外源多巴胺对硝酸盐胁迫条件下黄瓜生长与产量品质的影响及其机理

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近年来设施栽培面积不断扩增,在快速发展的同时设施栽培也存在一些问题,过度施肥导致了的土壤盐渍化。在设施土壤中,硝酸盐积累是土壤盐渍化的主要特征。硝酸盐过量的情况下,作物的生长受到抑制,光合能力下降,抗氧化能力和矿质元素的吸收能力下降,产量与产品品质降低。因此,如何提高作物的抗性以抵御过量硝酸盐造成的胁迫,从而提高产量与品质是设施栽培中亟需解决的问题。本研究以“津优1号”黄瓜(Cucumis sativus L.)品种为试验材料,研究外源多巴胺对硝酸盐胁迫条件下黄瓜生长、光合特性、抗氧化系统、碳氮代谢、矿质元素、产量及品质等的影响,以探讨多巴胺在硝酸盐胁迫条件下对黄瓜生长发育影响的生理机制。试验结果如下:1.硝酸盐胁迫下,黄瓜植株的株高、茎粗、开花数、壮苗指数、根茎叶的干鲜重、根长、根体积以及根活等生长指标均显著下降,这表明植株的生长受到抑制,多巴胺处理显著促进了植株的生长。2.硝酸盐胁迫导致了黄瓜叶片叶绿素含量、叶绿素荧光参数以及光和指标的下降,同时降低了蔗糖合成酶(SS)的活性,但却使蔗糖磷酸合成酶(SPS),中性转化酶(NI),酸性转化酶(AI)的活性显著升高。多巴胺处理缓解了胁迫对植株光合能力的气孔与非气孔限制,增加了叶绿素a,叶绿素b,类胡萝卜素的含量;提高了PSII的最大光化学量子产量(Fv/Fm),实际光化学量子产量(ФPSII),光化学猝灭系数(q P)和电子传递速率(ETR),降低了非光化学猝灭(q N);增加了净光合速率(Pn),气孔导度(Gs),细胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr);SPS,SS,AI和NI的活性均上升。3.硝酸盐胁迫导致超氧阴离子含量与丙二醛(MDA)含量的增加。抗氧化系统中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性以及还原型谷胱甘肽(GSH)含量在硝酸盐胁迫前期显著高于正常组,但随着胁迫时间延长,SOD、CAT、APX活性以及GSH含量均显著下降,过氧化物酶(POD)活性随着胁迫时间的延长始终升高。多巴胺处理降低了超氧阴离子含量与丙二醛含量,增加了SOD、CAT、APX活性以及GSH含量,但POD活性显著下降,从而缓解了活性氧对植物的伤害,提高了抗氧化酶的活性与抗氧化剂的含量。4.硝酸盐胁迫造成植物中硝态氮和铵态氮含量的积累以及硝酸还原酶(NR)活性的下降。胁迫10天时谷氨酰胺合成酶(GS)活性比正常水平高,而随着胁迫时间的延长,GS活性显著下降;谷氨酸脱氢酶(GDH)活性与之相反,胁迫初期活性比正常水平高,在胁迫后期活性显著上升。而多巴胺处理缓解了硝态氮和铵态氮的积累,提高了氮代谢的酶活性。5.硝酸盐胁迫下黄瓜根茎叶中的氮素与钾素含量显著升高,磷素含量显著下降。多巴胺处理降低了黄瓜氮素的积累,缓解了过多的氮素对植物造成的损害,增加了磷素含量,降低了钾元素的含量。6.硝酸盐胁迫下,果实的纵径,横径以及产量均显著下降;还原糖,可溶性糖,可溶性蛋白质与维生素C等内在指标也显著下降,而多巴胺处理则显著提高了纵径,横径以及产量;提高了还原糖,可溶性糖,可溶性蛋白质与维生素C,改善了果实的内在品质。
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