魚海躍 閆 巖 張鈺石 張明才 李召虎
不同灌溉條件下冠菌素對(duì)大豆光合特性與產(chǎn)量的調(diào)控效應(yīng)
魚海躍 閆 巖 張鈺石 張明才*李召虎
植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑教育部工程研究中心 / 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 北京 100193
干旱是限制大豆豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要因素之一, 利用生物調(diào)節(jié)劑提高大豆耐旱性是生產(chǎn)中一種新型的生物節(jié)水管理模式。本研究在常規(guī)灌溉與無灌溉條件下, 采用生物調(diào)節(jié)劑冠菌素(COR)于大豆初花期進(jìn)行葉面噴施處理, 研究COR對(duì)植株農(nóng)藝性狀、葉片水勢(shì)和光合特征、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的調(diào)控效應(yīng)。試驗(yàn)結(jié)果表明: 在正常灌溉條件下, COR處理對(duì)大豆葉片水勢(shì)、葉綠素含量、光合速率、葉綠素?zé)晒鈪?shù)、RuBP羧化酶和SPS活性等影響較小, 與對(duì)照相比其產(chǎn)量和生物量差異不顯著。但在生長(zhǎng)季無灌溉的雨養(yǎng)條件下, COR處理會(huì)顯著提高大豆開花后葉片水勢(shì)、葉綠素含量、光合速率和葉綠素?zé)晒鈪?shù), 增加葉片RuBP羧化酶和SPS活性, 改善大豆產(chǎn)量構(gòu)成因素, 最終導(dǎo)致籽粒產(chǎn)量增加??傊? 在雨養(yǎng)條件下, COR對(duì)大豆光合特征和產(chǎn)量形成具有積極的調(diào)控效應(yīng)。
冠菌素; 灌溉; 大豆; 光合特性; 產(chǎn)量
大豆是我國(guó)主要糧食作物之一, 也是人們生活中優(yōu)質(zhì)蛋白和食用油脂的重要來源, 但大豆生長(zhǎng)發(fā)育過程中需水量大, 且對(duì)干旱較為敏感[1]。我國(guó)大豆種植區(qū)域廣泛, 且存在水資源不足或降雨量季節(jié)間分布不均, 導(dǎo)致季節(jié)性干旱和間歇式干旱時(shí)常發(fā)生, 嚴(yán)重制約大豆產(chǎn)量提高, 加劇了我國(guó)大豆對(duì)外依存度。因此, 提高大豆抗旱性和水資源利用效率, 是我國(guó)大豆可持續(xù)生產(chǎn)需解決的重要問題, 也是國(guó)內(nèi)外農(nóng)學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)問題。當(dāng)前, 利用抗旱品種和生物節(jié)水充分挖掘大豆本身的抗旱潛力, 是緩解我國(guó)大豆生產(chǎn)中干旱和水資源不足的一個(gè)切實(shí)可行途徑。利用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)調(diào)節(jié)和控制大豆生長(zhǎng)發(fā)育和生理生化過程, 提高植株耐旱性, 是一種新興的作物生物節(jié)水模式。有研究表明, 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑如油菜毒內(nèi)酯、烯效唑、MeJA等能夠顯著增強(qiáng)大豆抗旱能力, 提高大豆單株生產(chǎn)力[2-4]。
冠菌素(Coronatine, COR)是丁香假單胞菌分泌的一種代謝產(chǎn)物, 具有與茉莉酸類化合物類似的結(jié)構(gòu)和功能, 是一種低分子量高活性的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)。近年研究表明, 應(yīng)用COR提高了植物體內(nèi)抗氧化酶活性和ROS清除能力, 增強(qiáng)植物對(duì)非生物逆境如干旱、鹽害、低溫等的耐受性或抗性[5-9]。我們前期研究表明, 在溫室盆栽干旱脅迫下, COR處理顯著提高了大豆葉片水勢(shì)和相對(duì)含水量, 維持膜穩(wěn)定性和較高的光合性能, 增強(qiáng)了干旱脅迫下14C轉(zhuǎn)運(yùn), 促進(jìn)了干物質(zhì)積累, 提高了生物量[10]。但在大田開放條件下, 未見有關(guān)COR在大豆上應(yīng)用效應(yīng)及其抗性調(diào)控相關(guān)研究報(bào)道, 從而限制了COR在大豆抗旱栽培中的應(yīng)用。本研究將探索大田水分脅迫條件下COR對(duì)大豆產(chǎn)量形成的調(diào)控效應(yīng), 從光合特征、水分狀況角度解析其提高大豆抗旱的生理生化機(jī)制, 為建立大豆高效生物節(jié)水栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。
試驗(yàn)于2015—2016年在河北省滄州市中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)吳橋試驗(yàn)站(37°41′N, 116°37′E)進(jìn)行。試驗(yàn)點(diǎn)屬于溫帶季風(fēng)氣候, 常年降雨量562 mm, 主要分布夏季6月至8月份, 全年光照2725 h, 年平均氣溫12.9℃,無霜期201 d。夏大豆2個(gè)生長(zhǎng)季天氣條件如圖1, 2016年各月份平均氣溫高于近25年平均氣溫和2015年, 而2015年各月份平均氣溫與近25年差異不大; 近25年平均降雨量為404 mm, 2015年降雨量為351 mm, 而2016年降雨量為499 mm。試驗(yàn)地土質(zhì)為沙壤土, 含全氮1.21 g kg–1, 有效鉀124.5 mg kg–1, 有效磷51.1 mg kg–1, 有機(jī)質(zhì)16.2 g kg–1。
供試品種為中黃13, 種植密度為22.5萬株 hm–2。按裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì), 主區(qū)為水分處理, 設(shè)常規(guī)灌溉(分枝期、花莢期和鼓粒期澆3次水, 每次灌溉750 m3hm–2)和全生育期無灌溉(雨養(yǎng)條件)兩處理, 各處理均足墑播種。裂區(qū)設(shè)調(diào)節(jié)劑COR和水分處理2個(gè)因素, 其中COR濃度為0.1 μmol L–1(依據(jù)我們前期田間試驗(yàn)篩選出的適宜濃度[11]), 在初花期進(jìn)行葉面噴施, 以清水處理為對(duì)照; 小區(qū)面積4 m × 5 m, 裂區(qū)按隨機(jī)排列, 4次重復(fù)。行距為30 cm, 株距為10 cm。播種期分別為2015年6月15日和2016年6月18日, 收獲期為2015年10月6日和2016年10月8日。整個(gè)生育期, 供給一次性基施肥料, 復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O為15∶15∶15)為300 kg hm–2。其他農(nóng)藝措施參照當(dāng)?shù)刈鞣ā?/p>
大豆初花期處理時(shí)標(biāo)記同天開花且長(zhǎng)勢(shì)一致的植株, 在花后5 d、15 d和25 d選取植株10株, 進(jìn)行光合速率、熒光參數(shù)和葉片水勢(shì)的測(cè)定, 另一部分以液氮速凍, ?20℃保存, 用于酶活性測(cè)定。取樣與測(cè)定的葉片為植株倒三葉[12]。
1.2.1 葉綠素含量與光合速率測(cè)定 采用SPAD-502葉綠素測(cè)定儀測(cè)定葉片相對(duì)葉綠素含量, 測(cè)定時(shí)避開葉脈位置; 采用便攜式光合系統(tǒng)測(cè)定儀LI-6400 (LI-COR Lincoln, USA)測(cè)定大豆標(biāo)記葉片的凈光合速率(n), 每個(gè)處理測(cè)定時(shí)重復(fù)10次。
1.2.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定 利用PAM-2100便攜式葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)。將葉片暗適應(yīng)20~30 min, 先照射弱紅光(強(qiáng)度為0.06 μmol m–2s–1), 測(cè)初始熒光o。而后再飽和脈沖光(強(qiáng)度大于6000 μmol m–2s–1), 測(cè)最大熒光m。當(dāng)光合作用為穩(wěn)態(tài)后, 獲得熒光參數(shù)s。隨后照飽和脈沖光, 測(cè)定最大熒光(m¢)。記錄儀器輸出PSII最大光化學(xué)量子產(chǎn)量(v/m)等參數(shù)值。
1.2.3 葉片水勢(shì)測(cè)定 利用3115型壓力勢(shì)水勢(shì)儀測(cè)定。選取葉片, 從葉柄處切斷, 將葉片迅速裝入夾樣器的中央孔中, 切口露出墊圈3~5 mm, 旋緊螺旋環(huán)套。以每秒30~50 kPa的速度加壓。左手持放大鏡從側(cè)面仔細(xì)觀察樣品切口的變化, 當(dāng)切口出現(xiàn)水膜時(shí), 迅速關(guān)閉調(diào)壓閥, 記錄壓力表讀數(shù), 并計(jì)算葉片水勢(shì)。
1.2.4 葉片1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(RuBPcase)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性測(cè)定 參照顧萬榮等[13]研究方法測(cè)定RuBPcase活性; 參照Huber[14]研究方法測(cè)定SPS活性。
1.2.5 植株性狀、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素測(cè)定 成熟期小區(qū)實(shí)收測(cè)產(chǎn), 3個(gè)重復(fù)。測(cè)產(chǎn)前, 每個(gè)小區(qū)選取2行, 隨機(jī)挑選20株調(diào)查株高、單株分枝數(shù)、單株節(jié)數(shù)、單株生物量及產(chǎn)量構(gòu)成因素單株莢數(shù)、單株粒數(shù)和百粒重。
用SPSS 17.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
在正常田間灌溉條件下, COR對(duì)大豆單株結(jié)莢數(shù)、單株粒數(shù)和百粒重影響較小, 產(chǎn)量在處理與對(duì)照間差異不顯著(表1), 且在2個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)COR處理表現(xiàn)出類似的效應(yīng)。但2016年生長(zhǎng)季產(chǎn)量構(gòu)成因素如單株莢數(shù)、粒數(shù)和粒重以及產(chǎn)量顯著高于2015年度, 這主要是2015年度夏大豆生長(zhǎng)季降雨量顯著低于2016年度造成的(圖1)。在無灌溉條件下, 2個(gè)生長(zhǎng)季COR處理均顯著提高了單株莢數(shù)、粒數(shù)和百粒重, 增加了產(chǎn)量。
表1 不同田間灌溉條件下COR對(duì)大豆產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響
同一列中同一年份間不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。
Means within a column and same year followed by different letters are significantly different at< 0.05.
圖1 2015年、2016年和25年夏大豆生長(zhǎng)季吳橋月平均降雨量(柱)和平均氣溫(線)
在正常田間灌溉條件下, COR對(duì)大豆單株分枝數(shù)、株高和節(jié)數(shù)影響較小, 單株生物量處理間差異也不顯著(表2)。但2015年生長(zhǎng)季單株分枝數(shù)與節(jié)數(shù)、株高和生物量均高于2016年生長(zhǎng)季, 這主要由年度間降雨量差異大造成。在生長(zhǎng)季田間無灌溉條件下, COR處理對(duì)單株分枝數(shù)與節(jié)數(shù)影響較小, 但提高了株高和單株生物量, 且2個(gè)生長(zhǎng)季均表現(xiàn)出相同調(diào)控趨勢(shì)。
在正常田間灌溉條件下, COR處理對(duì)葉片葉素含量和光合速率影響較小, 與對(duì)照比較差異不顯著, 且年際間均表現(xiàn)出類似的COR調(diào)控效應(yīng)(圖2)。與之相比, 生長(zhǎng)季田間無灌溉顯著降低了葉片葉綠素含量和光合速率, 且2個(gè)生長(zhǎng)季均表現(xiàn)出相同變化趨勢(shì)。而COR處理可以緩解田間無灌溉對(duì)植株生長(zhǎng)的抑制效應(yīng), 顯著提高田間無灌溉條件下葉片葉綠素含量和光合速率。
表2 不同田間灌溉條件下COR對(duì)大豆植株農(nóng)藝性狀與生物量的影響
同一列中同一年份間不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。
Means within a column and same year followed by different letters are significantly different at< 0.05.
圖2 不同田間灌溉條件下COR對(duì)大豆葉片葉綠素含量和光合速率的影響
A和B分別表示2015年和2016年生長(zhǎng)季大豆葉片葉綠素含量; C和D分別表示2015年和2016年生長(zhǎng)季大豆葉片光合速率。
A and B indicate the chlorophyll content of soybean leaves during 2015 and 2016 growing seasons, respectively. C and D indicate the photosynthetic rate in soybean leaves during 2015 and 2016 growing seasons, respectively.
在正常田間灌溉條件下, COR處理對(duì)葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)PSⅡ最大量子產(chǎn)量(v/m)和PSII實(shí)際量子產(chǎn)量(Yield)影響較小, 且處理與對(duì)照間無顯著差異, 2個(gè)生長(zhǎng)季均表現(xiàn)出類似的調(diào)控效應(yīng)(圖3)。與之相比, 生長(zhǎng)季田間無灌溉顯著降低了葉片v/m和Yield值, 且2個(gè)生長(zhǎng)季均表現(xiàn)出相同變化趨勢(shì)。但是, 在生長(zhǎng)季田間無灌溉條件下, COR處理顯著提高了葉片v/m和Yield值, 且2個(gè)生長(zhǎng)季均表現(xiàn)出相同的COR調(diào)控效應(yīng)。
在正常田間灌溉條件下, COR處理對(duì)葉片光合關(guān)鍵酶RuBP羧化酶活性的影響與對(duì)照沒有顯著差異, 且2個(gè)生長(zhǎng)季均表現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)(圖4)。與之相比, 生長(zhǎng)季田間無灌溉顯著降低了RuBP羧化酶活性, 且2個(gè)生長(zhǎng)季均表現(xiàn)出相同變化趨勢(shì)。但COR處理顯著提高了生長(zhǎng)季田間無灌溉條件下RuBP羧化酶活性, 且2個(gè)生長(zhǎng)季均表現(xiàn)出相同的COR調(diào)控效應(yīng)。
在正常田間灌溉條件下, COR處理對(duì)葉片蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性的影響與對(duì)照沒有顯著差異, 且2個(gè)生長(zhǎng)季均表現(xiàn)相同的調(diào)控趨勢(shì)(圖5)。與之相比, 生長(zhǎng)季田間無灌溉顯著降低了葉片SPS酶活性, 但COR處理顯著提高了該條件下SPS酶活性, 且2個(gè)生長(zhǎng)季均表現(xiàn)出相同的COR調(diào)控效應(yīng)。
在正常田間灌溉條件下, COR處理對(duì)葉片水勢(shì)的影響與對(duì)照間沒有顯著性差異, 且2個(gè)生長(zhǎng)季均表現(xiàn)相同的調(diào)控趨勢(shì)(圖6)。與之相比, 生長(zhǎng)季田間無灌溉顯著降低了葉片水勢(shì), 但COR處理顯著提高了該條件下葉片水勢(shì), 且2個(gè)生長(zhǎng)季均表現(xiàn)出相同的COR調(diào)控效應(yīng)。
圖3 不同田間灌溉條件下COR對(duì)大豆葉片熒光參數(shù)的影響
A和B分別表示2015年和2016年生長(zhǎng)季大豆葉片PSII最大量子產(chǎn)量(v/m); C和D分別表示2015年和2016年生長(zhǎng)季大豆葉片PSII實(shí)際量子產(chǎn)量(Yield)。
A and B indicate the maximal quantum yield of PSII (v/m) of soybean leaves during 2015 and 2016 growing seasons respectively. C and D indicate the actual photochemical efficiency of PSII (Yield) in soybean leaves during 2015 and 2016 growing seasons respectively.
圖4 不同田間灌溉條件下COR對(duì)葉片RuBP羧化酶活性的影響
A和B分別表示2015年和2016年生長(zhǎng)季大豆葉片RuBP羧化酶活性的影響。
A and B indicate the activities of RuBPcase of soybean leaves during 2015 and 2016 growing seasons respectively.
大豆對(duì)水分脅迫較為敏感, 如果苗期發(fā)生干旱會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)20%, 而開花期發(fā)生干旱, 產(chǎn)量會(huì)減少40%以上[1]。由于我國(guó)大豆種植區(qū)存在水資源不足或季節(jié)降雨量分布不均的問題, 季節(jié)性干旱和間歇式干旱頻繁發(fā)生, 限制了大豆產(chǎn)量。2年的試驗(yàn)結(jié)果表明, 與正常灌溉相比, 雨養(yǎng)條件下大豆的單株莢數(shù)、粒數(shù)和百粒重顯著下降, 導(dǎo)致產(chǎn)量顯著降低。大豆生長(zhǎng)季降雨量會(huì)顯著調(diào)節(jié)產(chǎn)量水平, 如2016年大豆生育期降雨量顯著高于2015年, 其產(chǎn)量也存在顯著差異。這表明水分供給不足或干旱是大豆產(chǎn)量增加的主要限制因素之一[15-16]。同時(shí)發(fā)現(xiàn), 在正常灌溉條件下, COR處理對(duì)植株性狀、產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量均未表現(xiàn)出顯著調(diào)控效應(yīng), 但在生長(zhǎng)季無灌溉的條件下, COR會(huì)顯著提高單株生物量, 改善單株莢數(shù)、粒數(shù)和百粒重, 增加產(chǎn)量。COR在2種條件下表現(xiàn)出的調(diào)控效應(yīng)差異表明, COR的生物學(xué)功能主要是作為抗逆誘導(dǎo)劑, 對(duì)作物抗逆具有很好的調(diào)控效應(yīng)。植物通過滲透調(diào)節(jié)抵御逆境。在植物遭遇干旱時(shí), 代謝活動(dòng)增強(qiáng)使細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)濃度提高, 從而降低其滲透勢(shì), 進(jìn)一步降低水勢(shì), 保持一定的膨壓, 維持正常的生理生化代謝過程[17]。COR能夠提高大豆葉片中丙二醛和脯氨酸的含量, 降低葉片水勢(shì), 以此適應(yīng)水分脅迫。此外, COR能夠提高干旱條件下大豆葉片中抗氧化物酶SOD、POD、CAT和APX的活性, 這與在花椰菜、水稻和大豆等作物[5,9-10]上的研究結(jié)果一致。
圖5 不同田間灌溉條件下COR對(duì)葉片蔗糖磷酸合成酶活性的影響
A和B分別表示2015年和2016年生長(zhǎng)季大豆葉片SPS蔗糖磷酸化合成酶活性的影響。
A and B indicate the activities of SPS of soybean leaves during 2015 and 2016 growing seasons, respectively.
圖6 不同田間灌溉條件下COR對(duì)葉片水勢(shì)的影響
A和B分別表示2015年和2016年生長(zhǎng)季大豆葉片水勢(shì)的影響。
A and B indicate the leaf water potential during 2015 and 2016 growing seasons, respectively.
大豆花莢期植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)并進(jìn), 對(duì)水分與養(yǎng)分供給最為敏感。水分供給不足導(dǎo)致葉片水勢(shì)、葉綠素含量和光合速率等下降, 促進(jìn)了花莢脫落, 導(dǎo)致產(chǎn)量降低[18-19]。在生長(zhǎng)季無灌溉條件下, COR處理有助于維持大豆葉片較高的水勢(shì), 提高葉綠素含量和光合速率, 這與在水稻和花椰菜等的研究結(jié)果相一致[5,9]。一般情況下, 水分脅迫會(huì)降低大豆植株葉綠素含量, 影響PSII, 導(dǎo)致電子傳遞速率顯著降低[20]。葉綠素?zé)晒饪梢苑从愁惸殷w膜結(jié)構(gòu)與功能變化, 通常被用來表征干旱脅迫下植物葉片光合性能[21]。同時(shí), 葉綠素?zé)晒饪梢员硎綪SII使用葉綠素吸收能量和過度的光能量對(duì)PSII損壞[22]。正如預(yù)期的那樣, COR處理顯著提高了生長(zhǎng)季無灌溉條件下大豆葉片v/m和Yield, 從而提高電子傳遞速率, 促進(jìn)物質(zhì)同化。v/m被用于檢測(cè)逆境對(duì)光合器官的損壞程度[21], 較高的v/m表明COR改善水分脅迫下光合器官功能和維持較高PSⅡ光化學(xué)最大量子效率。
RuBP羧化酶是C3植物光合作用過程的關(guān)鍵酶, 而且RuBP羧化酶活性與大豆籽粒產(chǎn)量呈正相關(guān)[23], 但干旱脅迫顯著降低葉片RuBP羧化酶活性[24]。王磊等[25]研究表明, 在大豆不同生育時(shí)期進(jìn)行干旱處理均降低葉片中RuBP羧化酶活性, 其中開花期干旱降低幅度最大, 其次是鼓粒期和分枝期。本研究發(fā)現(xiàn), COR處理顯著提高生長(zhǎng)季無灌溉條件下大豆花后葉片RuBP羧化酶活性, 這一結(jié)果與COR提高葉片光合速率和葉綠素?zé)晒鈪?shù)相一致。同時(shí), COR 處理也顯著提高生長(zhǎng)季無灌溉條件下大豆花后葉片SPS活性, 而葉片SPS活性高低能反映籽粒對(duì)同化產(chǎn)物的需求程度[26]。此外, COR處理顯著提高干旱脅迫下14C同化產(chǎn)物從葉片中輸出, 提高單株生物量與產(chǎn)量[10], 這一研究結(jié)果也為本研究提供了旁證。
COR對(duì)雨養(yǎng)大豆的產(chǎn)量形成具有顯著調(diào)控效應(yīng)。在正常灌溉條件下, COR處理對(duì)大豆植株性狀、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、水分狀況、光合特征等影響較小。但在雨養(yǎng)條件下, COR處理會(huì)顯著提高大豆開花后葉片水勢(shì)、葉綠素含量、光合速率和葉綠素?zé)晒鈪?shù), 增加葉片RuBP羧化酶和SPS活性, 從而改善大豆產(chǎn)量構(gòu)成因素, 促進(jìn)籽粒產(chǎn)量增加。
[1] Manavalan L P, Guttikonda S K, Tran L P, Nguyen H T. Physiological and molecular approaches to improve drought resistance in soybean., 2009, 50: 1260–1276.
[2] Anjum S A, Wang L, Farooq M, Khan I, Xue L. Methyl jasmonate-induced alteration in lipid peroxidation, antioxidative defence system and yield in soybean under drought., 2011, 197: 296–301.
[3] Zhang M C, Duan L S, Tian X L, Wang B, Li Z. Uniconazole-induced tolerance of soybean to water deficit stress in relation to changes in photosynthesis, hormones and antioxidant system., 2007, 164: 709–717.
[4] Zhang M C, Zhai Z X, Tian X L, Duan L S, Li Z H. Brassinolide alleviated the adverse effect of water deficits on photosynthesis and the antioxidant of soybean (L.)., 2008, 56: 257–264.
[5] Ai L, Li Z H, Xie Z X, Tian X L, Eneji A E, Duan L S. Coronatine alleviates polyethylene glycol-induced water stress in two rice (L.) cultivars., 2008, 194: 360–368.
[6] Zhou Y Y, Zhang M C, Li J M, Li Z H, Tian X L, Duan L S. Phytotoxin coronatine enhances heat tolerance via maintaining photosynthetic performance in wheat based on Electrophoresis and TOF-MS analysis., 2015, 5: 1–13.
[7] Wang B M, Li Z H, Eneji A E, Tian X L, Zhai Z X, Li J M, Duan L S. Effects of coronatine on growth, gas exchange traits, chlorophyll content, antioxidant enzymes and lipid peroxidation in maize (L.) seedlings under simulated drought stress., 2008, 11: 283–290.
[8] Xie Z X, Duan L S, Tian X L, Wang B M, Eneji A E, Li Z H. Coronatine alleviates salinity stress in cotton by improving the antioxidative defense system and radical scavenging activity., 2008, 165: 375–384.
[9] Wu H L, Wu X L, Li Z H, Duan L S, Zhang M C. Physiological evaluation of drought stress tolerance and recovery in Cauliflower (L.) seedlings treated with methyl jasmonate and coronatine., 2012, 31: 113–123.
[10] Hao L, Wang Y Q, Zhang J C, Xie Y, Zhang M C, Duan L S, Li Z H. Coronatine enhances drought tolerance via improving antioxidative capacity to maintaining higher photosynthetic performance in soybean., 2013, 210: 1–9.
[11] 王玉瓊. 冠菌素提高大豆抗旱性的生理機(jī)制研究. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文, 北京, 2015. Wang Y Q. Physiological Mechanism on the Coronatine Improved Drought Tolerance in Soybean. Master’s Degree Thesis of China Agricultural University, Beijing, China, 2015.
[12] 鄭偉, 謝甫綈, 郭泰, 王志新, 李燦東, 張振宇, 吳秀紅, 張茂明, 王慶勝. 密度對(duì)不同類型大豆葉部性狀的影響. 中國(guó)油料作物學(xué)報(bào), 2014, 36: 66–70. Zheng W, Xie F T, Guo T, Wang Z X, Li C D, Zhang Z Y, Wu X H, Zhang M M, Wang Q S. Effect of density for different types of leaf traits on soybean., 2014, 36: 66–70 (in Chinese with English abstract).
[13] 顧萬榮, 李召虎, 翟志席, 段留生, 張明才. DCPTA和DTA-6對(duì)大豆葉片光合及葉綠素?zé)晒馓匦缘恼{(diào)控. 大豆科學(xué), 2008, 27: 777–782. Gu W R, Li Z H, Zhai Z X, Duan L S, Zhang M C. Regulation of DCPTA and DTA-6 on photosynthesis and chlorophyll fluorescence parameters of soybean leaves., 2008, 27: 777–782 (in Chinese with English abstract).
[14] Huber S C. Role of sucrose phosphate synthetase in partition of carbon in levels., 1983, 71: 818–821.
[15] Cooper R L, Fausey N R, Streeter J G. Yield potential of soybean grown under a subirrigation/drainage water management system., 1991, 83: 884–887.
[16] 霍建玲, 邢雪瑩, 楊雪, 楊艷玲, 周靜文, 魏彬, 喻金秋, 王昕奕, 柏錫. 干旱對(duì)黑龍江省大豆品種農(nóng)藝性狀的影響. 分子植物育種, 2018, 16: 1668–1676. Huo J L, Xing X Y, Yang X, Yang Y L, Zhou J W, Wei B, Yu J Q, Wang X Y, Bai X. Effects of drought stress on agronomic traits of soybean cultivars from Heilongjiang province., 2018, 16: 1668–1676 (in Chinese with English abstract).
[17] 王邦錫, 黃久常, 王輝. 不同植物在水分脅迫條件下脯氨酸的累積與抗旱性的關(guān)系, 植物生理學(xué)報(bào), 1989, 15: 46–51. Wang B X, Huang J C, Wang H. Relationship between accumulation of proline and drought resistance of different plants under water stress conditions., 1989, 15: 46–51.
[18] Liu F L, Christian R J, Mathias N A. Drought stress effect on carbohydrate concentration in soybean leaves and pods during early reproductive development: its implication in altering pod set., 2004, 86: 1–13.
[19] Liu F L, Andersen M N, Jacobsen S E, Jensen C R. Stomatal control and water use efficiency of soybean (L. Merr.) during progressive soil drying., 2005, 54: 33–40.
[20] 高小麗, 孫健敏, 高金鋒, 馮佰利, 柴巖, 賈志寬. 不同基因型綠豆葉片光合性能研究. 作物學(xué)報(bào), 2007, 33: 1154–1161. Gao X L, Sun J M, Gao J F, Feng B L, Chai Y, Jia Z K. Photosynthetic performance in the leaves of different mung bean genotypes., 2007, 33: 1154–1161 (in Chinese with English abstract).
[21] Baker N R, Rosenqvis E. Applications of chlorophyll fluorescence can improve crop production strategies: an examination of future possibilities., 2004, 55: 1607–1621.
[22] Maxwell K, Johnson G N. Chlorophyll fluorescence: a practical guide., 2000, 345: 659–668.
[23] 郝乃斌, 戈巧英, 張玉竹, 徐繼, 張國(guó)錚, 譚克輝, 杜維廣, 張桂茹, 欒曉燕, 黃承運(yùn). 高光效大豆光合特征的研究. 大豆科學(xué), 1989, 8: 283–287. Hao N B, Ge Q Y, Zhang Y Z, Xu J, Zhang G Z, Tan K, Du W G, Zhang G R, Luan X Y, Huang C Y. Studies on the photosynthetic properties of soybean with photosynthetic efficiency., 1989, 8: 283–287 (in Chinese with English abstract).
[24] 張明才, 何鐘佩, 田曉莉, 段留生, 王保民, 翟志席, 董學(xué)會(huì), 李召虎. SHK-6對(duì)干旱脅迫下大豆葉片生理功能的作用. 作物學(xué)報(bào), 2005, 31: 1215–1220.Zhang M C, He Z P, Tian X L, Duan L S, Wang B M, Zhai Z X, Dong X H, Li Z H. Effects of plant growth regulator SHK-6 on physiological function of soybean leaves under water deficiency., 2005, 31: 1215–1220 (in Chinese with English abstract).
[25] 王磊, 王鵬程, 張彤, 張恒月, 丁圣彥. 結(jié)莢期短期干旱和復(fù)水對(duì)大豆葉片光合和產(chǎn)量的影響. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 29: 3328–3332. Wang L, Wang P C, Zhang T, Zhang H Y, Ding S Y. Effect of short-term drought and rewatering during the pod-setting stage on leaf photosynthesis and yield of the soybean., 2009, 29: 3328–3332 (in Chinese with English abstract).
[26] Sarqu??s J I, Gonzalez H, de Jiménez E S, Dunlap J R. Physiological traits associated with mass selection for improved yield in a maize population., 1998, 56: 239–246.
Regulatory effects of coronatine on photosynthetic characteristics and yield of soybean under different irrigation conditions
YU Hai-Yue, YAN Yan, ZHANG Yu-Shi, ZHANG Ming-Cai*, and LI Zhao-Hu
Engineering Research Center of Plant Growth Regulator, Ministry of Education / College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100093, China
Drought is one of the important factors limiting the high and stable yield of soybean, and an important problem restricting the sustainable production of soybean in China. Using biological regulators to improve the drought tolerance of soybean in production is a new feasible biological water-saving mode. In this study, the field experiments were conducted to investigate the effects of coronatine (COR) on leaf water potential, photosynthetic characteristics, plant traits, yield and its components of soybean under conventional irrigation and no irrigation conditions from 2015 to 2016. Under conventional irrigation conditions, COR could not change the values of leaf water potential, chlorophyll content, photosynthetic rate, chlorophyll fluorescence parameters, and activities of RuBP carboxylase and SPS in soybean leaves compared to control. And there was no significant difference in yield and biomass between COR treatment and control. However, under no irrigation conditions, COR significantly increased the leaf water potential, chlorophyll content, photosynthetic rate and chlorophyll fluorescence parameters, as well as the activities of RuBP carboxylase and SPS of soybean leaves, thus improved the yield and yield components. These results suggest that COR has a positive regulatory effect on photosynthetic characteristics and yield formation of soybean under no irrigation conditions, and can be used as a new technical means for cultivation preventing drought resistance in soybean production.
coronatine; irrigation; soybean; photosynthetic characteristics; yield
本研究由國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31471420)資助。
This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (31471420).
張明才, E-mail: zmc1214@163.com, Tel: 010-62733049
E-mail: yuhaiyueo@126.com
2019-03-05;
2019-06-12;
2019-07-08.
URL:http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.s.20190705.1204.002.html
10.3724/SP.J.1006.2019.94035