外源24-表油菜素内酯和乙酰水杨酸处理及热驯化诱导番茄耐热性研究

【摘要】24-表油菜素内酯(EBL)和乙酰水杨酸(ASA)是热胁迫缓解剂。本研究表明,在大田和人工培养箱环境下,不同浓度ASA和EBL处理均提高了番茄的耐热性。供试番茄品种为美杰罗,研究内容包括以下5个试验。试验1：在培养箱内,采用不同浓度外源EBL(0.75,1.5和3μM)和ASA(0.25,0.75和1.25mM)处理4周龄番茄幼苗,每天接受46℃高温胁迫4h,处理21d,记录光合、叶绿素含量、细胞膜完整性和存活率。结果表明,两种化学缓解剂处理能显著(p<0.05)降低热胁迫对幼苗的伤害。随着番茄现蕾,3EBL处理浓度最佳,处理后能提高番茄存活率(86.11%)、光合(39.4%)和叶绿素含量(26.12%),也能促进植株生长。与对照相比,1.25mMASA处理能提高光合40.6%。此外,相对于对照的22.4%,3μMEBL和1.25mMASA能分别降低细胞膜损害8.3%和6.9%。但在该试验条件下相对于对照,低浓度ASA(0.25和0.75mM)对光合有轻度抑制作用(5.6%和12.8%)。一定浓度的ASA和EBL对受到热胁迫的番茄幼苗有积极的作用,其改善效应体现在所测定的几个指标,不同指标显著受到不同浓度的影响。因此,这两个化学缓解剂在改善夏季番茄生长不良方面具有较大潜力。试验2：在培养箱内,不同浓度外源EBL(0.75,1.5和3μM)和ASA(0.25,0.75和1.25mM)处理4周龄番茄幼苗,每天接受46℃高温胁迫4h,处理21d,记录根系活力(采用2,3,5-三苯基氯化四唑法,TTC)和根系形态。未经EBL或ASA处理的幼苗在热处理后根系几乎停止生长,但经过EBL和ASA处理后,热伤害得到不同程度缓解,表现在根系活力、总根长、根表面积、根体积和根节数等方面。不同处理浓度有不同的效应,与对照相比,3μMEBL处理浓度最佳,提高了根系活力；0.25mMASA处理最佳,提高了净根长、根体积和根表面积,但3EBL和1.25mMASA会轻度抑制平均根直径。因此,在高温胁迫下,适宜浓度外源EBL和ASA处理能提高根系活力和形态,进而增强了番茄幼苗的耐热性。试验3：在大田试验条件下测试两种热胁迫缓解剂对番茄热处理后的效果。夏季塑料大棚内种植番茄,喷洒EBL和ASA后记录各生长及生理指标。结果表明,和对照相比,EBL和ASA不仅能提高营养指标(如株高、茎粗、叶数和叶面积),还能提高生殖指标(如花数、降低落花数、单株果数和产量),但程度有所不同。在生理指标方面,与对照相比,氧化酶系统、叶绿素含量、NPK吸收及光合也有所改善,推测这些生理指标的改变促进了生长。EBL(0.75mg·L-1)处理单株产量最高(1540g),ASA(0.25mM)处理次之(1611.7g),与对照相比,分别高出了88%和79%。其他处理较对照也有单株产量的提高,但低于E3和A1。试验4：在培养箱内,4周龄番茄幼苗预先进行热驯化(38+1℃下每天5h,驯化2周),然后进行高温胁迫处理(46+1℃下每天5h,处理3d),记录相关指标。结果表明,与对照相比,热驯化后的番茄幼苗表现出较高存活率、较强的细胞膜热稳定性和恢复能力。在逐步热驯化试验中,番茄幼苗先在30℃和330C下处理2d,然后转至38+1℃下处理,每天5h,驯化3周后转移至户外,遮阴条件下适应3d,移栽至大田(适度热胁迫,Tmax:37～40℃,Tmin:16～19℃)和塑料大棚(长时间热胁迫,Tmax:38～55℃,Tmin:20～28℃),记录植株的生长及相关生理指标。结果表明,在大田环境下,经过逐步热驯化的植株对自然光适应性增强,光合速率较高,植株生长和产量也有所提高,但在塑料大棚环境下,经过逐步热驯化的植株未见显著变化。试验5：在大田环境下,高温胁迫会抑制花粉萌发和花粉管伸长,导致坐果率和产量降低。为了测试EBL对高温胁迫下番茄花粉萌发的改善作用,进行了试验5。在花粉萌发培养基中加入不同浓度的EBL(0.75和1.25mg·L-1),在25,35,40和45℃温度处理下记录花粉萌发情况。结果表明,两种浓度的EBL均不同程度改善了花粉萌发,其中0.75mg·L-1EBL效果最佳,在各温度处理下,与对照相比,花粉萌发率较高、花粉管长、花粉破裂少。因此,EBL处理能在高温胁迫下改善番茄花粉萌发。根据以上试验结果,在大田和人工培养箱条件下,EBL和ASA均能提高番茄的耐热性,但其缓解效果受番茄生长阶段和不同处理浓度的影响。我们在番茄各生长阶段、采用不同浓度进行处理,深入研究了EBL和ASA的潜在能力,这些研究结论有助于研发适用于番茄不同生长阶段的热胁迫缓解剂。番茄幼苗经热驯化处理后移栽大田,驯化苗表现出长势良好,应对适度热胁迫能力强,说明热驯化具有提高番茄耐热性的潜力。由于EBL和ASA对热胁迫的缓解作用,它们在延长夏季番茄生产方面其具有实际应用价值,但由于本研究规模小,以上结论还需大规模大田试验进一步验证。
【作者】AbdulRehmanKhan；
【导师】程智慧；
【作者基本信息】西北农林科技大学，蔬菜学，2014，博士
【关键词】24-表油菜素内酯；乙酰水杨酸；热胁迫；番茄；热驯化；

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