外源褪黑素缓解番茄盐胁迫的机理

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随着我国设施农业的不断发展,设施栽培已成为我国蔬菜生产的一种重要模式,但由于长期过量施肥,土壤盐碱化已成为设施蔬菜生产面临的一个重要问题,严重制约着蔬菜产业的可持续发展。番茄(Solanum lycopersicum L.)是一种中度耐盐作物,也是设施中栽培面积最广的蔬菜作物之一。土壤盐碱化对番茄产量和品质造成了较为严重的影响。由于长期驯化,栽培番茄遗传多样性不断减少,可利用的耐盐栽培种较少。从大量的种质资源,尤其是野生种质资源中鉴定筛选出耐盐材料,对番茄耐盐育种有重要意义。  褪黑素是一种胺类激素,广泛存在于高等植物中,在植物生长发育过程中扮演着重要角色。近年来,关于外源褪黑素提高植物抗逆性的研究已有较多报道,然而对于最适的喷施浓度以及在不同作物中的应用,仍有待进一步研究。外源褪黑素通过什么样的方式来缓解作物的逆境胁迫,如何提高作物对逆境的抵抗能力,相关机理仍不清楚。目前,关于外源褪黑素对盐胁迫下番茄幼苗的影响少见报道,相关的机理还有待研究。  为了探究外源褪黑素对盐胁迫下番茄幼苗的影响,本研究做了以下的试验:  1.以37份不同番茄基因型为材料,测定盐处理和对照幼苗的叶绿素含量、电解质渗透率、丙二醛含量、株高、茎粗、全株干重、全株鲜重和根冠比8个指标,计算各指标的耐盐系数。利用主成分分析、隶属函数分析和聚类分析对不同基因型番茄幼苗耐盐性进行综合评价。以综合评价值(D值)为指标,利用聚类分析将37份番茄种质资源按照耐盐性的差异分为4组,其中耐盐组8份,中度耐盐组9份,弱耐盐组14份,不耐盐组6份;  2.以耐盐番茄‘Lemon Boy’和不耐盐番茄‘LA1627’为材料,研究不同浓度褪黑素对盐胁迫下番茄幼苗的生长指标、光合色素含量、电解质渗透率、MDA含量和过氧化氢含量的影响。结果表明,外源褪黑素可以有效地缓解盐胁迫对番茄幼苗的影响,且存在浓度效应。较高浓度的外源褪黑素会进一步加重盐胁迫对番茄幼苗质膜的损伤,较低浓度可以降低盐胁迫下电解质渗透率、MDA含量和过氧化氢含量,提高盐胁迫下植株光合色素含量,缓解盐胁迫对植株生长的抑制,其中,100μM褪黑素浓度为最佳缓解浓度。  3.以耐盐番茄‘Lemon Boy’和‘super sweet100’以及不耐盐番茄‘LA1627’和‘LA1698’为材料,研究外源褪黑素对盐胁迫下番茄幼苗光合作用的影响。结果表明:盐胁迫可抑制植物生长,破坏叶绿体超显微结构,降低气体交换参数Pn、Gs、Ci和Tr的大小,抑制PSⅡ反应中心活性,降低叶片光合色素含量。外源喷施褪黑素可以缓解盐胁迫对植株生长的抑制,提高光合色素含量,改善叶绿体超显微结构,增加净光合速率,并降低胞间CO2浓度,增强PSⅡ反应中心活性。  4.以耐盐番茄‘Lemon Boy’和‘super sweet100’以及不耐盐番茄‘LA1627’和‘LA1698’为材料,研究外源褪黑素对盐胁迫下番茄幼苗H2O2含量、电解质渗透率、抗氧化酶活性和抗氧化物质含量的影响。结果表明,盐胁迫可以提高植株体内H2O2含量和电解质渗透率,增加SOD和POD活性,抑制CAT的活性,增强植株AsA-GSH循环系统活性。施加外源褪黑素可以有效降低盐胁迫下番茄幼苗H2O2含量和电解质渗透率,提高盐胁迫下植株抗氧化酶活性,增强植株AsA-GSH循环系统清除活性氧的能力。
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