油菜素内酯对干旱胁迫下紫花苜蓿种子萌发、生理响应和生产性能的影响

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紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是世界公认的优质牧草,具有高蛋白、适口性好等优点,享有“牧草之王”的美誉。干旱是植物生长的限制因子,严重影响紫花苜蓿的生长、产量和品质,已成为我国牧草产业化发展的主要限制因素之一。油菜素内酯(BRs)是一种高度含氧的植物甾体激素,在提高植物抗性、品质和产量等方面发挥重要调节作用,在农业生产中具有良好的应用潜力。本研究以苜蓿品种三得利为供试材料,设计了三个试验:第一,用不同浓度的2,4-表油菜素内酯(EBR)浸种引发后,观察其在15%PEG胁迫下的萌发过程;第二,分别控制盆栽苜蓿的持水量为30%(重度干旱,D1)、60%(中度干旱,D2)、80%(正常供水,N),经不同浓度的EBR叶面喷施后,探究EBR调控盆栽苜蓿对干旱的响应;第三,随机选取田间小区,沿用盆栽试验的EBR浓度进行喷施,观察EBR对苜蓿生产性能的作用。综合三个试验,探究EBR调控紫花苜蓿响应干旱的种子萌发特性、生理生化响应和生长性能的影响,筛选最佳的EBR施用浓度,以期为改善紫花苜蓿在干旱胁迫的生长和EBR田间应用提供参考依据。主要结果如下:1.15%PEG显著抑制紫花苜蓿种子萌发。EBR处理显著提高了苜蓿种子的发芽率、发芽势、胚根长和胚芽长。种子萌发过程中,EBR处理的幼苗对干旱的抗性更强,表现为O2??和H2O2水平更低,SOD和POD活性更高,脯氨酸积累更多。综合以上指标,0.1μmol L-1的EBR在萌发期的抗旱效果最佳。2.叶面喷施适宜浓度的EBR后,能在缓解干旱胁迫的同时,促进紫花苜蓿的生长。0.1μmol L-1 EBR显著促进干旱胁迫下光合色素的生成,调控光合气体参数,有效抑制紫花苜蓿MDA、H2O2和O2??的过量累积,提高渗透调节物质的含量,增强SOD、POD和APX的活性,促进As A、GSH和多酚的合成,从而改善紫花苜蓿在对干旱胁迫的响应,并提高正常持水条件下的生长。另外,多数指标间显著相关,且D1、D2和N组的主成分分析结果可分别解释总变量的76.7%、80.8%和73.6%。3.在田间试验中,叶面喷施0.01μmol L-1 EBR提高了紫花苜蓿的干重、鲜重、株高、茎粗、叶片数和叶面积等生长指标。与对照相比,0.01μmol L-1 EBR处理的鲜重和干重分别增加了24.02%和30.72%。1μmol L-1 EBR处理的总干重显著下降。适宜浓度的EBR同样通过调控抗氧化系统、渗透调节物质来降低氧化损伤,从而提高田间苜蓿的生长。各指标被聚为两类,且多存在显著的相关性,第一主成分(60.6%)和第二主成分(18.8%)可以解释总变量的79.4%。此外,较高浓度的EBR具有抑制生长的作用。综上可知,外源施用0.01-0.1μmol L-1浓度的EBR,可以显著促进紫花苜种子在干旱胁迫下的萌发,改善不同持水量盆栽苜蓿的生长;并在田间施用中有效提高苜蓿干物质产量。因此,该适宜浓度的EBR,可用于紫花苜蓿的牧草生产,促进生长和提高干草产量。
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