喷施独脚金内酯对烤烟幼苗干旱胁迫的缓解效应及机理研究

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为了明确独脚金内酯(strigolactone,SLs)对干旱胁迫下烤烟幼苗的缓解作用,采用盆栽试验,选用烤烟品种‘秦烟96’(Q96)、‘中烟101’(Z101)、‘云烟87’(Y87)和‘云烟116’(Y116)为试验材料,通过研究不同程度干旱胁迫对4个烤烟品种幼苗农艺性状、单株干重、叶绿素含量、光合特性、叶绿素荧光参数及抗氧化系统的影响,并对4个烤烟品种的抗旱性进行评价,从4个烤烟品种中筛选出耐旱性最强和最弱的2个品种。以筛选出的耐旱型烤烟品种Q96和水分敏感型烤烟品种Y116为试验材料,研究干旱胁迫下喷施SLs(0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5 mg·L-1)对烤烟幼苗生长(株高、最大叶长、最大叶宽、最大叶面积和单株干重)及生理特性(叶绿素含量、净光合速率、气体交换参数、叶绿素荧光参数、活性氧系统、渗透调节和碳氮代谢关键酶活性)的影响,并筛选出缓解烤烟幼苗干旱胁迫的最佳SLs浓度。通过研究最佳SLs浓度对不同干旱胁迫程度下的2个烤烟品种幼苗生理特性(叶绿素含量、光合特性、叶绿素荧光参数、活性氧系统、渗透调节、碳氮代谢关键酶活性和内源激素含量)的影响,以期揭示SLs缓解烤烟幼苗干旱胁迫的适宜浓度及其调控机制,为减轻干旱胁迫对烤烟幼苗的抑制作用提供参考。(1)干旱胁迫下烤烟幼苗的生长及其生理特性会受到抑制。在干旱胁迫下,4个烤烟幼苗品种的农艺性状(株高、最大叶长、最大叶宽和最大叶面积)、单株干重、叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(q P)均下降;O2.-产生速率、丙二醛(MDA)含量、胞间CO2浓度(Ci)和非光化学猝灭系数(NPQ)均升高;Q96的抗氧化酶活性在轻、中度干旱胁迫下均显著升高;Y116的SOD、POD和CAT的活性在不同程度干旱胁迫下均显著降低。而同一烤烟品种,在不同程干旱胁迫下生理响应不尽相同,不同烤烟品种在同一干旱胁迫下的生理响应也存在差异。而Q96的抗氧化酶活性在轻度及中度干旱胁迫下均显著升高;Y116的抗氧化酶活性在不同程度干旱胁迫下均明显下降。通过对4个烤烟品种进行抗旱性评价,由强到弱依次表现为:秦烟96>中烟101>云烟87>云烟116。(2)在干旱胁迫下,烤烟幼苗叶片喷施SLs,2个烤烟品种幼苗(Q96和Y116)的抗旱性均得到提升。干旱胁迫下,喷施SLs可显著增加烤烟幼苗的株高、最大叶长、最大叶宽、最大叶面积、单株干重、Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、ΦPSⅡ和q P,降低Ci、NPQ、O2.-产生速率和MDA含量,提高叶片中抗氧化酶活性、脯氨酸(Pro)含量、可溶性糖含量、硝酸还原酶(NR)和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)活性,2个烤烟品种均以叶面喷施0.2 mg·L-1SLs效果最佳。(3)不同程度干旱胁迫下,2个烤烟品种幼苗叶片喷施0.2 mg·L-1SLs,可显著增加烤烟幼苗的Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、ΦPSⅡ和q P,显著降低Ci、NPQ、O2.-产生速率和MDA含量,显著提高烤烟幼苗叶片中抗氧化酶活性、Pro含量、可溶性糖含量、NR活性、Rubisco活性、生长素(IAA)、赤霉素(GA)和玉米素核苷(ZR)含量,显著降低脱落酸(ABA)含量,在不同程度干旱胁迫下2个烤烟品种叶面喷施0.2 mg·L-1SLs均能得到不同程度的恢复。说明SLs能够通过调节烤烟幼苗内源激素平衡,增强抗氧化酶活性和碳氮代谢关键酶活性,释放大量的渗透调节物质维持细胞渗透势和水分平衡,提高光合性能,从而增强烤烟幼苗的耐旱性。
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