外源钙缓解花生低温光合障碍的调控机制
活性氧,常温,1材料与方法,1试验设计,2测定方法,3数据分析,2结果与分析,1低温胁迫及常温恢复条件下外源钙素对花生幼苗生长的影响,2低温胁迫及常温恢复条件下外源钙素对花生叶片光合气体交换水平的影响,3低温胁迫及常温恢复
刘欣悦,刘轶飞,易伯涛,孙志宇,张思威,马明珠,韩晓日(土肥高效利用国家工程研究中心/沈阳农业大学土地与环境学院,辽宁沈阳 110161)
起源于南美洲热带地区的喜温作物—花生(Arachis hypogaea)是世界重要的油料和经济作物,也是重要的食用蛋白源和食用植物油源,在保障我国食用油安全方面具有举足轻重的作用[1]。特别是,基于后疫情时代“双循环”新发展格局下、中国大豆产需缺口加大等背景下,中央明确了油料作物结构调整主要策略之一,就是多措并举发展国内花生生产替代大豆进口。因此,我国油料作物供给(食用油)安全和国际新形势新挑战已然将花生的优化施肥技术与耐冷优质高效生产推到一个前所未有的国家战略安全高度[2]。
辽宁省是我国重要的优质花生出口基地和产区之一,花生在辽宁省大田作物中其种植面积仅次于玉米和水稻。辽宁省土壤中黄曲霉菌含量极低,辽宁产区的花生(黄曲霉毒素显著低于其他产区)完全符合出口创汇的优级标准,这一优势也使得“辽宁花生”在全国乃至全球花生产业中品牌效应强,不可替代。低温是限制花生地理分布和生产的主要环境因子之一,冷害在全球花生生产中普遍存在[3],在我国尤其以北方高纬度区域、南方高海拔地区为甚。研究表明,大多数花生在幼苗期环境温度低于
12℃~16℃时,植株生长缓慢,严重时停止生长,叶片会出现脱水、萎蔫甚至枯死等现象[4–5]。前人大量研究表明,低温导致植物光合障碍,生长发育停滞,甚至死亡[6];低温胁迫对植物生长发育和光合碳同化过程产生负面影响[7]。研究发现,低温胁迫显著降低了水稻、玉米、向日葵、高粱、苹果幼苗的叶面积[8–9],抑制了玉米根系生长和干物质积累等[10]。低温胁迫可破坏光合作用的主要机构,包括叶绿体的结构、类囊体膜功能、光合电子传递和气孔运动等[11–12],降低植物光合作用水平,进而导致生物量降低、叶片坏死等问题[13]。
钙素作为一种植物必需的矿质养分,在维持细胞壁和细胞膜的结构完整性和功能稳定性上具有多重作用,同时钙离子作为信号物质在调节植物应对非生物胁迫中也发挥重要功能[14]。虽然土壤中含有大量钙素,但是作物在低温逆境下根系活力和叶片蒸腾速率骤降,时常发生严重吸钙障碍[15]。为此,叶部抗寒增钙技术作为植物应对(寒)冷逆境的外源调控措施,现已在水稻、玉米、番茄、苹果、黄瓜、烟草等作物上广泛应用[16–18]。外源钙预处理有助于维持细胞膜的完整性和抗氧化系统的平衡,从而减轻膜脂的过氧化反应[19–20]。课题组前期研究发现,叶面施钙具有显著提升花生耐冷性的调控效应[12–13] ......
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