Ind. Crops. Prod.|单次和联合外源施用脱落酸和褪黑素对干旱胁迫下棉花糖代谢和产量的影响

论文内容

研究背景：

ABA和MT对植物生理代谢的单一影响及其对非生物胁迫的改善作用已成为多项研究的主题;然而，对它们组合的影响，特别是在干旱胁迫条件下的影响的注意要少得多。众所周知，一种激素可以参与多种生理过程的调节，而不同的激素也可能参与同一过程的调节。有趣的是，在激素相互作用的情况下，已经观察到显著的差异，它们的反应取决于植物物种以及激素的类型。在棉花中，虽然有少数研究探讨了干旱胁迫下ABA对叶片光合生理的单一影响和MT对花药碳水化合物代谢的单一影响，但在干旱胁迫条件下，它们对叶片生理和最终产量的综合影响尚不清楚。

根据前人对ABA和MT对提高作物抗旱性的积极作用的报道，我们假设:(1)单独施用ABA或MT也能改善棉花叶片碳水化合物代谢，减轻干旱导致的产量损失;(2)ABA和MT联合施用对棉花的碳代谢和抗旱性有协同效应。因此，本研究的目的是:(1)详细探讨ABA和MT单施对干旱胁迫下棉花叶片碳水化合物代谢的响应;(2)阐明ABA和MT组合对叶片碳水化合物代谢的交互作用以及它与棉花产量的关系。本文首次研究了干旱条件下ABA与MT对棉花叶片碳水化合物代谢的互作效应及其与最终产量的关系，为缺水条件下棉花的栽培和管理提供了依据。

研究内容：

干旱是影响植物生长和作物产量的主要非生物因素。脱落酸(ABA)和褪黑素(MT)是两种常用的激素，它们的外源施用已被证明可以提高作物在缺水条件下的抗旱性。然而，关于它们联合施用对作物的影响的研究很少。为解决这一问题，采用盆栽试验研究了干旱条件下外源ABA和MT(单独或联合)施用对棉花叶片光合碳代谢和产量的影响。结果表明，单施ABA或MT可通过不同途径显著改善干旱条件下植株水分状况，减少干旱造成的产量损失。ABA+MT对植株水分状况的影响与MT相似，但ABA+MT对缓解干旱造成的产量损失具有协同效应。喷施ABA对干旱胁迫叶片的净光合速率(Pn)没有影响，但施用MT可通过增加气孔导度和二氧化碳固定来改善Pn，且ABA+MT比MT更有效地缓解Pn。此外，施用ABA通过降低蔗糖合成酶(SuSy)活性降低叶片蔗糖合成，而MT和ABA+MT也通过降低SuSy和蔗糖磷酸合成酶活性抑制叶片蔗糖合成。额外添加ABA可下调酸性转化酶活性，抑制蔗糖水解为己糖，而MT喷施可降低干旱胁迫叶片的酸性和碱性转化酶活性，且ABA+MT的作用与MT相似。虽然ABA或MT可下调GhSWEET5、GhSWEET20和GhSWEET55的表达，从而抑制蔗糖向细胞壁的转运，但其在干旱胁迫叶片中上调GhSUT3A/D和GhSUT4的表达。以这种方式改善蔗糖向筛伴细胞复合体的转运，最终有利于产量的形成。同样，ABA+MT对干旱条件下GhSUT3A/D和GhSUT4的表达具有加性效应。因此，ABA和MT处理均降低了干旱胁迫叶片的蔗糖含量，ABA+MT处理表现出协同效应。干旱条件下，ABA和MT处理叶片中作为淀粉合成底物的己糖含量下降，但ABA对淀粉积累没有影响，而MT喷施通过提高ADP -葡萄糖焦磷酸化酶活性提高了干旱胁迫叶片的淀粉含量。然而，ABA+MT在干旱条件下比单施激素更有效地提高了淀粉合成。

研究结论：

综上所述，ABA+MT对棉花叶片光合碳代谢的影响与干旱条件下MT的影响相似，但在缓解干旱对Pn、蔗糖积累、蔗糖转运、淀粉合成和最终产量的负面影响方面存在显著的协同效应。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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