嚴(yán)青青 張巨松 代健敏 竇巧巧

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甜菜堿對(duì)鹽堿脅迫下海島棉幼苗光合作用及生物量積累的影響

嚴(yán)青青 張巨松*代健敏 竇巧巧

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/ 教育部棉花工程研究中心, 新疆烏魯木齊 830052

研究鹽堿脅迫下甜菜堿對(duì)海島棉幼苗光合作用和生物量積累的影響, 及在生長(zhǎng)發(fā)育中的作用, 為其在海島棉抗鹽堿栽培生產(chǎn)中的應(yīng)用提供參考。本研究采用三因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì), 以新海35號(hào)和新海48號(hào)為試材, 鹽堿濃度為0、120、180、240 mmol L-1, 甜菜堿濃度為0、30、60 mmol L-1。隨著鹽堿濃度升高, 2種海島棉幼苗株高、葉片凈光合速率(n)、蒸騰速率(r)、氣孔導(dǎo)度(s)、胞間CO2濃度(i)、植株鮮重及干重積累均呈顯著下降趨勢(shì), 噴施甜菜堿后海島棉幼苗生長(zhǎng)發(fā)育、光合特性及生物量積累均有不同程度的提高; 同一鹽堿濃度下, 隨著甜菜堿濃度升高, 海島棉幼苗各項(xiàng)指標(biāo)均先升高后降低, 且30 mmol L-1>60 mmol L-1>0 mmol L-1, 30 mmol L-1與60 mmol L-1甜菜堿濃度之間無顯著差異; 同一甜菜堿濃度下, 隨著鹽堿濃度的升高, 對(duì)海島棉幼苗各項(xiàng)指標(biāo)的促進(jìn)作用均表現(xiàn)為持續(xù)下降趨勢(shì), 在鹽堿濃度120 mmol L-1下, 噴施30 mmol L-1甜菜堿對(duì)提高海島棉光合氣體參數(shù)具有顯著效果, 進(jìn)而提高了海島棉幼苗株高及增加了生物量積累; 新海35號(hào)較新海48號(hào)的促進(jìn)作用更為明顯。因此, 在鹽堿地(0~120 mmol L-1)栽培中, 葉面噴施甜菜堿(30 mmol L-1)對(duì)海島棉生長(zhǎng)發(fā)育及光合作用具有顯著改善作用。

海島棉; 鹽堿脅迫; 甜菜堿; 光合特性; 生物量

鹽堿地是分布較廣泛的一種土地資源, 隨著現(xiàn)代工業(yè)和灌溉農(nóng)業(yè)的發(fā)展, 環(huán)境持續(xù)惡化, 鹽堿地的面積也在逐年擴(kuò)大[1-2]。在設(shè)施農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí), 次生鹽堿化現(xiàn)象已成為制約可持續(xù)發(fā)展的主要因素, 給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境帶來巨大的負(fù)面影響[3]。鹽漬化導(dǎo)致土壤中鹽分的積累, 會(huì)使植物發(fā)生滲透脅迫, 并阻礙植物體內(nèi)與水分相關(guān)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)發(fā)揮作用, 使其無法實(shí)現(xiàn)水分向葉片的有效運(yùn)輸, 還會(huì)破壞植物自身組織結(jié)構(gòu)[4-5]。當(dāng)土壤鹽分濃度達(dá)到某個(gè)閾值時(shí), 對(duì)作物造成滲透脅迫和營養(yǎng)離子平衡干擾, 土壤鹽堿化會(huì)導(dǎo)致植株體內(nèi)的離子動(dòng)態(tài)失衡, 細(xì)胞內(nèi)活性氧代謝紊亂, 降低光合作用和減緩體內(nèi)能量代謝, 抑制作物的生長(zhǎng)和發(fā)育, 甚至導(dǎo)致作物的大面積枯萎和減產(chǎn)[6-7], 嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。鹽脅迫通過降低土壤水勢(shì), 減弱植物根系吸水能力, 進(jìn)而降低木質(zhì)部導(dǎo)水有效性, 使葉片氣孔部分關(guān)閉, 減少蒸騰, 還會(huì)破壞植物葉綠體結(jié)構(gòu), 抑制光合磷酸化[4-5,8-9]。光合作用是影響植物的重要代謝過程, 對(duì)植物正常生長(zhǎng)具有重要意義, 可有效指示植物的抗逆性強(qiáng)弱[10-11]。作物的光合作用對(duì)土壤鹽堿度的反應(yīng)極其敏感, 高鹽脅迫會(huì)導(dǎo)致植物蛋白質(zhì)合成受阻、葉綠體光合反應(yīng)位點(diǎn)結(jié)構(gòu)破壞, 葉片凈光合速率(n)降低[12-13]; 鹽堿脅迫下作物受到土壤中高pH值、低水勢(shì)脅迫、滲透脅迫、營養(yǎng)失衡等多重傷害, 危害程度遠(yuǎn)超過中性鹽脅迫[14]。研究發(fā)現(xiàn), 通過化學(xué)調(diào)控可以提高植物的耐鹽性, 緩解鹽害對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響[15]。因此, 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中研究施用外源物質(zhì)增強(qiáng)作物抗鹽堿能力具有重要意義。

甜菜堿(glycinebetain, GB)是一種天然無毒的滲透壓調(diào)節(jié)物質(zhì), 是最有潛力的滲透保護(hù)劑, 在植物抗逆性研究中備受關(guān)注[7]。適宜濃度的甜菜堿可提高植物體內(nèi)保護(hù)酶活性及葉綠素含量, 有效促進(jìn)植物光合作用及干物質(zhì)積累, 從而緩解高溫、鹽堿、干旱和低氧等逆境對(duì)植物的傷害[7,15]。絕大多數(shù)的植物在受到鹽堿、干旱或低溫等脅迫時(shí)都能合成并積累甜菜堿, 且與脯氨酸、可溶性糖協(xié)同發(fā)揮滲透調(diào)節(jié)作用, 以增強(qiáng)植物的抗逆性[4]。在逆境中, 植物細(xì)胞中積累的甜菜堿還可以保護(hù)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì), 維持Rubisco羧化酶的活性, 穩(wěn)定細(xì)胞膜, 并通過影響基因的表達(dá)調(diào)控降低脅迫對(duì)植物組織的傷害等[16-18]。甜菜堿可以提高棉花[19]、大豆[20]、小麥[21]、番茄[22]、油菜[23]、豌豆[16]、玉米[24]、水稻[25]等作物的抗鹽性, 主要表現(xiàn)在對(duì)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、細(xì)胞質(zhì)膜透性、離子吸收平衡的影響以及光合功能的改善。新疆是棉花的主產(chǎn)區(qū)之一, 但新疆的鹽堿地面積廣、土壤鹽堿(NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3等)含量高, 嚴(yán)重制約了作物的產(chǎn)量, 而海島棉是一種較耐鹽堿的作物, 以其纖維長(zhǎng)、纖維細(xì)、強(qiáng)度高及品質(zhì)好而聞名, 但苗期抵抗鹽堿環(huán)境的能力弱。因此, 本試驗(yàn)研究甜菜堿在鹽堿脅迫下海島棉幼苗生長(zhǎng)發(fā)育及光合物質(zhì)積累中的作用, 旨在為甜菜堿在鹽堿地栽培海島棉生產(chǎn)中的應(yīng)用及海島棉生產(chǎn)中保苗、全苗提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)教育部棉花工程研究中心棉花高產(chǎn)栽培與生理生態(tài)實(shí)驗(yàn)室開展試驗(yàn)。供試品種新海35號(hào)和新海48號(hào)[26], 由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供。

1.2 試驗(yàn)方法

精選飽滿、大小一致的種子, 采用HgCl2(0.1%)浸泡消毒10 min, 用自來水沖凈, 蒸餾水沖洗5次, 最后用蒸餾水浸種24 h; 將1∶1 (v/v)營養(yǎng)土和蛭石復(fù)合基質(zhì)于鼓風(fēng)干燥箱120℃下高溫滅菌24 h。將一定量的堿性鹽完全溶解后均勻灌入不含Na+的營養(yǎng)土和蛭石復(fù)合基質(zhì)內(nèi), 每盆裝土300 g, 選擇露白整齊一致的種子播入塑料營養(yǎng)缽中, 每盆6~8粒, 保持每粒種子的播種深度2~3 cm, 營養(yǎng)缽口覆蓋一層地膜保濕, 每處理18盆, 在播種第7天將地膜揭去, 第10天剔去弱苗, 保證每個(gè)營養(yǎng)缽5株棉苗。將各處理置智能培養(yǎng)室中培養(yǎng), 培養(yǎng)條件設(shè)置為晝/夜溫度25℃/22℃、光照強(qiáng)度231/0 μmol m-2s-1, 相對(duì)濕度70%~ 75%, 光周期12 h /12 h (晝/夜)。播種后從第7天起, 每3 d稱量1次營養(yǎng)缽, 如果復(fù)合基質(zhì)含水量低于30%, 就按一定比例沿營養(yǎng)缽內(nèi)側(cè)緩慢加入蒸餾水, 保證復(fù)合基質(zhì)含水量在30%~35%。

1.3 試驗(yàn)方案

采用三因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)。品種為新海35號(hào)(耐鹽)和新海48號(hào)(鹽敏感); 鹽堿脅迫采用NaCl和NaHCO3以摩爾質(zhì)量比1∶1混合, 設(shè)Na＋濃度為0 (S0)、120 (S120)、180 (S180)、240 (S240) mmol L-1, pH值分別為7.29、8.34、8.68、8.93; 海島棉第1片真葉出現(xiàn)開始每隔1 d噴施1次不同濃度甜菜堿, 噴施5次, 共10 d, 確保每片葉片濕潤(rùn)即可, 使甜菜堿濃度為0 (G0)、30 (G30)、60 (G60) mmol L-1。盆栽土壤經(jīng)鹽化處理, 即在營養(yǎng)缽的標(biāo)準(zhǔn)土中加入設(shè)計(jì)的鹽堿溶液, 攪拌均勻, 以模擬實(shí)際大田的持續(xù)鹽脅迫。對(duì)照用蒸餾水代替鹽堿溶液。噴施5次甜菜堿后, 測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目

1.4.1 株高 噴施5次甜菜堿后第2天用直尺測(cè)量基質(zhì)表面至植株生長(zhǎng)點(diǎn)高度, 即株高, 15次重復(fù)。

1.4.2 光合參數(shù) 噴施5次甜菜堿后第2天采用TPS-2型便攜式光合儀(英國pp systems)人工光源594 μmol m-2s-1光照強(qiáng)度下測(cè)定第一片真葉的凈光合速率(n)、蒸騰速率(r)、氣孔導(dǎo)度(s)、胞間CO2濃度(i), 10次重復(fù)。

1.4.3 光合物質(zhì)積累量 測(cè)定完株高及光合參數(shù)后取完整植株15株, 隨機(jī)5株為1個(gè)重復(fù), 3個(gè)重復(fù), 分別稱量根系及莖葉的鮮重, 然后分別烘干至恒重, 稱量干物質(zhì)重。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2013、SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析, 采用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜菜堿對(duì)鹽堿脅迫下海島棉幼苗株高的影響

由圖1可知, 隨著鹽堿濃度的增加, 海島棉幼苗株高呈顯著下降的趨勢(shì), 噴施甜菜堿后海島棉的幼苗株高均有不同程度的增加。新海35號(hào)在G30處理下較G0在S120、S180、S240處理下幼苗株高分別提高了3.6%、3.5%、3.6%; G60較G0在S120、S180、S240處理下幼苗株高分別提高了1.9%、1.4%、–6.6%。新海48號(hào)在S120處理下, G30、G60較G0處理的幼苗株高分別提高了3.5%、1.2%; S180處理下, G30、G60較G0處理的幼苗株高分別提高了3.2%、0.6%; S240處理下, G30、G60較G0處理的幼苗株高分別提高了3.6%、1.9%。S120處理時(shí), 海島棉幼苗在G30處理后與S0的株高無顯著性差異, 甜菜堿提高了海島棉幼苗在S120處理下的抗鹽堿性。在噴施甜菜堿后新海35號(hào)較新海48號(hào)幼苗株高受鹽堿脅迫程度小, 且S120、G30下株高受鹽堿脅迫影響最小, 甜菜堿增加了海島棉幼苗抵抗鹽堿脅迫的能力。

2.2 甜菜堿對(duì)鹽堿脅迫下海島棉光合氣體參數(shù)的影響

由圖2可知, 隨著鹽堿濃度的增加, 海島棉葉片r、n、s、i均呈顯著下降的趨勢(shì), 噴施甜菜堿后海島棉葉片的光合氣體參數(shù)均有不同程度的增加。不同鹽濃度下, 隨著甜菜堿濃度的增加, 2個(gè)品種的n均表現(xiàn)為呈先增加后下降的趨勢(shì), 且G30與G60之間差異不顯著。與S0相比, 2個(gè)品種在S120下G30、G60處理后的r與n無顯著差異; 在S120下, 在G30、G60處理后新海48號(hào)葉片r比G0有顯著的提高; 在G30、G60處理后新海35號(hào)葉片n比G0分別提高了8.1%、5.3%, 新海48號(hào)葉片n分別提高了7.0%、4.4%。在S180、S240下, 與G0相比, 2個(gè)品種在G30、G60處理后r與n無顯著差異, 說明過高的鹽堿濃度噴施甜菜堿對(duì)幼苗的n影響甚微。在S120下, 在G30處理后新海35號(hào)葉片s與i與S0無顯著性差異, 相比G0也顯著升高, 而G60處理后則顯著低于S0, 相比G0則無顯著性差異。在S120下, 在G30處理后新海48號(hào)葉片s與i顯著高于G0, G60則與G0無顯著性差異, G30、G60處理后顯著低于S0。S180處理下, 與G0相比, G30處理后新海35號(hào)葉片i與s、新海48號(hào)葉片s有顯著提高, G60無顯著差異, G30、G60處理后新海48號(hào)的i與G0無顯著差異。

2.3 甜菜堿對(duì)鹽堿脅迫下海島棉幼苗生物量積累的影響

2.3.1 甜菜堿對(duì)鹽堿脅迫下海島棉幼苗鮮重積累的影響

由表1可知, 隨著鹽堿濃度的增加, 海島棉莖葉鮮重、根鮮重及總鮮重均呈顯著下降的趨勢(shì), 噴施甜菜堿后均有不同程度的增加。S120處理下, G30、G60較G0新海35號(hào)莖葉鮮重分別提高了8.7%、6.0%, 新海48號(hào)莖葉鮮重分別提高了12.5%、8.8%, 新海35號(hào)根鮮重分別提高了7.7%、5.4%, 新海48號(hào)根鮮重分別提高了12.8%、7.8%, 新海35號(hào)總鮮重分別提高了8.5%、5.9%, 新海48號(hào)總鮮重分別提高了12.5%、8.6%; 新海35號(hào)在S240處理下, G30、G60較G0莖葉鮮重分別提高了6.3%、1.4%, 根鮮重分別提高了6.6%、1.5%, 總鮮重分別提高了6.3%、1.4%; 新海48號(hào)在S240處理下, G30、G60較G0莖葉鮮重分別提高了1.3%、-5.3%, 根鮮重分別提高了3.9%、-12.4%, 總鮮重分別提高了1.7%、-6.7%。噴施甜菜堿后植株鮮重積累量新海35號(hào)較新海48號(hào)高, S120下G30處理后海島棉光合物質(zhì)鮮重積累量與S0處理無顯著 差異。

2.3.2 甜菜堿對(duì)鹽堿脅迫下海島棉光合物質(zhì)干重積累的影響 由表2可知, 隨著鹽堿濃度的增加, 海島棉莖葉干重、根干重及總干重均呈顯著下降的趨勢(shì), S120、S180、S240與S0相比, 新海35號(hào)總干重分別下降了23.9%、43.2%、64.3%, 新海48號(hào)總干重分別下降了29.5%、54.3%、83.2%。噴施甜菜堿后海島棉莖葉干重、根干重及總干重均有不同程度的增加, 尤其是新海35號(hào)在S120處理下, G30、G60較G0莖葉干重分別提高了19.4%、12.6%, 根干重分別提高了23.1%、6.7%, 總干重分別提高了19.7%、11.3%, 新海48號(hào)在S120處理下, G30、G60較G0莖葉干重分別提高了6.8%、5.5%, 根干重分別提高了11.5%、5.3%, 總干重分別提高了8.3%、5.5%; 但是, 鹽堿脅迫濃度過大, 噴施甜菜堿對(duì)棉花的抗鹽堿能力無顯著作用, 新海35號(hào)在S240處理下, G30、G60較G0莖葉干重分別提高了25.4%、13.1%, 根干重分別提高了15.5%、-21.4%, 總干重分別提高了22.8%、5.1%; 新海48號(hào)在S240處理時(shí), G30、G60較G0莖葉干重分別提高了21.1%、-0.5%, 根干重分別提高了60.0%、-38.5%, 總干重分別提高了23.2%、-4.1%。海島棉莖葉干重、根干重及總干重在S120和G30處理下與S0處理無顯著性差異。在噴施甜菜堿后干重積累量新海35號(hào)較新海48號(hào)大, 且在S120和B30處理下海島棉干物質(zhì)積累量與S0處理最接近。

圖1 不同處理對(duì)海島棉幼苗株高的影響

標(biāo)以不同字母的柱值在< 0.05水平下差異顯著。

Bars superscripted by different letters are significantly different at< 0.05.

圖2 不同處理對(duì)海島棉幼苗光合氣體參數(shù)的影響

標(biāo)以不同字母的柱值在< 0.05水平下差異顯著。

Bars superscripted by different letters are significantly different at< 0.05.

表1 不同處理對(duì)海島棉幼苗植株鮮重積累的影響

(續(xù)表1)

品種Variety鹽堿濃度Salt and alkali concentration (mmol L-1)甜菜堿濃度Betaine concentration (mmol L-1)莖葉鮮重Stem and leaf fresh weight (mg)根鮮重Root fresh weight(mg)總鮮重Total fresh weight(mg) 新海48號(hào)007.75±0.14 ab1.67±0.06 de9.42±0.20 ab Xinhai 4812006.54±0.10 ef1.45±0.06 gh7.99±0.07 d 307.35±0.08 bcd1.64±0.02 def8.99±0.06 bc 607.11±0.18 cd1.57±0.05 efg8.68±0.21 c 18005.10±0.19 j1.04±0.01 i6.14±0.19 f 305.50±0.07 ij1.12±0.03 i6.62±0.07 f 605.24±0.10 j1.06±0.02 i6.30±0.10 f 24002.59±0.18 l0.59±0.01 j3.19±0.18 h 302.63±0.17 l0.62±0.02 j3.24±0.18 h 602.46±0.20 l0.52±0.06 j2.98±0.24 h

同列標(biāo)以不同字母的值在< 0.05水平下差異顯著。

Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05.

表2 不同處理對(duì)海島棉干物質(zhì)積累的影響

同列標(biāo)以不同字母的值在< 0.05水平下差異顯著。

Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05.

3 討論

植物葉片氣體交換參數(shù)是衡量作物光合功能的重要指標(biāo)。逆境條件下會(huì)導(dǎo)致作物光合速率下降, 這種抑制是由氣孔限制因素或非氣孔限制因素造成的。鹽脅迫下作物幼苗葉片凈光合速率(n)、蒸騰速率(r)、氣孔導(dǎo)度(s)、胞間CO2濃度(i)均受到抑制[27], 且隨著鹽濃度的增加,n、r、s、i呈顯著下降趨勢(shì)(<0.05)[28]。其中葉片s與i同時(shí)減小, 說明葉片n的下降是由氣孔阻力的增大即氣孔導(dǎo)度的降低引起的, 噴施甜菜堿后, 各項(xiàng)氣體交換參數(shù)值明顯升高, 表明甜菜堿增強(qiáng)了鹽脅迫下作物幼苗葉片的光合作用[15]。研究認(rèn)為, 甜菜堿對(duì)葉綠體有顯著的滲透調(diào)節(jié)作用, 這種調(diào)節(jié)作用有利于在逆境下保持葉綠體的光合性能, 進(jìn)而緩解鹽脅迫對(duì)植物的傷害[25], 且有利于植物對(duì)光能的捕獲、吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換, 明顯促進(jìn)植物生長(zhǎng), 降低鹽脅迫對(duì)植物的抑制作用, 能增加過氧化物酶活性, 延緩葉片葉綠素含量減少的趨勢(shì)[25,29]。本試驗(yàn)條件下, 甜菜堿對(duì)海島棉的光合氣體參數(shù)的影響與前人研究結(jié)果基本一致。隨著鹽堿脅迫的增加, 海島棉葉片光合氣體參數(shù)呈顯著下降趨勢(shì)(<0.05), 噴施甜菜堿后, 葉片光合作用明顯提高, 在鹽堿濃度為120 mmol L-1、甜菜堿濃度為30 mmol L-1時(shí)對(duì)海島棉光合氣體參數(shù)提高程度最大。

鹽堿混合脅迫處理的幼苗地下部和地上部鮮重均顯著降低[30]。研究表明, 鹽脅迫對(duì)棉花幼苗生長(zhǎng)發(fā)育都有顯著影響, 棉花幼苗鮮、干質(zhì)量及莖高都顯著降低, 噴施甜菜堿后增加棉花幼苗的鮮、干質(zhì)量及莖高, 促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育, 說明鹽脅迫下噴施適宜濃度的甜菜堿可以改善植物幼苗的抗逆性, 有效緩解鹽脅迫對(duì)棉花幼苗的傷害[19]。甜菜堿能有效減緩鹽脅迫對(duì)黑果枸杞種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生的傷害, 提高種子及幼苗的抗鹽能力[31]。在鹽脅迫下, 含有甜菜堿合成基因的玉米幼苗生長(zhǎng), 如干物質(zhì)積累、葉片伸展速率和株高增長(zhǎng)速率受到較小抑制, 這主要與其保持了較高的葉片相對(duì)含水量、較高的碳同化率、較大的膨壓有關(guān), 表明甜菜堿通過滲透調(diào)節(jié)功能提高了植物對(duì)鹽脅迫的抗性[32]。本試驗(yàn)條件下, 鹽堿脅迫顯著降低了海島棉的株高、鮮重及干重, 噴施甜菜堿后, 株高、鮮重與干重顯著增加; 在不同鹽堿脅迫濃度下均表現(xiàn)為30 mmol L-1甜菜堿濃度對(duì)海島棉株高、鮮重及干重增加程度最大, 且在鹽堿濃度為120 mmol L-1時(shí), 海島棉株高、鮮重及干重與對(duì)照(鹽堿脅迫)最接近。生物量積累與光合氣體參數(shù)的改善表現(xiàn)趨勢(shì)一致。

此外, 甜菜堿還有重要的“非滲透調(diào)節(jié)”功能, 如保護(hù)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和代謝酶類, 維持酶的活性, 甚至可以起到穩(wěn)定膜的作用[33]。研究認(rèn)為, 在受到鹽脅迫的細(xì)胞中, 甜菜堿似乎起到了一種低分子量的伴侶分子作用, 穩(wěn)定酶蛋白的構(gòu)象, 并使酶處于具備功能的狀態(tài), 從而部分抵消了高鹽濃度的有害影響[34]。甜菜堿對(duì)作物的生理效應(yīng)還需進(jìn)一步研究, 明確甜菜堿對(duì)耐鹽堿品種的生理機(jī)制, 從而完善在鹽堿地栽培中甜菜堿對(duì)海島棉促進(jìn)作用的理論依據(jù)。

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Effects of glycinebetain on photosynthesis and biomass accumulation of island cotton seedlings under saline alkali stress

YAN Qing-Qing, ZHANG Ju-Song*, DAI Jian-Min, and DOU Qiao-Qiao

Agriculture College, Xinjiang Agricultural University / Research Center of Cotton Engineering, Urumqi 830052, Xinjiang, China

Xinhai 35 and Xinhai 48 varieties were used to study the effects of glycinebetain on photosynthesis, biomass accumulation and the role in the growth and development of sea island cotton seedlings under salt alkali stress, which will provide a reference for the application of glycinebetain in the salt alkali cultivation of island cotton. The concentration of saline alkali was 0, 120, 180, 240 mmol L-1, and the concentration of glycinebetain was 0, 30, 60 mmol L-1. With the increase of saline alkali concentration, island cotton seedling plant height, net photosynthetic rate (n), transpiration rate (r), stomatal conductance (s), intercellular CO2concentration (i), plant fresh and dry weight accumulation showed a significant downward trend, but after glycinebetain spraying, the growth, photosynthesis and biomass accumulation of sea island cotton seedlings were improved in different degrees. Under the same saline alkali concentration, the above indices of island cotton seedlings increased first and then decreased with the increase of glycinebetain concentration. Under the same glycinebetain concentration, the promotion degree of each index of island cotton seedlings showed a continuous downward trend with the increase of salinity and alkali concentration. Under 120 mmol L-1saline-alkali concentration, spraying 30 mmol L-1glycinebetain had a significant effect on improving the photosynthetic performance, thereby increasing the plant height and biomass accumulation of island cotton seedlings, which was more effective in Xinhai 35 than in Xinhai 48. Therefore, in the cultivation of saline alkali soil (0–120 mmol L-1), foliar application of glycinebetain (30 mmol L-1) can significantly improve the growth and photosynthesis of island cotton.

island cotton; saline alkali stress; glycinebetain; photosynthesis; biomass accumulation

2018-08-26;

2019-01-19;

2019-03-26.

10.3724/SP.J.1006.2019.84117

張巨松, E-mail:xjndzjs@163.com

E-mail: 1359055572@qq.com

本研究由國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2017YFD0101605-05)和新疆研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(XJGRI2017070)資助。

This study was supported by the National Key Research and Development Program of China (2017YFD0101605-05) and Xinjiang Graduate Research and Innovation Project (XJGRI2017070).

URL: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20190325.1420.002.html