水氮调控对棉花生理性状及产量的影响

水分和氮素是影响棉花生长发育和产量的主要因子,为探究水分和氮素对棉花形态、生理特性以及产量的调控效应,本研究以‘农大棉36号’为材料,设置干旱胁迫(W1,相对含水量为45%±5%)和正常供水(W2,相对含水量为70%±5%)两个水分条件以及不施氮肥(N0)、低氮[N1,69mg(N)∙kg^(-1)]、常规施氮[N2,138mg(N)∙kg^(-1)]3个氮素水平,分析不同水分和氮肥条件下棉花地上部和根系形态、光合性状、抗氧化酶活性、氮代谢酶活性以及产量的变化。结果表明,与W2处理相比,W1处理显著抑制了棉花生长,降低了棉花株高、茎粗、叶面积以及总根长、总根表面积、平均根直径(P<0.05),显著增加了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,降低了相对叶绿素含量(SPAD)、最大光化学效率(F_(v)/F_(m))和光合能力,从而造成棉花产量下降(P<0.05);与N2处理相比,N0和N1处理上述指标均显著降低。干旱胁迫下,常规施氮处理比不施氮肥和低氮处理促进棉花地上和地下生长,显著提高主茎叶SPAD、净光合速率和F_(v)/F_(m)(P<0.05),增强抗氧化酶(SOD、POD、CAT)和氮代谢酶(GS和NR)活性(P<0.05),减轻干旱胁迫对棉花生长造成的抑制,提高棉花产量。在低氮条件下,正常供水比干旱胁迫处理亦促进棉花的生长,增强光合作用和氮代谢酶活性,减缓了低氮胁迫对其产生的不利影响,提高产量(P<0.05)。因此,可通过增施氮肥提高干旱胁迫下的棉花产量,亦可通过适当增加灌水量提高低氮胁迫下的棉花产量,本研究为明确氮素胁迫和水分胁迫下合理的水肥管理提供了理论依据。

外源褪黑素对盐胁迫下棉花幼苗形态及抗氧化系统的影响

褪黑素是一种有效的抗氧化剂,能够促进逆境胁迫下植物的生长发育,减缓逆境胁迫产生的伤害。棉花是我国重要的经济作物,盐胁迫严重影响其生长发育。为探究褪黑素对盐胁迫下棉花生长发育的调控效应,本研究以‘国欣棉9号’为材料,设置不同浓度褪黑素浸种处理,对盐胁迫下(150 mmol∙L^(-1) NaCl)棉苗根系形态(总根长、总表面积、总体积、侧根数目、主根长、主根表面积、主根平均直径)进行了测定,筛选出适宜的褪黑素浓度(10μmol∙L^(-1));并分析正常生长条件(CK)、10μmol∙L^(-1)褪黑素浸种(MT)、150 mmol∙L^(-1) NaCl处理(S)、10μmol∙L^(-1)褪黑素浸种和150 mmol∙L^(-1) NaCl处理(MS)下棉花幼苗株高、干物重、根系形态、叶和根中抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)以及可溶性糖含量的变化。结果表明,150 mmol∙L^(-1) NaCl胁迫下,棉苗株高比CK显著降低(P<0.05),根系不发达,干物重减少,抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)]活性及可溶性蛋白质含量显著降低(P<0.05),而MDA含量增加(P<0.05);10μmol∙L^(-1)褪黑素浸种后,提高了盐胁迫下棉苗株高及生物量,显著增加了根系总根长、侧根数目和主根直径(P<0.05),并提高了根与叶中的SOD、POD、CAT和APX活性(P<0.05),增加了可溶性糖含量(P<0.05),降低了MDA含量(P<0.05);在无NaCl胁迫下,10μmol∙L^(-1)褪黑素浸种未能显著增加棉花株高,但显著提高了主根直径和根中SOD、POD、CAT、APX活性(P<0.05),增加了可溶性糖含量(P<0.05),降低了MDA含量(P<0.05)。对19个代表性指标进行Spearman相关分析,发现棉花幼苗总干重与株高、根系形态(总根长、主根长、根系平均直径、总侧根数目)、抗氧化酶活性(根与叶SOD、POD、CAT、APX)、可溶性糖含量均呈现显著正相关,而与根和叶中MDA含量呈显著负相关。综合分析认为,外源褪黑素可通过促进棉苗侧根发育和主根直径增粗以及增加抗氧化酶活性和可溶性糖含量,减缓盐胁迫对棉花幼苗产生的伤害,促进株高增加及干物质积累,提高了棉苗的抗盐性。此外,外源褪黑素还可促进正常条件下棉花幼苗发育,这为褪黑素的开发利用及棉花栽培调控提供了理论依据。