盐胁迫是限制植物生长和作物生产力的主要非生物胁迫之一,土壤中盐分过多会影响植物对营养离子的吸收、叶片的光合作用以及各种代谢调节活动。紫花苜蓿作为重要的植物蛋白和脂肪来源,其发育和产量受盐碱胁迫影响。盐碱植物的耐盐性涉及多个信号通路的调控,目前,关于盐碱胁迫降低养分利用率和光合速率方面的研究知之甚少,确认耐盐性的有效调控子有利于苜蓿品质改良和生产。为了深入研究盐胁迫对紫花苜蓿生长的影响及紫花苜蓿的耐盐机理,提高苜蓿品种的选育和盐碱地的利用效率,本研究以紫花苜蓿WL525为试验材料,研究了 150 mmol.L-1 NaCl胁迫下紫花苜蓿对不同元素(K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+)的吸收、分配与运输以及盐胁迫下紫花苜蓿叶绿素荧光曲线(PF、DF、MR)及参数的变化,通过比较代谢组学分析150 mmol·L-1 NaCl胁迫1、6、24h后紫花苜蓿根系的代谢产物变化,分别成功筛选出32、29、153种差异代谢物,研究了不同盐胁迫时期紫花苜蓿根系主要代谢通路的变化,并揭示了紫花苜蓿根系耐盐性变化的代谢组学机理。试验结果如下:(1)150 mmol·L-1 NaCl胁迫显著提高了紫花苜蓿幼苗根、茎、叶中的Na+含量(P<0.05),同时降低了根、茎、叶中的 K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+含量(P<0.05),导致紫花苜蓿根、茎、叶中 K+/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+、Fe2+/Na+、Mn2+/Na+、Cu2+/Na+、Zn2+/Na+显著降低(P<0.05),各离子运输比及阳离子的运输选择性比率失调。将过量的Na+积聚在茎中是紫花苜蓿对盐胁迫的一种应答机制。(2)150 mmol·L-1 NaCl胁迫下,紫花苜蓿PSⅠ和PSⅡ的光合活性均下降。随着盐胁迫时间的延长,紫花苜蓿的快速叶绿素荧光水平(OJIP)逐渐降低(P<0.05),MR/MRo动力学曲线的最低点出现时间逐渐延长,且最低值不断升高,VPSⅠ、VPSⅡ-PSⅠ以及VPSⅡ均显著降低(P<0.05),DF曲线的振幅不断减小。紫花苜蓿叶绿素荧光参数中PI、Fv/Fo、Fv/Fm均随着盐胁迫时间的延长显著降低(P<0.05),而ABS/RC、DIo/RC、TRo/RC、ETo/RC均随着盐胁迫时间的延长显著升高(P<0.05)。叶绿素荧光曲线及参数在盐胁迫下的变化表明,盐胁迫损坏了紫花苜蓿叶肉细胞内的放氧复合体,降低了光系统反应中心的活性和数量,阻断了电子在光合链上的传递并削弱了电子的反向转移能力,破坏了光合传递体间的能量流通。增加光能吸收、提高光系统氧化还原活性、促进电子传递是紫花苜蓿在盐胁迫下的一种自我保护机制。(3)150 mmol·L-1 NaCl胁迫改变了紫花苜蓿根系代谢物的种类和代谢方式,且不同盐胁迫处理时间紫花苜蓿根系代谢物的种类和代谢方式也存在差异。盐胁迫1、6、24 h后紫花苜蓿根系的代谢产物种类差异显著(P<0.05),分别筛选出32、29、153种差异代谢物。盐胁迫下,紫花苜蓿根系的ABC转运器、角质层合成、氨基酸和脂肪酸代谢、抗生素生物合成以及渗透调节剂合成等代谢途径发生显著变化(P<0.05),盐胁迫前期,紫花苜蓿根系的主要调节方式以促进角质层合成、提高可溶性物质积累量为主,盐胁迫后期,除保留在初期已形成的调节方式外,氨基酸和脂肪酸代谢、抗生素生物合成以及渗透调节剂合成等代谢途径成为主要调节方式。ABC转运器、角质层合成、氨基酸和脂肪酸代谢、抗生素生物合成以及渗透调节剂合成等代谢途径的变化,是紫花苜蓿根系对盐胁迫的一种响应机制。