Silicon Alleviates Drought Stress and Enhances Rice Seedling Establishment Under Simulated Dry Direct Seeding via Regulation of ABA and JA Signaling

苗木 脱落酸 蒸腾作用 发芽 茉莉酸 过氧化氢酶 光合作用 化学 耐旱性 脯氨酸 农学 叶绿素 丙二醛 生物 园艺 突变体 苯丙素 气孔导度 植物生理学 植物 抗氧化剂 渗透性休克 光合效率 拟南芥 油菜素甾醇 渗透压 稻属
作者
Yanyan Sun,Yinuo Ma,Shijie Wei,Lanfang Zhang,Kaixiang Tao,Zishu Xu,Rongjun Zhang,Xinyu Chen,Li Li,Yuanyuan Song,Lu Long,Rensen Zeng
出处
期刊:Plants [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:15 (12): 1813-1813 被引量:1
标识
DOI:10.3390/plants15121813
摘要

Dry direct seeding (DDS) is a water-saving and high-efficiency rice cultivation system. However, drought stress during DDS severely constrains seedling establishment. This study used the conventional rice variety Zhonghua 11 (ZH11) and the drought-tolerant hybrid Hanyou 73 to investigate the effects of exogenous silicon (Si) on seed germination and seedling growth under drought stress, and to explore the underlying mechanisms of Si-enhanced drought tolerance. Drought stress was imposed using PEG-6000 simulation and pot experiments with different soil relative water contents (60%, 45%, 25%, and 10%). Si treatment significantly alleviated simulated drought inhibition of seed germination, increasing germination percentage and index, improving seedling growth in both varieties. Under simulated DDS conditions, Si significantly improved plant height, biomass, and root development, while maintaining higher net photosynthetic rate, stomatal conductance, intercellular CO2 concentration, transpiration rate, and chlorophyll content. Meanwhile, Si reduced oxidative damage by promoting proline accumulation, enhancing peroxidase (POD) and catalase (CAT) activities in both leaves and roots, reducing malondialdehyde (MDA) accumulation, and upregulating the expression of key drought-responsive genes (SNAC1, DREB1A, SKIPa, P5CS2). Furthermore, Si upregulated the expression of genes involved in abscisic acid (ABA) (ABA1, ABA2, MHZ5, ABI3) and jasmonic acid (JA) (AOS2, AOS3, JAR1, JAR2, MYC2, COI1a) biosynthesis and signaling. Compared with the wild-type, the ABA signaling mutant abi3 and the JA signaling mutant myc2 exhibited significantly attenuated improvement of plant growth by Si treatment. Collectively, Si enhances antioxidant capacity and osmotic adjustment, maintains photosynthetic function, and is associated with the activation of ABA and JA signaling pathways, which together alleviate the inhibition of rice seedling establishment under DDS-associated drought stress. Our findings provide a theoretical basis for the application of Si fertilizer in DDS rice production.
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