摘要
大豆(Glycinemax)为豆科大豆属一年生草本植物，是重要的蛋白质和食用油来源。我国是大豆的主要消耗国，但产量较低，仅能满足自身需求的1/10，供需矛盾突出，己成为我国粮食安全的卡脖子问翘。而探究如何提高大豆抗逆性，充分利用盐碱地等未利用土地，进而增加大豆种植面积和产量己成为缓解我国大豆短缺的重要研究方向之一。与中性盐胁迫不同，植物在碱胁迫下会受到高pH值和渗透胁迫等多重影响，其受到的损伤要普遍超过中性盐胁迫。虽然大豆对碱胁迫具有一定的酎受性，但这不足以缓解长期或中重度碱胁迫所造成的伤害。褪黑素是一种广泛存在于动植物体内的吲哚类衍生物，其在植物的种子萌发、激素分泌、生物和非生物抗性等方面具有重要作用。前期的研究显示，外源施加褪黑素可以提高植物对多种逆境的耐受性，但其对缓解大豆碱胁迫的作用及机理尚不明确。本试验通过在大豆的苗期和鼓粒期以碱胁迫处理并施加褪黑素,结合转录组学、激素含量测定和生理指标测定等多种手段，系统研究了大豆不同生育期对碱胁迫的响应过程及外源褪黑素在此过程中的作用和调控机制，旨在为通过种植管理手段提高大豆耐碱性提供数据参考，同时探充褪黑素缓解碱胁迫的机理机制，也为下一步大豆耐盐碱分子育种奠定基础。本研究主要结果如下: (1)相较于对照，碱处理中光合速率、气孔导度等指标呈下降趋势，部分光合作用相关基因发生下调表达。碱+褪黑素处理中光合气体交换参数较碱处理显著提高，部分涉及光系统Ⅰ及光系统Ⅱ的基因较碱处理发生上调表达。 (2)碱处理中大豆可溶性糖及丙二醛含量增加，SOD活性下降。与碱处理相比，碱+褪黑素处理中SOD活性和可溶性糖的含量提高，丙二醛含量降低，部分氧化磷酸化和过氧化物酶体通路相关基因发生差异表达。 (3)在碱胁迫的早期，碱+褪黑素处理中生长素信号转导途径的一些ARF、AUX/IAA及GH3家族基因发生差异表达。除生长素外，碱+褪黑素处理中脱落酸、乙烯、油菜素甾醇、茉莉酸等激素合成或信号转导通路中均发现了差异基因。 (4)在碱+褪黑素处理中有183个转录因子较碱处理发生差异表达。其中包括AP2/ERF、bHLH、MYB、WRKY、NAC和C2H2等转录因子家族成员。 综上，碱胁迫下大豆体内氧化还原酶和光合作用相关基因下调表达，丙二醛等含量增加，细胞受到氧化伤害;其光合作用降低，株高、叶面积和产量等均显著下降，生长发育受到明显抑制。褪黑素主要通过系统调节激素含量、转录因子和部分抗性基因的表达，提高了抗氧化酶活性和一些渗透调节物质的含量，维持光合作用水平，缓解了碱胁迫对大豆生长发育的抑制作用从而增加了产量。
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