【摘 要】
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番茄(Solanum lycopersicum L.)为茄科番茄属一年生草本植物,是世界上栽培最广泛的蔬菜作物之一。番茄属于喜温植物,但对高温敏感。在我国南方地区,夏秋季节高温是番茄栽培的主要限制因素,高温胁迫对其产量、品质和经济效益均会产生不利影响。番茄在不同生长时期对温度要求不同,对温度的敏感程度也不同。在高温胁迫下,番茄的生殖生长期比营养生长期所受伤害更严重。选择和培育生殖生长期耐热品种对番
【基金项目】
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中央高校基本科研业务费“番茄资源保存与研究(KYZZ201909)”; 中央高校基本科研业务费“番茄裂果关键基因发掘及ceRNA网络构建(KJQN201814)”; 江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD); 国家自然科学基金“番茄裂果关键基因发掘及ceRNA网络构建(317019
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番茄(Solanum lycopersicum L.)为茄科番茄属一年生草本植物,是世界上栽培最广泛的蔬菜作物之一。番茄属于喜温植物,但对高温敏感。在我国南方地区,夏秋季节高温是番茄栽培的主要限制因素,高温胁迫对其产量、品质和经济效益均会产生不利影响。番茄在不同生长时期对温度要求不同,对温度的敏感程度也不同。在高温胁迫下,番茄的生殖生长期比营养生长期所受伤害更严重。选择和培育生殖生长期耐热品种对番茄生产具有重要意义。生物刺激素是继传统化肥和农药之后,出现的一类可以促进或者调节植物生长的新物质,近年来被广泛应用于植物生产。目前关于生物刺激素在植物抗逆中的研究多集中于盐、水分和重金属等非生物胁迫方面,对高温胁迫的报道较少,缓解番茄高温伤害的研究还未见报道。因此,本研究对21份番茄种质资源进行生殖生长期耐热性综合评价,并以耐热性不同的番茄为试验材料,研究叶面喷施生物刺激素对番茄幼苗期和生殖生长期高温伤害的缓解作用。主要研究结果如下:1.高温影响番茄授粉、坐果和果实发育等生殖生长过程,不同品种对高温的耐受能力不同。相关性分析表明,9个生殖生长期耐热评价指标之间存在不同程度的相关性。通过主成分分析提取出3个主成分,累计贡献率达73.13%。基于聚类分析结果,21份番茄种质资源被划分为耐热组、中等耐热组和热敏感组3个类群。其中,耐热组包括6、7、10、11、13、14、20和21号共8个番茄品种;中等耐热组包括1、5、9、12和15号共5个番茄品种;热敏感组包括2、3、4、8、16、17、18和19号共8个番茄品种。2.在高温胁迫下,叶面喷施适宜种类和浓度的生物刺激素,番茄幼苗植株的鲜重和干重显著增加,叶片萎蔫减轻,整株死亡现象减少,幼苗在高温处理48 h后仍保持较好的生长状态;幼苗热害指数显著降低,最高降幅可达72.9%。同时,叶片的电解质渗透率和MDA含量显著降低,最高降幅分别为26.8%和58.9%;Pro和可溶性蛋白含量显著增加,最高增幅分别为52.5%和19.0%。不同生物刺激素的作用效果与番茄品种特性和处理浓度有关,以叶面喷施100 mg·L-1矿源黄腐酸缓解番茄幼苗高温伤害效果最好。3.矿源黄腐酸(MFA)诱导高温胁迫下 Cu/Zn-SOD、C4T、APX5、GR1、MDHAR、DHAR1和DHAR2基因的表达,使得番茄幼苗SOD、POD和CAT以及AsA-GSH循环中的GR、APX、DHAR和MDHAR活性增加,同时使非酶抗氧化物质AsA和GSH保持较高的还原态,提高了抗氧化酶系统和AsA-GSH循环的运转效率,清除了体内过多的H2O2和MDA,缓解了高温导致的氧化伤害。此外,MFA还改变了高温胁迫下ROS的信号转导,促进ZAT10和ZAT12基因的表达,同时促进Hsp70、HsfA1a和HsfA1b等高温信号应答基因的表达,最终实现对高温胁迫下番茄幼苗抗氧化系统和耐高温胁迫的调控。4.在高温胁迫下,叶面喷施矿源黄腐酸(MFA)的番茄叶片净光合速率最高达到27.64 μmol·m-2·s-1,株高和茎粗最高分别增加 227.0%和 50.4%。T3(400 mg·L-1MFA)处理下,‘Bonnie Best’增产37.1%,果实中的可溶性固形物、Vc、番茄红素和可溶性蛋白含量分别升高18.3%、15.1%、206%和49.8%;‘Jiali’增产35.9%,果实品质也显著提高。MFA通过增强高温胁迫下番茄叶片的光合作用,促进了植株的生长和果实糖分的积累;通过减少叶片中活性氧含量并提高抗氧化酶活性,缓解了高温对植株造成的氧化胁迫;通过增强花粉活力,提高了坐果率,降低了畸形果率,最终提升了产量和果实品质。MFA的作用效果未表现出品种差异,400 mg·L-1为全生育期缓解番茄高温胁迫的最佳施用水平。
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