堿脅迫對大豆光合特性及內(nèi)源激素含量的影響

曹帥 杜仲陽 劉鵬 李志剛 向殿軍 遲曉雪 宮曉旭 何德鑫

摘要：用NaHCO3和Na2CO3混合溶液對25 d苗齡耐堿大豆品種吉育257和堿敏感品種東農(nóng)63進(jìn)行7 d脅迫處理，通過分析混合堿脅迫對不同大豆品種光合作用、葉綠素?zé)晒鈪?shù)和內(nèi)源激素含量的影響，探討大豆激素與光合作用的作用機(jī)制，為耐堿品種的選育和鹽漬土地的有效利用提供理論依據(jù)。結(jié)果表明：混合堿脅迫后，吉育257葉片SPAD值、光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）、赤霉素（GA）含量、生長素（IAA）含量和細(xì)胞分裂素（CTK）含量均呈先升高后降低的趨勢，東農(nóng)63呈持續(xù)降低趨勢;兩品種凈光合速率（Pn）均低于對照，脫落酸（ABA）和ETH含量均呈持續(xù)升高趨勢。大豆可以通過調(diào)節(jié)自身CTK和ABA含量來調(diào)控自身氣孔的開閉狀態(tài)。30 mmol/L混合堿脅迫對吉育257各性狀有一定的促進(jìn)作用，對東農(nóng)63各性狀的抑制不明顯，大豆植株光合速率下降的原因可能是氣孔限制或內(nèi)源激素調(diào)節(jié)降低了植株自身的生理需求。兩品種在60 mmol/L混合堿濃度下均受到不同程度影響，耐堿性品種所受影響小于敏感性品種;90 mmol/L混合堿濃度下兩品種均受到嚴(yán)重影響，其中光合速率下降的原因可能是非氣孔限制和激素合成能力下降。60 mmol/L混合堿脅迫濃度可能為大豆耐堿性臨界點(diǎn)，該濃度下，吉育257的防衛(wèi)能力明顯優(yōu)于東農(nóng)63。

關(guān)鍵詞：大豆;堿脅迫;光合作用;葉綠素?zé)晒?內(nèi)源激素

中圖分類號：S565.101文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000-4440（2020）02-0284-08

Abstract：The mixed solution of NaHCO3 and Na2CO3 was used to treat 25-day-old alkali-tolerant soybean variety Jiyu 257 and alkali-sensitive variety Dongnong 63 for seven days. The effects of mixed alkali stress on photosynthesis， chlorophyll fluorescence parameters and endogenous hormone content of different soybean varieties were analyzed. Moreover， the action mechanism of soybean hormones and photosynthesis was discussed to provide theoretical basis for the selection of alkali resistant varieties and the effective utilization of saline land. The results showed that the chlorophyll meter （SPAD） value， photochemical quenching coefficient （qP）， gibberellic acid （GA） content， indoleacetic acid （IAA） content and cytokinin （CTK） content in leaves of Jiyu 257 increased first and then decreased， while those indicators of Dongnong 63 continued to decrease. The net photosynthetic rate （Pn） of the two varieties was lower than that of respective control， and the abscisic acid （ABA） and ethylene （ETH） tended to increase continuously. Soybean could regulate the opening and closing states of their stomata by adjusting the contents of CTK and ABA. The mixed alkali （30 mmol/L） stress had a certain promotion effect on various traits of Jiyu 257， but it had no obvious inhibition on traits of Dongnong 63. The reason for the decrease in photosynthetic rate of soybean plants might be the limitation of stomata or the regulation of endogenous hormones， which further reduced the physiological needs of the plants. The physiological traits of two soybean varieties were affected in different degrees under mixed alkali （60 mmol/L） stress， and the influence of alkali-tolerant was less than that of alkali-sensitive variety. The physiological traits of the two soybean varieties were seriously affected under the treatment of 90 mmol/L mixed alkali， and the decrease of photosynthetic rate may be caused by the decrease of hormone synthesis ability and non-stomatal limitation. When the concentration of mixed alkali was 60 mmol/L， soybean might reach the critical point of alkali tolerance. At this concentration， the defense ability of Jiyu 257 was obviously better than that of Dongnong 63.

Key words：soybean;alkaline stress;photosynthesis;chlorophyll fluorescence;endogenous hormones

目前中國鹽漬化土地面積占全球鹽漬土地面積的10.4%，尤其在北方土壤蒸發(fā)量大、干旱和半干旱地區(qū)及濱海地區(qū)[1-2]。中國鹽漬土主要是由中性鹽和堿性鹽組成，與中性鹽相比，堿性鹽可導(dǎo)致大量離子毒害和pH脅迫，對生態(tài)造成的危害更大[3-4]。土壤鹽堿化問題在中國乃至全球普遍存在，并且呈現(xiàn)持續(xù)增加狀態(tài)，嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)發(fā)展[2]。大豆是中國主要糧食、油料和飼用作物之一[5]，屬于中度耐鹽堿作物，主要通過拒鹽堿作用來適應(yīng)鹽堿脅迫[4]。研究堿脅迫下大豆光合生理特性和內(nèi)源激素含量及對應(yīng)的耐鹽機(jī)制，對有效利用鹽漬土地具有重要的理論和實踐意義。堿脅迫除了直接抑制植物種子發(fā)芽和營養(yǎng)吸收之外，還可間接通過光合作用對植物正常生長進(jìn)行影響，隨堿濃度的升高和脅迫時間的延長，對植物的影響越強(qiáng)烈[6]。在將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的光合過程中，PSII光系統(tǒng)在堿脅迫植物過程中具有重要地位[7]。然而鹽堿脅迫造成植物光合特性發(fā)生變化的主要原因沒有統(tǒng)一的觀點(diǎn)。余漢基等[8]研究結(jié)果表明，鹽脅迫導(dǎo)致反映PSII電子傳遞能力有關(guān)的熒光參數(shù)ETR顯著下降。劉玉蘭等[9]研究結(jié)果表明，低濃度的堿性鹽對小粒大豆生長抑制作用不明顯，較高濃度的堿性鹽對其影響較大，大豆的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率等光合參數(shù)均顯著下降，胞間CO2濃度明顯升高。葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化能反映與環(huán)境的關(guān)系[10]和環(huán)境脅迫對光系統(tǒng)的損傷程度[11]，可以用于評價環(huán)境脅迫對植物造成的影響。植物激素在調(diào)節(jié)植物受到逆境脅迫過程中發(fā)揮著重要的作用[12]。脫落酸（ABA）可對多種逆境環(huán)境發(fā)生響應(yīng)，鹽脅迫可增加植物內(nèi)源ABA含量，其中大部分與葉片水勢有關(guān)[13]。生長素（IAA）可促進(jìn)細(xì)胞生長和根系的發(fā)生[14]。赤霉素（GA）主要促進(jìn)植物莖節(jié)的伸長生長和花芽分化，GA與其他激素相互作用，調(diào)節(jié)植物在鹽脅迫下的生長發(fā)育[15]。李海洋等[12]研究結(jié)果表明，鹽脅迫導(dǎo)致向日葵IAA、ABA和玉米素核苷（ZR） 3種激素含量呈先升高后降低的趨勢，且隨鹽濃度增加變化趨勢越大。植物激素對鹽脅迫的反應(yīng)過程中，往往并不是單一激素而是多種激素協(xié)同變化，即激素的平衡效應(yīng)[16]。有關(guān)大豆耐堿性研究主要集中在抗氧化防御系統(tǒng)、滲透調(diào)節(jié)和形態(tài)指標(biāo)等方面[17-18]。而堿脅迫下綜合分析大豆葉片光合特性、熒光參數(shù)和內(nèi)源激素含量變化的相關(guān)研究甚少。因此，為避免單一指標(biāo)不能全面反映不同品種間存在的差異，本研究選取前期在18份大豆品種中篩選鑒定出的耐堿型大豆吉育257和堿敏感型大豆東農(nóng)63兩個品種，探討不同堿濃度下大豆葉片光合特性、葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)特征和內(nèi)源激素含量變化，在了解大豆幼苗耐堿機(jī)理的基礎(chǔ)上，闡明大豆幼苗光合相關(guān)指標(biāo)、內(nèi)源激素含量與堿脅迫之間的關(guān)聯(lián)，深入了解大豆激素與光合特性的作用機(jī)制，進(jìn)一步了解大豆的耐鹽機(jī)理，同時為耐堿品種的選育和鹽漬土地的有效利用提供理論依據(jù)。

1材料和方法

1.1供試大豆材料

試驗材料選用2個大豆品種，其中，吉育257為耐鹽堿大豆品種，由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆研究所提供;東農(nóng)63為鹽堿敏感品種，由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)提供。這2個大豆品種是從18個大豆品種中經(jīng)混合堿（NaHCO3∶Na2CO3=9∶1，摩爾比）溶液脅迫篩選出來的[19]。

1.2試驗設(shè)計

試驗于2018年6-7月在內(nèi)蒙古民族大學(xué)溫室內(nèi)進(jìn)行，采用水培方式種植。每個品種均挑選大小一致、無蟲害的飽滿種子，在5%的次氯酸鈉溶液中消毒5 min，自來水沖洗3次，去離子水沖洗3次，待種子表皮無水分，置于培養(yǎng)皿中進(jìn)行發(fā)芽。待胚根生長至1.5 cm左右移栽至水培盒內(nèi)，在規(guī)格為32.5 cm×26.0 cm×11.5 cm的網(wǎng)盤中等距離相間擺放，每品種每盤20株。從移栽結(jié)束后開始計時，5 d后（第1片復(fù)葉長出）開始澆灌Hoagland營養(yǎng)液，25 d后開始脅迫處理。本試驗根據(jù)前人研究的大豆耐受鹽堿濃度范圍[20]及內(nèi)蒙古通遼市主要鹽堿地鹽堿組成成分[21]，共設(shè)置0（CK）、30 mmol/L、60 mmol/L、90 mmol/L混合堿（NaHCO3∶Na2CO3的摩爾比為9∶1、pH值9.11±0.104）溶液進(jìn)行脅迫處理。各種溶液均在1/2 Hoagland營養(yǎng)液（pH為7.8）基礎(chǔ)上進(jìn)行配制。脅迫7 d后對生長健壯的幼嫩葉片測定光合指標(biāo)和熒光參數(shù)等指標(biāo)。

1.3測定指標(biāo)與方法

1.3.1葉綠素含量測定利用便攜式葉綠素儀SPAD-502Plus測量大豆植株自上而下第3片復(fù)葉的中間葉片，每一葉片隨機(jī)選取10處測量并取平均值。同一品種大豆3次重復(fù)。

1.3.2光合氣體交換參數(shù)的測定光合指標(biāo)選用LI-6400型便攜式光合作用測定系統(tǒng)（Li-Cor.公司產(chǎn)品）進(jìn)行測定。鹽脅迫處理7 d后，于上午9∶00-11∶00對2個大豆品種葉片光合氣體交換參數(shù)進(jìn)行測定，包括凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）。測定時采用固定紅藍(lán)光源進(jìn)行試驗，光強(qiáng)為1 200 μmol/（m2·s），為避免測定時環(huán)境 CO2濃度的變化對測定結(jié)果的干擾，將儀器的進(jìn)氣口與裝有恒定CO2濃度的鋼瓶相接，鋼瓶CO2濃度配制成370 μmol/mol，溫度設(shè)定為25 ℃，空氣流速0.5 L/min，相對濕度60%，選取3株大豆的主莖第3片復(fù)葉的中間葉片上進(jìn)行測定。

1.3.3葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定葉綠素?zé)晒鈪?shù)選用FMS-2脈沖調(diào)制式熒光測定系統(tǒng)（英國Hansatech公司產(chǎn)品）進(jìn)行測定。在測定光合指標(biāo)的同時先測定光適應(yīng)下的穩(wěn)態(tài)熒光相對電子傳遞速率（ETR）、光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）和非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）等參數(shù);葉片經(jīng)暗適應(yīng)30 min后，測定初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）和PSII光量子效率（Fv/Fm）等參數(shù)。

1.3.4內(nèi)源激素含量測定選取3株長勢基本一致的大豆，取頂部第2片復(fù)葉中間葉片，用液氮速凍0.5 h后，轉(zhuǎn)入-70 ℃冰箱保存?zhèn)溆?。?nèi)源激素生長素（IAA）、細(xì)胞分裂素（CTK）、脫落酸（ABA）、赤霉素（GA）、乙烯（ETH）含量參照王慶美等的酶聯(lián)免疫吸附方法（ELISA）進(jìn)行測定[22]。樣品處理方法為：將大豆葉片1.0 g于液氮中速凍，用80%甲醇溶液[含二叔丁基對甲苯酚（BHT）1 mmol/L]勻漿，4 ℃提取8 h，4 000 r/min離心15 min，沉淀用80%甲醇重復(fù)提取3次，合并上清液，氮?dú)獯蹈?，用PBSTG（0.01 mmol/L磷酸緩沖液、9 g/L NaCl、0.1% Triton X-100，pH=7.2）溶解定容，用于ELISA測定。試劑盒購于奇松生物科技有限責(zé)任公司，操作步驟按說明書進(jìn)行。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Excel2003和SPSS 20.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2結(jié)果分析

2.1混合堿脅迫對大豆葉片光合作用氣體交換參數(shù)的影響

從表1可知，吉育257葉片SPAD值在各個脅迫濃度下均高于對照，在60 mmol/L混合堿脅迫下SPAD值升到最高，較對照增加5.75%，且達(dá)到顯著差異水平。東農(nóng)63葉片SPAD值呈一直下降趨勢，在60 mmol/L和90 mmol/L混合堿脅迫下顯著低于對照，相比于對照分別下降9.5%和11.39%。

兩大豆品種凈光合速率（Pn）對混合堿脅迫的響應(yīng)呈下降趨勢，在60 mmol/L混合堿脅迫下，東農(nóng)63顯著低于對照，吉育257差異不顯著。在90 mmol/L混合堿脅迫下，兩大豆品種均顯著低于對照，吉育257相比于對照下降14.43%，東農(nóng)63相比于對照下降40.93%。

吉育257葉片胞間CO2濃度（Ci）隨混合堿濃度增加而降低，在60 mmol/L和90 mmol/L混合堿濃度處理下均顯著低于對照，相比于對照分別降低12.09%和26.71%;東農(nóng)63葉片胞間CO2濃度（Ci）呈現(xiàn)出相反趨勢，在各個混合堿濃度處理下均顯著高于對照，30 mmol/L、60 mmol/L和90 mmol/L混合堿濃度處理相比于對照分別增加了7.21%、15.86%和26.20%。

吉育257葉片蒸騰速率（Tr）除在30 mmol/L混合堿濃度下略有上升外，其余混合堿濃度處理下均低于對照，但差異均不顯著;東農(nóng)63葉片蒸騰速率（Tr）隨混合堿濃度的增加呈現(xiàn)一直下降的趨勢，且均顯著低于對照，相比于對照分別降低13.46%、25.61%和29.69%。

吉育257葉片氣孔導(dǎo)度（Gs）呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在90 mmol/L混合堿濃度下達(dá)到最低值，但是各個混合堿濃度處理均與對照沒有顯著性差異;東農(nóng)63葉片氣孔導(dǎo)度（Gs）隨混合堿濃度的增加呈現(xiàn)一直下降趨勢，在60 mmol/L和90 mmol/L混合堿濃度處理下均顯著低于對照，相比于對照分別下降22.11%和25.80%。

2.2混合堿脅迫對大豆葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

從表2可知大豆葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化趨勢。初始熒光（Fo）是光系統(tǒng)II（PSII）反應(yīng)中心處于完全開放時的熒光水平。受到混合堿脅迫后，吉育257 Fo呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢，且90 mmol/L混合堿濃度處理相比于對照增加4.29%，但各混合堿濃度處理均與對照沒有顯著性差異。東農(nóng)63葉片F(xiàn)o隨混合堿濃度增強(qiáng)而升高，且在各脅迫濃度下Fo均顯著高于對照，30 mmol/L、60 mmol/L和90 mmol/L混合堿濃度處理相比對照分別增加14.93%、17.72%和32.09%。

最大熒光（Fm）是PSII反應(yīng)中心處于完全關(guān)閉時的熒光水平，可反映PSII的電子傳遞情況。在各個混合堿脅迫濃度下吉育257葉片F(xiàn)m隨脅迫濃度的增加呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢，而東農(nóng)63呈現(xiàn)先降低后升高再降低的趨勢，在60 mmol/L混合堿濃度處理下達(dá)到最高值，相比于對照增加6.33%，且葉片F(xiàn)m在各處理下均低于吉育257。90 mmol/L混合堿濃度處理下吉育257葉片F(xiàn)m顯著高于對照和30 mmol/L混合堿濃度處理，分別增加16.38%和14.48%。

Fv/Fm為PSII光量子效率，主要反映PSII最大光能的利用效率。30 mmol/L混合堿濃度處理下吉育257葉片F(xiàn)v/Fm相比于對照略有上升，其余2個處理均低于對照，但各混合堿濃度處理均與對照未達(dá)到顯著差異水平。東農(nóng)63葉片F(xiàn)v/Fm隨混合堿濃度的增強(qiáng)呈持續(xù)下降趨勢，各處理相比于對照分別顯著降低6.02%、8.43%和12.05%。

ETR為相對電子傳遞速率，受到混合堿脅迫后2品種葉片ETR均有所減小，且混合堿濃度越大，減小幅度越大。吉育257葉片ETR大于東農(nóng)63，且下降幅度也小于東農(nóng)63。受脅迫后吉育257在60 mmol/L和90 mmol/L混合堿濃度處理下顯著低于對照，相比于對照分別下降17.61%和23.45%;東農(nóng)63在各混合堿濃度處理下均顯著低于對照，相比于對照分別下降20.64%、33.59%和39.27%。

光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）是反映PSII原初電子受體QA的氧化還原狀態(tài)。受到混合堿脅迫后，吉育257葉片qP在60 mmol/L、90 mmol/L混合堿濃度處理下顯著低于對照，在30 mmol/L混合堿濃度下高于對照，且達(dá)到顯著差異水平;東農(nóng)63葉片qp隨混合堿濃度增加，呈一直下降趨勢，相比于對照分別降低12.59%、18.10%和30.80%

非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）是反映光系統(tǒng)對過剩光能的耗散能力。受到堿脅迫后兩品種大豆葉片NPQ均隨堿濃度升高而增加，且吉育257上升幅度小于東農(nóng)63。吉育257葉片NPQ在60 mmol/L和90 mmol/L混合堿濃度處理下顯著高于對照，分別增加15.09%和16.98%。東農(nóng)63葉片NPQ在各個脅迫濃度下均顯著高于對照，分別增加19.61%、33.33%和43.14%。

2.3混合堿脅迫對大豆葉片內(nèi)源激素含量的影響

由表3可見，受混合堿脅迫后，吉育257葉片赤霉素（GA）、生長素（IAA）和細(xì)胞分裂素（CTK）含量變化均呈先升高后降低的趨勢，而東農(nóng)63均呈持續(xù)降低趨勢。吉育257葉片GA含量在90 mmol/L混合堿濃度下顯著低于30 mmol/L混合堿濃度處理，且在30 mmol/L混合堿濃度處理下達(dá)到最高值，較對照增加5.63%;東農(nóng)63葉片GA含量在60mmol/L和90mmol/L混合堿濃度處理下顯著低于對照，相比于對照分別下降11.43%和25.94%。吉育257葉片IAA含量和CTK含量在30 mmol/L混合堿濃度處理下均顯著高于對照和其余2個混合堿濃度處理，相比于對照分別增加9.12%和11.33;東農(nóng)63在各混合堿濃度下IAA含量均顯著低于對照，分別下降9.85%、19.14%和22.36%;東農(nóng)63 CTK含量在60 mmol/L和90 mmol/L混合堿濃度處理下顯著低于對照和30 mmol/L堿濃度處理，相比于對照分別下降16.58%和21.63%。吉育257和東農(nóng)63葉片脫落酸（ABA）含量和乙烯（ETH）含量均隨混合堿濃度的升高而增加。吉育257和東農(nóng)63葉片ABA含量均在90 mmol/L混合堿濃度處理下顯著高于對照和其他2個混合堿濃度處理，相比于對照分別增加26.42%和38.56。吉育257葉片ETH含量在60 mmol/L和90 mmol/L混合堿濃度處理下顯著高于對照，較對照分別增加9.27%和14.51%，而東農(nóng)63葉片ETH含量在各混合堿濃度下均顯著高于對照，相比對照分別增加6.17%、14.41和16.71%。

2.4混合堿脅迫下大豆各指標(biāo)參數(shù)的相關(guān)性分析

由表4可見，F(xiàn)v/Fm和qP與GA、IAA和CTK含量均達(dá)到極顯著正相關(guān)水平，與ABA和ETH含量均達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān)水平。NPQ與GA、IAA和CTK含量均達(dá)到顯著或極顯著負(fù)相關(guān)水平，與ABA和ETH含量達(dá)到極顯著正相關(guān)水平。GA含量除與Ci和Fm相關(guān)性較小外，與其他性狀均達(dá)到顯著或極顯著相關(guān)水平，跟Pn的相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)為0.965。IAA和CTK含量與SPAD值、Ci和Fm相關(guān)性較小，與其他性狀均達(dá)到顯著或極顯著相關(guān)水平，均與Fv/Fm的相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)分別為0.919和0.922。ABA和ETH含量除與Ci和Fm的相關(guān)性較小外，與其他性狀均達(dá)到顯著或極顯著相關(guān)水平。

3討論

3.1混合堿脅迫對大豆葉片光合參數(shù)的影響

鹽堿脅迫主要影響植物生長和代謝，其中光合作用所受到的影響最為突出。由于植株葉片受鹽堿脅迫后，其體內(nèi)的葉綠素酶活性增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致葉綠素含量降低[23-24]，而作物產(chǎn)量離不開光合作用，所以研究大豆光合特性對其耐堿性評價具有重要意義[25]。本研究結(jié)果表明，在各個混合堿濃度下，吉育257葉片SPAD值均高于對照，而東農(nóng)63表現(xiàn)出相反趨勢。鹽堿脅迫是造成植物光合速率下降的關(guān)鍵因素，主要是引起滲透脅迫，導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，CO2由外界向內(nèi)部擴(kuò)散阻力加強(qiáng)，光合碳固定的底物減少所致[26]。本研究結(jié)果表明，吉育257葉片胞間CO2濃度（Ci）隨混合堿濃度增加呈持續(xù)下降趨勢，而東農(nóng)63表現(xiàn)出相反趨勢，兩品種葉片Ci均在60 mmol/L和90 mmol/L混合堿處理下與對照達(dá)到顯著差異水平。東農(nóng)63葉片Ci升高的原因可能是混合堿脅迫導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鹽離子大量積累，使葉片光合器官損傷，葉綠體結(jié)構(gòu)被破壞，葉肉細(xì)胞光合活性下降，進(jìn)而葉綠素含量降低，說明此時非氣孔限制已成為促使光合速率降低的主要因子。葉片凈光合速率和蒸騰速率也是光合作用中的重要指標(biāo)，本研究結(jié)果顯示，除吉育257葉片蒸騰速率在30 mmol/L混合堿濃度下略有升高外，兩品種葉片凈光合速率和蒸騰速率均隨混合堿濃度的提高呈下降趨勢，且東農(nóng)63下降幅度更大，這與前人研究結(jié)果一致[27]。

3.2混合堿脅迫對大豆葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

葉綠素在植物光合作用中扮演重要的角色，植物葉綠素?zé)晒鈪?shù)可反映植物與環(huán)境的關(guān)系以及植物的生理狀態(tài)，通過葉綠素?zé)晒鈪?shù)可間接了解光合作用的過程[28-29]。而葉綠素?zé)晒鈪?shù)和氣體交換系數(shù)可直接反映植物對生境光強(qiáng)變化的生理調(diào)節(jié)過程，此外，葉綠素?zé)晒鈪?shù)在一定程度上還可反映光系統(tǒng)對光能吸收、傳遞、耗散等特點(diǎn)以及環(huán)境因子對植物的影響[30]。在鹽堿脅迫下，F(xiàn)m和Fv/Fm的下降表明植物葉片發(fā)生了光抑制，而Fo上升則表明PSII受到破壞[29]。本研究結(jié)果表明，受到混合堿脅迫后吉育257葉片F(xiàn)m在各混合堿濃度下均高于對照，而東農(nóng)63均低于對照;東農(nóng)63葉片F(xiàn)o在各個混合堿處理下均高于對照，吉育257除了在90 mmol/L混合堿濃度下高于對照外，其余2個混合堿濃度處理均低于對照。在混合堿脅迫條件下，兩品種ETR和qP均有所下降，兩品種葉片NPQ在各混合堿濃度下均高于對照，吉育257葉片NPQ小于東農(nóng)63，這與楊淑萍等[31]研究結(jié)果相符。說明混合堿脅迫會改變大豆葉片 PSII激發(fā)能的分配方式，通過自身消耗更多的激發(fā)能來適應(yīng)脅迫環(huán)境[23]。在混合堿脅迫下，吉育257葉片ETR、Fv/Fm、qP下降幅度明顯小于東農(nóng)63，葉片F(xiàn)o和NPQ的增加幅度也明顯小于東農(nóng)63。吉育257在保持 PSII原初光能轉(zhuǎn)換效率和 PSII潛在活性的同時，啟動非輻射熱能量耗散機(jī)制，將過剩光能以熱的形式耗散掉，從而阻止凈光合速率過度下降，起到保護(hù)光合系統(tǒng)的作用。

3.3混合堿脅迫對大豆葉片內(nèi)源激素含量的影響

植物內(nèi)源激素是重要的生長調(diào)節(jié)物質(zhì)[32-33]。IAA、CTK和GA對植物生長主要表現(xiàn)為促進(jìn)作用，而ABA和ETH則主要表現(xiàn)為抑制作用[12]。大豆可通過提高自身ABA含量來增加抗性，減緩細(xì)胞的分裂速度，從而降低生理需求以及水分蒸發(fā)，以此來適應(yīng)外界的逆境環(huán)境。本研究結(jié)果表明，受混合堿脅迫后，耐堿性品種吉育257葉片GA、IAA和CTK含量呈先升高后降低的趨勢，堿敏感性品種東農(nóng)63呈持續(xù)下降趨勢，2個大豆品種ABA和ETH含量均呈持續(xù)增加趨勢，堿濃度越高，變化幅度越大，這與張敏等[16]研究結(jié)果相符。30 mmol/L混合堿處理對耐堿性大豆激素含量具有一定的促進(jìn)作用，對堿敏感型大豆抑制不明顯;60 mmol/L混合堿處理對耐堿性大豆抑制不明顯，對敏感性大豆具有一定的抑制作用，可能是由于受到混合堿脅迫后大豆通過調(diào)節(jié)這幾種內(nèi)源激素含量來降低自身的生理需求，以此來抵抗脅迫;而90 mmol/L混合堿濃度下2個大豆品種均受到嚴(yán)重的傷害，可能是脅迫濃度過高，大豆不能再抵制脅迫所帶來的傷害，IAA、CTK和GA合成能力下降，ABA與ETH合成能力升高，從而對大豆生長和光合能力都造成一定程度的影響。

3.4混合堿脅迫下內(nèi)源激素與光合參數(shù)的相互關(guān)系

堿脅迫會誘導(dǎo)植物內(nèi)源激素含量發(fā)生變化，對作物在逆境環(huán)境中生長及氣孔運(yùn)動具有重要作用。陳奇等[34]研究結(jié)果表明，油菜受到脅迫后氣孔開閉狀態(tài)與內(nèi)源激素含量存在相關(guān)性。周宇飛等[35]研究結(jié)果表明，ABA含量升高會導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度降低。脅迫下高濃度的CTK可有效地維持氣孔的開張[35]。因此，堿脅迫下大豆氣孔導(dǎo)度的變化應(yīng)該是ABA和CTK共同作用的結(jié)果，同時ABA和CTK還會對光合作用產(chǎn)生調(diào)節(jié)氣孔開閉以外的其他直接影響。ABA可降低細(xì)胞膜的電勢值，從而導(dǎo)致光合電子傳遞能力下降[36]。CTK可提高RuBPcase活性，從而促進(jìn)光合電子的傳遞。本研究結(jié)果表明，氣孔導(dǎo)度與ABA和CTK含量均達(dá)到顯著相關(guān)水平，ABA含量降低與CTK含量升高均會使氣孔導(dǎo)度升高，從而提高大豆光合能力，與前人研究結(jié)果相同[35-36]。IAA、CTK、ABA、GA和ETH含量與Fv/Fm均達(dá)到極顯著相關(guān)水平，說明大豆受到脅迫時會通過調(diào)節(jié)各激素之間的關(guān)系，提高PSII最大光能利用效率，各激素之間的動態(tài)平衡可使大豆抵御堿害，保持正常代謝，提高自身光合能力。

4結(jié)論

堿脅迫可以抑制大豆PSII原初光能轉(zhuǎn)化率和其潛在活性，增強(qiáng)PSII非輻射能的擴(kuò)散，同時大豆可以通過調(diào)節(jié)自身CTK和ABA含量來調(diào)控自身氣孔的開閉狀態(tài)，各激素共同調(diào)節(jié)可提高PSII最大光能利用效率，以此來抵制脅迫，60 mmol/L混合堿脅迫可能為大豆耐堿性臨界點(diǎn)。

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