初花期淹水胁迫下烯效唑对大豆碳代谢和产量的缓解效应

来源 :黑龙江八一农垦大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:njbbbb
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为探究初花期(R1期)淹水胁迫对大豆生长发育、生理生化特性和产量的影响及S3307的缓解效应,本研究于2019-2020年在黑龙江八一农垦大学国家杂粮工程技术研究中心进行,以两个耐涝性不同的大豆品种(耐涝品种垦丰14和涝渍敏感品种垦丰16)为试验材料进行盆栽试验,R1期叶面喷施S3307(浓度为50mg·L-1,喷施量为225 L·hm-2),并于喷药后5 d进行淹水胁迫处理,对R1期淹水胁迫对大豆形态指标、生理生化指标、产量及产量构成因素进行测定分析,研究淹水胁迫对生长发育的影响及S3307的缓解效应。主要结果和结论如下:1.R1期淹水胁迫抑制两品种大豆生长,随胁迫时间延长,大豆株高、叶面积和地上部干物质积累量明显降低。叶面喷施S3307后进一步降低两品种大豆株高,有效缓解淹水胁迫下干物质积累量的降低,并增加两品种大豆茎粗,增强抗倒伏性。恢复正常水分后淹水胁迫处理(W)的上述指标虽有恢复但难以达到正常水平,而S3307处理(W+S)能加快两品种大豆的恢复能力,缓解淹水胁迫造成的伤害。2.R1期淹水胁迫导致两品种大豆叶片光合色素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)显著下降,水分利用率(WUE)和气孔限制值(Ls)随胁迫时间延长显著增加,进而抑制蔗糖、果糖和淀粉含量的积累。叶面喷施S3307后有效缓解R1期淹水胁迫下大豆叶片光合色素的降解,提高光合参数和碳水化合物含量,并在恢复正常水分管理后,维持较高水平,促进植株正常生长发育,且垦丰14的恢复能力与垦丰16相比较强。3.R1期淹水胁迫导致大豆叶片内活性氧(ROS)代谢平衡破坏,产生速率、H2O2含量快速积累,进而加快膜质过氧化进程,导致MDA含量和相对电导率(EL)随胁迫时间延长显著增加。R1+8 d时诱导酶促抗氧化防御系统(SOD、POD和CAT)、抗坏血酸-谷胱甘肽(As A-GSH)循环中关键酶(APX、GR、MDHAR和DHAR)活性和非酶抗氧化剂(As A、DHA、GSH和GSSG)含量的提高,以适应淹水胁迫,随胁迫时间延长,呈下降趋势。叶面喷施S3307后有效增加两品种大豆叶片中SOD、POD、CAT和APX、GR、MDHAR及DHAR活性的提高,增加非酶抗氧化剂和渗透调节物质含量,有效抑制电导率、MDA、H2O2含量和产生速率的增加,并在恢复正常水分处理后,维持较高的酶活性和非酶抗氧化剂含量,促进两大豆品种恢复至正常状态。4.基于液质联用技术的非靶代谢组学研究,从W-CK组筛选出1274种代谢产物,WS-W处理组筛选出1213种代谢产物,对检测到的代谢物进行Log2处理后,两组变化最为显著的代谢产物均为脂类和类脂分子。根据KEGG富集分析,W-CK组发生极显著改变的代谢通路为类黄酮生物合成、三羧酸循环等;WS-W组发生极显著改变的代谢通路为花生四烯酸代谢、缬氨酸亮氨酸和异亮氨酸生物合成等。说明淹水胁迫导致呼吸速率受阻,抑制三羧酸循环,通过促进类黄酮生物合成提高淹水胁迫下大豆抵御逆境胁迫的能力,而S3307通过提高花生四烯酸代谢途径,增强细胞膜的稳定性,通过增加不饱和脂肪酸代谢来适应淹水环境。5.R1期淹水胁迫显著降低大豆单株荚数、单株粒数、百粒重和产量,并随胁迫时间延长,下降幅度逐渐增加。其中,垦丰14减产率为5.42%~16.23%,垦丰16减产率为16.65%~25.15%。叶面喷施S3307可有效缓解大豆产量的降低,其中,垦丰14止损率为4.76%~4.86%,垦丰16止损率为23.94%~26.61%。综上所述,淹水胁迫抑制两品种大豆正常生长发育,叶面喷施S3307可缓解R1期淹水胁迫对大豆造成的损伤。S3307处理可通过提高光合色素含量、增强光合能力,保障植株正常光合作用。同时,诱导抗氧化酶活性,提高非酶抗氧化剂含量和渗透调节物质含量进而抑制活性氧的积累和膜质过氧化,缓解淹水胁迫造成的减产,增强植株的耐涝性。
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