黃瓜和辣椒是我國設(shè)施栽培中的主要作物,但全球氣溫上升所導致的極端高溫頻發(fā)嚴重制約二者的生長發(fā)育和產(chǎn)量提高。如何緩解高溫脅迫對農(nóng)作物生長和產(chǎn)量造成的不利影響,是農(nóng)業(yè)科學家研究的重點之一。1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)作為一種新型乙烯抑制劑,能參與植物體中眾多生理生化反應(yīng),調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育。目前關(guān)于1-MCP的研究主要集中在改善園藝產(chǎn)品貯藏品質(zhì)和延長商品貨架期方面,對其緩解黃瓜和辣椒高溫傷害的機理鮮有報道。因此,本試驗利用人工氣候室模擬高溫環(huán)境,研究葉面噴施1-MCP緩解黃瓜和辣椒幼苗高溫傷害的生理及分子機制。通過葉面噴施不同濃度1-MCP對日光溫室秋冬茬黃瓜、辣椒產(chǎn)量的影響,探討1-MCP提高作物產(chǎn)量的機制并明確其最適濃度。本論文主要研究結(jié)果如下:1.葉面噴施80 g·ha~(-1) 1-MCP能有效緩解高溫脅迫對黃瓜幼苗造成的傷害。高溫脅迫下黃瓜幼苗生長受到嚴重抑制,熱害指數(shù)高達46.7,而葉面噴施80 g·ha~(-1) 1-MCP能顯著緩解幼苗高溫傷害。與對照相比,1-MCP處理促進幼苗光合速率、全株干重、根系活力顯著增加,分別提高12.7%、55.1%、78.5%;1-MCP處理能明顯抑制高溫脅迫下幼苗體內(nèi)MDA含量、葉片相對電導率、H_2O_2含量和O2產(chǎn)生速率的上升,提高抗氧化酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量以緩解高溫對植物細胞造成的傷害;1-MCP處理能顯著減少幼苗體內(nèi)脫落酸和乙烯等衰老激素的積累,抑制乙烯生物合成關(guān)鍵酶ACS和ACO活性,下調(diào)乙烯受體和相關(guān)基因表達量,從而緩解高溫對黃瓜幼苗生長造成的傷害。2.葉面噴施80 g·ha~(-1) 1-MCP能有效緩解高溫脅迫對辣椒幼苗造成的傷害。高溫脅迫下辣椒幼苗生長受到嚴重抑制,熱害指數(shù)高達60.5,而葉面噴施80 g·ha~(-1) 1-MCP能顯著緩解高溫氧化傷害。與對照相比,1-MCP能促進幼苗葉綠素a、葉綠素b含量、鮮重、干重、根系活力顯著增加,分別提高27.1%、25.0%、56.4%、35.3%;1-MCP處理能明顯抑制高溫脅迫下幼苗MDA含量、葉片相對電導率、H_2O_2含量和O2產(chǎn)生速率的上升,分別較對照降低48.4%、23.0%、54.9%和71.1%;促進提高抗氧化酶SOD、POD和CAT的活性分別提高12.0%、44.4%和125.8%,可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量分別提高29.8%和18.9%,從而緩解高溫對辣椒幼苗生長造成的傷害。3.定植前2 d葉面噴施1-MCP能促進日光溫室秋冬茬黃瓜產(chǎn)量提高。葉面噴施20、80、160g·ha~(-1) 1-MCP均有利于幼苗定植后的生長和產(chǎn)量提高,其中以80 g·ha~(-1) 1-MCP效果最佳。一方面,葉面噴施80 g·ha~(-1) 1-MCP能促進幼苗定植后株高、葉片數(shù)、和壯苗指數(shù)和光合速率顯著增加,有利于黃瓜幼苗生長;另一方面,葉面噴施80 g·ha~(-1) 1-MCP能促進黃瓜雌花提早2 d開放,單株產(chǎn)量和單株結(jié)果數(shù)較對照分別增加19.7%和25.7%,有利于提高日光溫室黃瓜前期、中期產(chǎn)量和總產(chǎn)量分別提高22.4%、29.5%和19.6%。4.定植前2 d葉面噴施1-MCP能促進日光溫室秋冬茬辣椒產(chǎn)量提高。葉面噴施20、80、160g·ha~(-1) 1-MCP均有利于幼苗定植后生長和產(chǎn)量的提高,其中以80 g·ha~(-1) 1-MCP效果最佳。一方面,葉面噴施80 g·ha~(-1) 1-MCP促進幼苗株高、莖粗、鮮重、干重、壯苗指數(shù)顯著提高,分別較對照提高6.7%、9.9%、43.0%、41.0%、38.4%;綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量分別較對照增加31.9%、40.5%、18.2%;葉片光合速率、氣孔導度和蒸騰速率顯著增加,分別較對照增加18.8%、43.7%和21.9%,胞間二氧化碳濃度降低6.1%;另一方面,葉面噴施80 g·ha~(-1) 1-MCP能促進辣椒單株果數(shù)、單株產(chǎn)量、前期產(chǎn)量、中期產(chǎn)量、后期產(chǎn)量和總產(chǎn)量顯著上升,分別較對照提高12.8%、12.8%、13.0%、22.6%、9.2%、13.2%。
【學位單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S641.3;S642.2
【部分圖文】：

圖 1-1 乙烯生物合成途徑（萬麗云，2011）Fig. 1-1 The biosynthesis pathway of ethylene （Wang Liyun，2011）烯在生物體內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導情況下，乙烯受體處于激活狀態(tài)，與一個 Raf 類的 Ser/Thr 蛋白激酶 CT質(zhì)網(wǎng)膜上，乙烯與受體結(jié)合并改變受體構(gòu)象，處于關(guān)閉狀態(tài)的受體無法與R1 失活刺激下游元件 EIN2 發(fā)生去磷酸化，使得乙烯信號得以向下游傳遞（EIN2 結(jié)構(gòu)斷裂后其 C 端發(fā)生剪切并進入細胞核用于激活下游 EIN3/EILs 轉(zhuǎn)乙烯信號會阻斷 F-box 蛋白成員 EBF1 和 EBF2 ( EIN3-binding F-box proteIN3 降解（Potuschak et al，2003；Guo et al，2003）。EIN3/EIL1 作為乙烯信錄因子，通過參與調(diào)控 ERF1、SID2、EBF2、FLS2、PORA 和 PORB 等下乙烯應(yīng)答反應(yīng)（Xing et al，2012）。當乙烯缺乏時，CTR1 參與調(diào)控 EIN2 的2 的斷裂，誘導核內(nèi) EIN3 的蛋白酶體降解，阻止乙烯進行繼續(xù)傳遞。南芥中，共有 5 個乙烯受體，分別為 ETR1、ETR2、ERS1、ERS2 和 EIN4。號感受域、C 端組氨酸激酶結(jié)構(gòu)域和反應(yīng)調(diào)控結(jié)構(gòu)域組成，遺傳研究表明這烯信號中均起負調(diào)控作用。EIN2 是其中唯一的其功能缺失可導致乙烯反應(yīng)完

圖 1-2 乙烯信號通路模式圖（Ji，2013）Fig. 1-2 Model of ethylene signal pathway（Ji，2013）1.4 研究目的與意義1-MCP 作為一種高效、無毒無害的乙烯抑制劑，現(xiàn)有研究和技術(shù)應(yīng)用仍集中于改善園藝品采后貯藏保鮮方面（Lina et al，2017；Wei et al，2017）。1-MCP 的使用方法也多為密閉熏處理，該方法存在人工成本高、處理容器要求嚴格密封條件等缺點，且在搬運過程易造成果機械損傷，使植物更容易感染病害。與熏蒸處理相比，葉面噴施 1-MCP 更符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工省時的需求。目前葉面噴施 1-MCP 對高溫脅迫下黃瓜、辣椒幼苗生長以及對日光溫室黃瓜辣椒產(chǎn)量影響的研究甚少。因此，試驗以設(shè)施中主要栽培作物黃瓜和辣椒為對象，研究葉面施 1-MCP 對高溫脅迫下植株生長、活性氧代謝和基因表達等方面的影響，從植物生理學角度轉(zhuǎn)錄水平探討 1-MCP 在提高植株耐熱性中的生理調(diào)節(jié)功能及其與作用機理，為 1-MCP 在蔬生產(chǎn)及抗逆性研究提供參考。1.4.1 主要研究內(nèi)容（1）1-MCP 對高溫脅迫下黃瓜幼苗生長的影響

Csa6M484600.2 Actin TTCTGGTGATGGTGTGAGTC GGCAGTGGTTGTGAACATG2.1.3 數(shù)據(jù)處理分別用 Microsoft Excel 和 GraphPad Prism 6，Photoshop CS6 軟件處理數(shù)據(jù)和作圖，用 SAS統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，并運用 Duncan 檢驗法對顯著性差異（P＜0.05）進行多重比較。圖表中數(shù)據(jù)為平均值±SD。2.2 結(jié)果與分析2.2.1 1-MCP 對高溫脅迫下黃瓜幼苗生長指標的影響與 CK 相比，高溫脅迫下幼苗生長嚴重受抑，具體表現(xiàn)為株高、莖粗、葉面積、鮮重和干重分別下降 20.6%、21.6%、36.8%、35.2%，35.5%，幼苗熱害指數(shù)高達 46.7，根系活力下降49.8%。與 T1 相比，T2 明顯緩解了高溫脅迫對幼苗生長造成的抑制作用，具體表現(xiàn)為 T2 能顯著促進鮮重增加 40.9%，干重增加 55.1%，株高、莖粗、葉面積分別提高 22.4%、12.3%、27.8%，熱害指數(shù)降低至 16.3，根系活力較 T1 高出 78.5%（圖 2-1，圖 2-2，表 2-2）。由此可見，葉面噴施 1-MCP 通過促進高溫條件下幼苗生物量積累及根系活力的提高等，緩解高溫脅迫對幼苗生長造成的傷害。

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1 周航;王京文;徐文;;設(shè)施黃瓜施用鉀肥效果試驗[J];杭州農(nóng)業(yè)科技;2007年01期

2 孫健;李W

本文編號：2814134