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大豆(Glycine max L.)为重要的粮油兼用作物,是食用植物油和优质植物蛋白的重要来源。随着我国经济的快速发展,对大豆的消费迅速增加,产需矛盾突出,急需提升大豆供给水平。单产低严重限制大豆高效生产的发展。增加种植密度是提高单产的有效途径,但随着种植密度增加,倒伏的风险增大。大豆节长和节粗与倒伏有着极为密切的关系,而且受遮阴和激素调控。为此,开展大豆植株节间伸长规律受遮光和GA3调控效应的研究,具有重要的理论和生产意义。本试验于2016-2019年在东北农业大学校内实验基地进行,选用黑农48(高秆品种)和合农60(矮秆品种)两个供试大豆品种,通过对节长和节粗的测量以及细胞变化特征的观察,明确了节间伸长增粗规律;采用自然光照(NL)、遮生长点(SAM)、茎节遮光(CAF)、整株遮光(PSN)4个处理对节间伸长增粗规律进行验证,并对茎秆内部解剖结构和叶绿体超微结构进行观察,同时对茎秆纤维组成、调节激素和赤霉素相关酶基因相对表达量进行测定,分析了遮光效应;对茎秆、叶片、根部外施GA3,解析其对节间伸长和GA3含量的调控效应。试验结果表明:(1)大豆节伸长过程中表现出明显的层次关系。当大豆主茎节数(N)大于3节时,第N节开始伸长,(N-1)节伸长最快,(N-2)节伸长减慢,(N-3)节停止伸长,但节粗呈持续增加并不随着节伸长的停止而停止。遮光处理只影响节长和节粗,并未改变节的伸长增粗模式,遮光处理后节长的大小顺序:整株遮光>茎节遮光>遮生长点>自然光照;节粗的大小顺序:自然光照>遮生长点>茎节遮光>整株遮光,节粗/节长的大小顺序:自然光照>遮生长点>茎节遮光>整株遮光。(2)在大豆节间伸长的开始阶段,髓细胞横向和纵向拉伸,细胞体积增大,节长和节粗迅速增加;随后髓细胞和初生木质部的增加使得节粗继续增加;在节间停止伸长后次生木质部面积的增大是大豆节间持续增粗的主要原因,此时髓细胞面积被压缩。随着遮光程度的增加木质部面积减小,皮层逐渐变得紧实并且厚度变窄,髓细胞纵向拉伸程度变大,排列整齐而紧密,木质部与髓面积之比减小。与此同时,茎秆皮层细胞叶绿体中淀粉粒减小,嗜锇颗粒数量增加。(3)遮光处理对茎秆中碳水化合物含量产生显著影响,随着遮光程度的增加,木质素、纤维素、半纤维素、淀粉、蔗糖、可溶性糖含量均显著降低。茎秆内源赤霉素(GA3)和水杨酸(SA)含量增加,脱落酸(ABA)含量减少。外施赤霉素(GA3)对生长点去除后植株节间伸长具有促进作用,表明调控节间伸长的GA3主要来源于生长点合成;遮光处理会导致赤霉素代谢关键酶基因Gm GA3ox6、Gm GA20ox1-D和Gm GA2ox4转录水平上调。(4)茎秆外涂赤霉素(GA3)对节长和GA3含量产生显著影响。主要表现为节的不同生长时期对外源赤霉素(GA3)的敏感度不同,伸长越旺盛的节间受到赤霉素(GA3)的影响越大,对只有少量伸长和已经停止伸长的节间没有影响;茎秆外涂赤霉素(GA3)后茎秆GA3含量增加。(5)叶片外涂赤霉素(GA3)对节长和GA3含量产生显著影响。剪除叶片会减弱相邻上部节间的伸长能力,越幼嫩的节,受到的影响越大,对已经停止伸长的节间没有影响;剪除叶片外施赤霉素(GA3)和叶片外涂赤霉素(GA3)对正在伸长的节间均有明显的促进作用,但对停止伸长的节间没有影响;叶片外涂赤霉素(GA3)后茎秆中GA3含量增加,叶片中GA3含量降低;叶片外涂赤霉素(GA3)对节长和GA3含量的影响小于茎秆外涂赤霉素(GA3)的影响。(6)根施赤霉素(GA3)对节长和GA3含量产生显著影响。对根部外施赤霉素(GA3)会增加正在伸长节间的节长,但对于缺少生长点和叶片的植株节间伸长没有影响,说明叶片对于根部吸收外源赤霉素(GA3)向上运输至关重要;根茎同时外施赤霉素(GA3)对成熟节间没有影响;除此之外,根施赤霉素(GA3)会增加茎秆中GA3含量。(7)外涂烯效唑对节间伸长的作用效果与赤霉素(GA3)相反,越幼嫩的节间受到烯效唑的影响越大,节长越短;茎秆外涂烯效唑和赤霉素(GA3)可以相互打破对节间伸长的抑制和促进作用。