外源6-BA对高温干旱胁迫下茭白生长发育、光合作用及物质代谢的缓解效应

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茭白(Zizania latifolia Turce.ex Stapf)是一种禾本科水生草本植物,由于茭白生长周期较长,孕茭需要经过酷暑天气。随着环境的不断改变,高温与干旱已经成为农业生产中最为严重的两大自然灾害,而且两者往往相伴而生。在茭白的生产过程中因为高温干旱等问题常常出现茭白延迟孕茭甚至不孕茭的情况,导致茭白产量及品质的下降,对茭白生产形成了很大的影响。为了探索高温干旱复合胁迫对茭白生长发育的影响,找寻适宜的方法提高茭白的耐高温抗干旱能力。本试验以大别山一号单季茭白为研究材料通过外源施加植物激素6-苄基嘌呤(6-BA)的方法,研究高温干旱复合胁迫对于茭白的生长发育、形态建成、光和系统和代谢产物及内源激素水平的影响,试验主要结果如下:1、高温干旱双重胁迫下,茭白的采收起始期延迟,采收周期缩短,有效分蘖率显著下降,单茭重减小,产量下降。外源150mg.L-16-BA处理后茭白的采收期变化不显著,但是整体采收时长有显著延长,茭白有效分蘖率、单茭重下降程度显著减小,减产情况得到了显著的缓解。2、高温干旱胁迫导致茭白植株徒长,使其株高增加,植株茎粗、肉质茎体积和横茎、鲜重和干重均显著降低,HT-B在株高的增幅还是其他指标的降低幅度都显著小于HT-W。说明外源6-BA减少植株徒长,促进茭白肉质茎的形态建成。3、高温干旱胁迫降低了茭白叶片中的叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素a+b(Chla+b)含量,外源6-BA处理后Chla、Chlb、Chla+b下降程度显著减小,外源6-BA溶液可以提高光合色素含量,以缓解高温干旱造成的茭白叶片叶绿素的降解。4、高温干旱胁迫导致了光系统最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学淬灭系数、实际光化学效率(ΦPSII)下降,非光化学淬灭系数升高。用适宜浓度的外源6-BA溶液进行处理后Fv/Fm、ΦPSII、qp下降程度明显减小,说明可以保护PSII光合机构活力,缓解高温干旱胁迫对茭白叶片光合作用的抑制。5、高温干旱胁迫胁迫下茭白肉质茎中的蔗糖、果糖、葡萄糖、淀粉含量显著增加,高温干旱胁迫下茭白SS、AI及淀粉酶活性、蔗糖转运SUT1的表达量显著降低。外施6-BA能够提高可溶性糖的增加量;减小茭白SUT1的表达量下降幅度,HT-B的SPS活性显著增加,而HT-W SPS活性显著降低。6、高温干旱胁迫导致生长类激素含量下降,激素比例失调;外源6-BA喷施后可以有效地调节内源生长类激素含量及比例关系。茭白在膨大过程中,进行外源6-BA处理后,肉质茎细胞在茭白膨大初期分裂旺盛,细胞分裂速度加快,膨大中后期,细胞分裂速度减缓。综上所述,高温干旱胁迫造成光和色素含量的下降,影响了光和系统的正常运行,导致茭白糖代谢酶活性的下降,转运蛋白的表达量的减少,内源生长类激素水平的下降。适宜浓度的外源6-BA溶液可以增加高温干旱胁迫下叫茭白的内源细胞分裂素含量,抑制光和色素的大幅度降解,缓解Fv/Fm、ΦPSII、qP的下降程度,提高可溶性糖含量,加快肉质茎细胞数目增多,促进肉质茎的形态建成,减少产量损失。缓解高温干旱对茭白的抑制作用,提高茭白的抗逆能力。
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