土壤盐渍化是影响农业生产及生态环境的全球性重大问题,是导致世界范围内农业减产的重要原因。随着工业污染加剧、农业灌溉和化肥使用不当等原因,次生盐碱化土壤面积还在继续扩大,给农业生产造成了重大损失。玉米是一种高产作物,具有生长迅速、生物量大、含糖量高等特点,在我国播种面积大,分布广,是主要粮食作物之一,在国民经济中占有重要地位。在玉米生长发育过程中,土壤盐渍化严重影响了其生长和产量,玉米苗期是对盐胁迫最敏感的发育时期,保苗是抗盐栽培的重要环节,所以苗期具有一定抗盐能力的玉米品种,可以在更严重的盐碱地上生长并形成较高的产量。本研究从育种单位选育和保存的113个玉米自交系中初步筛选获得耐盐性强和盐敏感的材料,结合抗逆研究中具代表性的自交系以及育种研究中广泛应用的自交系共17个,以150 mmol/L的NaCl为盐胁迫浓度,形态学表型作为判断依据,筛选出了强耐盐玉米自交系TL1317和高度盐敏感自交系SL1303。通过萌发期、营养液水培苗期和土培苗期三个层次的盐胁迫试验,确认玉米自交系TL1317在萌发期和苗期都具有强耐盐性,玉米自交系SL1303具有盐敏感性,且TL1317的耐盐性远高于其他已发表的玉米自交系材料,与小麦和茶树等相比发现在盐胁迫中玉米自交系也具有较强的耐盐性材料。盐胁迫响应主要分为快反应渗透胁迫和慢反应离子毒害两个阶段,通过系统分析两个玉米自交系盐胁迫前后叶绿素含量(SPAD)、最大光化学效率(Fv/Fm)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、细胞膜稳定系数(MSI)、相对含水量(RWC)、地上部分和根部的鲜干重变化、脯氨酸和可溶性糖含量,发现耐盐玉米自交系TL1317在渗透胁迫阶段的各个指标都显著优于盐敏感玉米自交系SL1303,耐盐和盐敏感材料在盐胁迫的渗透胁迫阶段差异凸显,各项指标的差异点在胁迫3天左右都已经出现,研究结果加深了对玉米盐胁迫中渗透胁迫阶段的系统认识。离子毒害是盐胁迫的慢反应阶段,为分析离子毒害对玉米生长的影响,我们用渗透势几近相同的25%PEG-6000和150 mmol/L NaCl分别处理两个玉米自交系的幼苗。结果发现PEG-6000胁迫条件下,盐敏感玉米自交系SL1303死亡时间比150mmol/LNaCl胁迫延迟了10天,说明离子毒害能够加速玉米幼苗的死亡。为进一步分析两个材料在离子毒害阶段的差异,我们测定了两个玉米自交系根、茎、幼叶和老叶中的离子含量。Na+测定结果发现与盐敏感玉米自交系SL1303相比,耐盐玉米自交系TL1317可能具有复杂的排Na+机制,能够保证Na+含量在根、茎和幼叶中都低于盐敏感自交系SL1303,从而很好地避免了Na+的毒害作用。同时也发现耐盐自交系TL1317老叶中会积累大量的Na+,在盐胁迫过程中逐渐脱落,而盐敏感自交系SL1303老叶中Na+含量基本维持不变,并且会很快脱落,推测耐盐自交系TL1317能够利用老叶积累一部分的Na+然后通过自然脱落将其排出,这种耐盐机制在玉米中还未见报道。K+浓度在两玉米自交系中也存在差异,尤其在根部差异明显,研究发现导致两个玉米自交系K+稳态差异的主要原因是两个玉米自交系根部对K+吸收和保留的能力不同,盐敏感玉米自交系SL1303根部K+快速流失导致平衡被打破,从而可能引起一系列的代谢紊乱,而耐盐玉米自交系TL1317在盐环境下能够正常吸收K+,来抵御植物体内积累的Na+。为探索玉米自交系耐盐的分子机制,我们对两个玉米自交系的转录组进行测序分析,通过对测序结果汇总分析发现,两个玉米自交系中下调基因的数目明显高于上调基因的数目,推测盐环境可能抑制了玉米的正常生理代谢。此外,盐敏感自交系SL1303的差异表达基因数量比耐盐自交系TL1317相对要多,结合SL1303中脯氨酸积累异常,推测盐胁迫对盐敏感自交系SL1303植株造成更为严重的伤害,细胞内环境紊乱,因此脯氨酸异常积累,且盐胁迫后差异表达基因更多。同时我们也结合生理生化结果,选择了部分基因进行qRT-PCR的验证,发现盐胁迫条件下,耐盐自交系TL1317与盐敏感自交系SL1303中高亲和的K+转运体基因,Ca2+运输基因,LRR蛋白激酶,水通道蛋白和部分未知基因都具有显著的差异,这些基因能够被盐胁迫诱导,说明与盐胁迫有关,对这些筛选基因的功能研究能够进一步解析玉米耐盐的机制,发现新型玉米耐盐基因,为玉米的耐盐品质改良提供新的基因元件和策略。