高温干旱复合胁迫下甜菜碱对玉米叶片抗氧化系统及光合作用的调控效应OA
旨在明确外源甜菜碱(GB)对高温干旱复合胁迫(TD)下玉米幼苗叶片抗氧化系统及光合系统的调控机制,为缓解作物极端环境胁迫提供理论依据。以先玉335为材料,于三叶一心期对叶片喷施用不同浓度(0,50,100,200,400 mmol/L)GB溶液,24 h后,通过人工气候箱模拟高温(昼/夜温度40℃/28℃)并利用20%PEG-6000诱导中度干旱构建复合胁迫环境,探讨GB对TD下玉米幼苗叶片抗氧化系统及光合作用的调控效应。结果表明,100 mmol/L GB显著促进植株生长,与TD处理相比,玉米株高、叶面积、茎叶及根系干质量分别增加27.48%,27.45%,28.33%,78.26%,根冠比提高14.91百分点。在胁迫后5 d,100 mmol/L GB显著增强了抗氧化酶活性,其中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性分别显著提升69.09%,69.02%,41.81%;同时,丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O_(2)^(-·))和过氧化氢(H_(2)O_(2))含量分别降低21.92%,6.50%,25.33%。此外,可溶性糖(SS)和可溶性蛋白(SP)含量分别提升31.69%,18.98%。光合特性分析显示,GB可有效改善叶绿体基粒和基质类囊体的片层系统结构,从而显著提升复合胁迫下叶片的SPAD值,并减轻胁迫对光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心的损伤,具体表现为初始荧光(F0)降低,可变荧光(Fv)和最大荧光(Fm)提高。此外,通过缓解复合胁迫引起的气孔与非气孔限制,100 mmol/L GB处理显著提升了叶片的光合性能,使胁迫后5 d的净光合速率(Pn)增加24.14%。综上,高温干旱复合胁迫下,外源GB可通过提高抗氧化酶活性和细胞渗透调节能力来保护光合系统,从而缓解胁迫伤害并促进玉米幼苗生长。
刘宁戈;王菲;杨寒星;张津源;汤钰镂;李欢;朱一鸣;郭家萌;王浩;杨青华;邵瑞鑫;王泳超
小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室,河南郑州450046 河南农业大学农学院,河南郑州450046小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室,河南郑州450046 河南农业大学农学院,河南郑州450046小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室,河南郑州450046 河南农业大学农学院,河南郑州450046小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室,河南郑州450046 河南农业大学农学院,河南郑州450046小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室,河南郑州450046 河南农业大学农学院,河南郑州450046小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室,河南郑州450046 河南农业大学农学院,河南郑州450046小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室,河南郑州450046 河南农业大学农学院,河南郑州450046小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室,河南郑州450046 河南农业大学农学院,河南郑州450046 河南省作物生长发育调控重点实验室,河南郑州450046小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室,河南郑州450046 河南农业大学农学院,河南郑州450046 河南省作物生长发育调控重点实验室,河南郑州450046小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室,河南郑州450046 河南农业大学农学院,河南郑州450046 河南省作物生长发育调控重点实验室,河南郑州450046小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室,河南郑州450046 河南农业大学农学院,河南郑州450046 河南省作物生长发育调控重点实验室,河南郑州450046小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室,河南郑州450046 河南农业大学农学院,河南郑州450046 河南省作物生长发育调控重点实验室,河南郑州450046
农业科技
玉米甜菜碱高温干旱复合胁迫抗氧化系统光合作用
《华北农学报》 2026 (4)
P.112-121,10
河南省重大科技专项(241100110300)河南省博士后科研资助项目(202102058)河南省科技攻关项目(252102110179)。
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