection by qRT-PCR analysis

1.4 数据处理与分析

数据处理中误差线与平均值采用MS Excel 2003 软件分析，使用SPSS 17.0 软件进行统计分析，差异显著性检验采用Duncan's 法。层序聚类分析和Na＋相关性分析采用http://www.metaboanalyst.ca/ 在线分析软件。

2 结果与分析

2.1 棉花干物质质量与生长抑制率

碱胁迫、 盐胁迫和复合盐碱胁迫3 种胁迫下，棉花地上部干物质质量随胁迫程度增加均显著降低；对于地下部，仅低碱处理对棉花根系无明显影响，其余处理棉花根系干物质质量均显著下降（表4）。棉花受不同类型胁迫后地上部和根系的生长表现并不一致，盐胁迫和复合盐碱胁迫均显著影响棉花地上部和根系生长，但碱胁迫主要影响棉花地上部生长。从生长抑制率来看，复合盐碱胁迫对棉花地上部的影响最严重，低、高胁迫下生长抑制率分别为47.8%和57.9%，其次为碱胁迫和盐胁迫。对棉花根系的影响为高盐胁迫和高复合盐碱胁迫抑制程度最大，其次为低复合盐碱胁迫，低碱胁迫抑制程度最低。从总抑制率来看，高复合盐碱胁迫显著大于盐胁迫或碱胁迫。

2.2 棉花根系发育

根系的生长状况对棉花耐盐能力起重要影响，试验过程中可以明显发现受胁迫后主根变短，但须根明显增加。盐胁迫（S）显著降低棉花总根长、根总表面积和根总体积，且随着胁迫程度增加降幅显著加大，S2 处理各指标较CK 分别降低了48.1%、50.0%和57.1%（表5）。碱胁迫下，A1处理棉花总根长与CK 无显著差异，A2 处理总根长、 根总表面积和根总体积较CK 分别降低了9.0%、26.6%和36.9%，进一步说明碱胁迫对棉花根系影响相对较小。复合盐碱胁迫对根系形态发育影响最大，SA1 和SA2 处理总根长分别较CK降低了49.0%和60.3%； 根总表面积和根总体积也显著降低。

表4 不同盐碱胁迫下棉花各器官干物质质量与生长抑制率Table 4 Dry matter weight and growth inhibition rate of cotton under different saline-alkali stresses

表5 不同盐碱胁迫下棉花根系形态学参数Table 5 Morphological parameters of cotton root under different saline-alkali stresses

2.3 盐胁迫下棉花离子组变化

由图1 离子相对含量和离子组变化的层次聚类分析可知，按照元素含量的变化特征，将各器官中13 种元素（离子）分成2 类。在叶片中，第一类：N，其含量随胁迫程度增加显著降低；第二类 ：Na、Mo、Zn、Fe、Ti、Mg、Al、P、Ca、Mn、K 和 Sr，其含量较 CK 均显著增加（图1A）；S1 和 S2 处理Na 含量较 CK 分别增加 2.3 倍和 4.0 倍（图1a）。在茎中，第一类：Na、Fe、Al、Sr、Ca、K、Mn、Ti，其含量总体上随胁迫程度增加而显著增加； 第二类：Mg、Zn、P、N、Mo，其含量变化趋势为先增加后降低（图1B）。在根中，第一类：P、Na、Mo，其含量随胁迫程度增加总体呈增加趋势，但P 含量变化不显著； 第二类：N、Zn、Mg、Mn、Ca、Sr、K、Ti、Al、Fe，除K 先升高后降低外，其他元素含量均随胁迫程度增加显著降低（图1C）。

由图2 可知，叶片中N 含量显著降低且与Na 离子呈显著负相关关系（P＜0.05），其余离子均与 Na 离子呈显著正相关关系（P＜0.05）。茎中Na 含量与 Mg 和 Zn 无显著相关性（P＞0.05），与其他元素含量均呈显著正相关。根系中Na 含量与 Zn、N、Sr、Al、Mg、Ti、Ca、Mn 和 Fe 显著负相关，与 Mo 显著正相关（P＜0.05）。

图2 盐胁迫下棉花叶(a)、茎(b)和根(c)中Na 含量与其他元素含量的相关性分析Fig.2 Correlation between the concentration of Na and other elements in leaf (a), stem (b), and root (c) of cotton under salt stress

2.4 碱胁迫下棉花离子组变化

碱胁迫下，棉花各器官Na 离子含量均显著升高（图3a、b、c）。A1 和 A2 处理棉花叶片 Na 含量较CK 分别增加1.0 倍和1.8 倍。从离子组变化层次聚类分析来看，叶片中N 含量呈降低趋势。其余离子分成 2 类： 第一类 P、Ti、Zn、Al 和Fe，其含量变化为先增加后降低； 第二类Mn、Mg、K、Ca、Mo、Na 和 Sr，其含量随土壤碱性（pH）增加显著升高（图3A）。茎秆中，Ti、K 和 Fe 含量呈先增加后降低趋势，但均高于CK；Mg 离子较CK 显著降低，Ca、Mo、Al、Mn、Na、Sr、N、P 和 Zn含量随土壤碱性增加而持续升高（图3B）。棉花根系 Na 含量 A1 处理较 CK 降低 12.9%，A2 处理较 CK 增加 16.2%；K、Mo 含量变化与 Na 一致，高碱胁迫处理（A2）较CK 显著升高；其他元素含量均较 CK 显著降低，其中 Al、Ti、Mg、N 和Sr 含量随 pH 增加而呈下降趋势，Zn、P 和 Mn 含量A1 和 A2 处理间差异不大，Ca 和 Fe 含量 A1处理显著低于A2 处理（图3C）。

叶片中，A1 和 A2 处理 N 含量与 Na 呈显著负相关（P＜0.05）。茎秆中，Na 含量与 Mg 不显著负相关（P＞0.05），与其他元素均呈正相关，其中Mn、Al、Zn、Ca、Mo、Sr、P 和 N 为显著正相关（P＜0.05）。根系 Na 含量与 Mo、K、Fe 和 Ca 呈正相关，其中Mo、K 为显著正相关；与其他元素负相关，但均未达到显著水平（图4）。

2.5 复合盐碱胁迫下棉花离子组变化

复合盐碱胁迫下，棉花Na 含量也随胁迫程度增加而明显升高，SA1 和SA2 处理棉花叶片Na 含量较 CK 分别增加 1.9 倍和 9.1 倍； 但其他离子含量的变化与盐胁迫和碱胁迫差异明显（图5a～c）。叶片中，13 种元素按照其含量的变化特征可分为 2 类：第一类为 Ca、Mg、P、K、Zn，其含量先增加后降低； 第二类为 N、Sr、Al、Fe、Mo、Mn、Na、Ti，除 N 含量在 SA1 处理降低，SA2 处理与CK 无差异外，其他元素含量均随胁迫程度升高而明显增加（图 5A）。茎秆中，第一类 K、Ti、Mn、Mo、Sr、Fe、Na、Al 含量表现为增加趋势；第二类 P、Ca、Zn、N、Mg 含量先增加后降低，其中 N和Mg 含量在SA2 处理下降幅度较大 （图5B）。根系中13 种元素也分为两大类，第一类Ca、Sr、Mg、Al、Mn、Fe、Ti 含量随胁迫程度升高先增加后降低；第二类为 Na、K、Mo、Zn、N、P，Na 含量随胁迫程度增加而显著增加，N、P、K 和Mo 含量均为先降后增，其中K、Mo 含量SA2 处理较CK 分别增加24.3%和67.9%，Zn 含量变化与Na 相反，为随胁迫程度增加而显著降低（图5C）。

图4 碱胁迫下棉花叶(a)、茎(b)和根(c) Na 含量与其他元素含量的相关性分析Fig.4 Correlation between the concentration of Na and other elements in leaf (a), stem (b), and root (c) of cotton under alkali stress

叶片 中，Ca、Mg 与 Na 含量相关性不显著（P＞0.05），其他离子含量均与 Na 呈正相关关系，其中 Sr、Mn、Mo、Fe、Al、Ti 与 Na 含量显著正相关（P＜0.05，图6）。茎秆中，K、Ti、Mn、Mo、Sr、Fe、Al 与 Na 含量显著正相关 （P＜0.05），Mg、N与 Na 含量呈负相关关系（P＞0.05）。根系中，K、Mo 与Na 含量显著正相关，P 与 Na 含量不显著正相关，Ca、Sr、Mg、Al、Mn、Fe、Ti、Zn 与 Na 含量显著负相关（P＜0.05），N 与 Na 含量负相关，但相关性不显著（P＞0.05）。

2.6 基因表达分析

盐碱条件下，植物受渗透胁迫影响，导致根系缺水产生生理干旱。GhDFR1 基因是与植物干旱胁迫密切相关的基因[24]。总体上，3 种盐碱胁迫处理GhDFR1 基因相对表达量均较CK 显著降低；其中，盐胁迫和复合盐碱胁迫下均为随胁迫程度增加GhDFR1 基因相对表达量降低，碱胁迫下 A2 处理显著高于 A1 处理（图 7 a）。GhSOS1基因相对表达量的提高可以显著降低植物对Na离子的吸收。如图7 b 所示，在盐胁迫（S）下，棉花GhSOS1 基因相对表达量表现为随胁迫程度升高而显著增加。在碱胁迫（A）和复合盐碱胁迫（SA）下，棉花GhSOS1 基因的相对表达量均表现为随胁迫程度升高先增加后降低，且SA2 处理与CK无显著差异。

GhNHX1 基因功能为将过多的Na 离子区域化在液泡中，降低过多Na 离子对细胞质毒害。从图 7 c 可看出，在 3 种盐碱胁迫下，GhNHX1 基因相对表达量均显著提高，但随胁迫程度增加显著降低，其中高复合盐碱胁迫处理（SA2）的降幅最大，较SA1 降低了49.70%。GhNHX1 基因相对表达量变化表现为盐胁迫＞碱胁迫＞复合盐碱胁迫。GhAKT1 基因相对表达量在盐胁迫和碱胁迫下均显著增加 （图 7 d），其中 S2 较 S1 增加24.40%，A1 与A2 处理差异不显著； 在复合盐碱胁迫下，GhAKT1 基因相对表达量变化为先增加后降低，且SA2 处理较 CK 下降了7.22%，但差异不显著（P＞0.05）。

3 讨论

许多研究表明，盐碱胁迫对植物各方面均有影响，如生长形态、生理响应和离子含量等[25]。然而目前针对棉花在盐胁迫、碱胁迫和复合盐碱胁迫下耐盐机制差异的研究较少。本研究发现盐胁迫、碱胁迫和复合盐碱胁迫对棉花生长影响并不一致（表1），复合盐碱胁迫对棉花干物质质量的影响显著大于盐胁迫或碱胁迫。同时，不同盐碱胁迫对棉花地上部和根系生长的影响也不一致，盐胁迫和复合盐碱胁迫对棉花地上部和根系生长均表现出强烈的抑制作用，而碱胁迫对棉花地上部生长的抑制作用大于根系。对3 种盐碱胁迫下棉花根系形态变化分析发现，盐胁迫下棉花总根长、根总表面积和根总体积均显著降低，且高盐胁迫处理（S2）各指标均显著低于低盐胁迫处理（S1）。Chachar 等[9]也发现盐胁迫会抑制棉花主根的伸长与侧根的发生。碱胁迫下，低碱处理（A1） 总根长与对照无显著差异且与干物质质量变化情况一致，进一步说明低碱胁迫对棉花根系影响较弱[26]。复合盐碱胁迫下，棉花根系各指标均显著低于对照，且复合盐碱胁迫对根系形态的影响显著大于盐胁迫或碱胁迫，说明pH 和盐度的叠加影响会加重胁迫程度。

图6 复合盐碱胁迫下棉花叶(a)、茎(b)和根(c) Na 含量与其他元素含量的相关性分析Fig.6 Correlation between the concentration of Na and other elements in leaf (a), stem (b), and root (c) of cotton under mixed salt-alkali stress

图7 不同盐碱胁迫下棉花 GhDFR1（a）、GhSOS1（b）、GhNHX1（c）和 GhAKT1（d）基因相对表达量Fig.7 Relative expression of cotton GhDFR1 (a), GhSOS1 (b), GhNHX1 (c) and GhAKT1 (d) genes under different saline-alkali stresses

通过在细胞中积累和吸收 Na＋、K＋、Ca2＋等无机离子进行渗透调节是植物的一种重要耐盐机制，但此举易破坏细胞内离子平衡，引起离子毒害[7]。离子毒害的产生是否会引起其他离子的变化已成为研究关注的热点。Munns 等[27-28]研究表明，盐胁迫不仅抑制作物对大量元素（N、P、K、Ca、Mg 和S）的摄取，而且还限制作物对微量元素（Fe、Cu、Zn、Mn、B 等）的吸收，因此导致养分缺失和细胞代谢紊乱。本试验对3 种不同盐碱胁迫下棉花体内离子组的变化进行相关研究，共筛选出13 个相关离子。研究发现，3 种盐碱胁迫下棉花植株体内Na＋含量尤其是叶片Na＋含量随土壤盐碱度的增加显著增加；其中复合盐碱胁迫下叶片Na＋含量的增幅高于盐胁迫和碱胁迫。杜远鹏等[29]研究也表明碱性盐（NaHCO3）和中性盐（NaCl）处理显著增加植物体内Na 含量，这与本研究结果基本一致。微量元素Mo 是硝酸还原酶的主要成分，直接影响氮代谢。本研究中，不同盐碱胁迫下棉花体内Mo 含量均显著增加，与Na＋含量呈显著正相关。汤菊香等[30]研究发现施用Mo 会提高棉花耐盐性，且随着土壤pH 升高，Mo的有效性增强，因此Mo 对棉花耐盐碱性有一定影响。3 种盐碱胁迫的棉花离子组对比分析表明，盐胁迫和碱胁迫下Ca 和Mg 离子向地上部转运，而复合盐碱胁迫下Ca 和Mg 主要在根系积累；盐胁迫和碱胁迫下棉花对Zn、Mn 和Fe 的转运能力也强于复合盐碱胁迫。这说明pH 和盐度的叠加效应会抑制这些离子向地上部运输。肖鑫辉等[31]研究也发现高盐胁迫下大豆叶片中Ca 和Mg 含量增加。本研究中，3 种盐碱胁迫下，棉花根和叶片N 含量显著降低，说明N 素吸收和转运均受到抑制。从P 含量的变化看，盐胁迫下，根系P 含量无明显变化，茎、叶P 含量增加，且低盐和高盐胁迫处理间无差异；碱胁迫和复合盐碱胁迫下，根系P 含量降低，茎、叶P 含量增加，但高胁迫处理显著低于低胁迫处理。这表明高pH 环境会抑制棉花P 素吸收和转运。田志杰[32]研究也表明碱胁迫抑制了水稻P 素吸收和转运。本研究还发现，不同盐碱胁迫下棉花植株K 含量尤其是叶片K 含量显著增加，3 种盐碱胁迫下K 含量的增幅表现为碱胁迫＞盐胁迫＞复合盐碱胁迫。王宁等[8]研究表明，盐胁迫显著降低棉花地上部和根系K 含量。本研究结果与前人的研究存在差异，可能与供试棉花品种有关。前期研究表明，鲁棉研24 号对不同盐碱胁迫均具有较好的耐受性[33]。此外，对调控 K＋转运的GhAKT1 基因相对表达量的测定结果也表明，不同盐碱胁迫下，GhAKT1 基因相对表达量显著增加（除高复合盐碱胁迫处理与对照无差异外）。说明鲁棉研24 号具有较强的耐盐性，在一定的盐碱胁迫下能够促进体内K 离子的转运来抵消Na 离子积累所带来的负面影响。韩浩章等[34]研究也发现，高盐碱胁迫下樟树幼苗增加对K 和Na 的吸收，但降低对P 的吸收。Al、Sr 和 Ti 是有益元素，其含量变化是由于其他离子变化引起，属于伴随离子，与植物耐盐碱性无关。

本研究进一步对不同盐碱胁迫下棉花体内离子变化的原因进行探讨。有研究发现在冷害和干旱等胁迫下，植物DFR1 基因过量表达显著提高植物抗逆性[35]。但本研究表明，不同盐碱胁迫下棉花GhDFR1 基因相对表达量均显著降低，可能由于胁迫类型不同导致。GhSOS1 基因相对表达量的提高可以显著促进Na＋外排，减少Na＋在细胞中的积累。本研究发现，盐胁迫下棉花GhSOS1基因相对表达量呈增加趋势，而在碱胁迫和复合盐碱胁迫下均为先增后降，说明适当的pH 值会促进GhSOS1 基因表达，但当pH 过高则产生抑制作用。GhNHX1 基因功能为将过多的Na＋进行区隔化，降低过多Na＋对细胞质毒害，调节棉花体内离子稳态。本研究发现，3 种盐碱胁迫下GhNHX1 基因相对表达量均先显著提高，但随胁迫程度增加又显著降低；其中，高复合盐碱胁迫处理（SA2）的降幅最大。董禄禄等[36]报道 NaCl 胁迫下长叶红砂 （Reaumuria trigyna）RtNHX1 基因表达量也表现出相同的变化趋势。推测可能当盐碱胁迫达到一定程度后，其他耐盐方式被激活，无须大量转录GhNHX1 基因，导致其表达量下降；也可能是由于盐碱胁迫超过植物耐盐临界浓度，破坏了其耐盐机制，导致GhNHX1 表达量下降。盐碱胁迫下植物维持体内Na/K 稳态是抵御胁迫的主要方式之一，AKT1 基因是K 离子通过根系向地上部运输的主要通道基因[37]。在本研究中，盐胁迫下，GhAKT1 基因相对表达量随土壤盐度升高而显著增加； 碱胁迫下，GhAKT1 基因相对表达量显著增加，低碱胁迫和高碱胁迫无明显差异。这表明盐胁迫和碱胁迫均会促进棉花体内K＋转运。但在复合盐碱胁迫下，GhAKT1 基因相对表达量随盐碱度增加呈先增后降趋势，且高复合盐碱胁迫处理显著降低，可能是由pH 和盐度二者叠加效应导致。本研究未对其他K＋调控途径进行研究[38]，所以还要进一步对棉花体内K＋变化做深入分析和解释。

4 结论

复合盐碱胁迫对棉花生长的抑制作用大于盐胁迫或碱胁迫。3 种盐碱胁迫下，棉花Na、K、Mo 含量增加，N 含量降低； 其中复合盐碱胁迫Na 含量增加最多，K 含量增幅最小。同时，复合盐碱胁迫下，高盐度和pH 叠加效应显著抑制Ca、Mg、Zn、Mn、Fe 的转运；此外，高 pH 环境还会抑制P 的吸收和转运。不同盐碱胁迫下，Gh-SOS1、GhNHX1 和GhAKT1 基因过量表达调控K、Na 吸收和转运是棉花重要的耐盐碱机制之一。复合盐碱胁迫下棉花调控K、Na 吸收和转运的能力显著低于盐胁迫或碱胁迫下。