摘要
加工番茄（SolanumlycopersicumL.）是新疆重要的一种加工型作物。但目前土壤盐渍化已成为限制新疆加工番茄生产的主要障碍因子之一，其中碱性盐对植物的伤害远大于中性盐。因此，对开展碱性盐（NaHCO3）胁迫下番茄幼苗耐性机制的研究具有重要的意义。前人在前期研究中表明，褪黑素（MT）作为一种内源信号分子参与了植物的生长和抗逆调控。因此，本研究以加工番茄品种‘里格尔87-5’为材料，通过对NaHCO3胁迫条件下番茄幼苗叶面喷施100μmol·L-1和400μmol·L-1MT，研究探讨外源MT对NaHCO3胁迫下番茄幼苗的缓解效应及其作用机制。主要结果如下： 1.NaHCO3胁迫导致番茄幼苗叶片离子平衡被打破，光合色素含量、光合电子传递活性和效率降低，光合电子传递链供体侧和受体侧均受到损伤，抗氧化酶活性降低、ROS（活性氧）积累和膜脂过氧化提高，从而抑制了番茄幼苗的生长。NaHCO3胁迫下内源MT水平和Pro（脯氨酸）含量的提高，是番茄幼苗在碱胁迫下的适应性反应，而外源施用100和400μmol·L-1MT均可不同程度地促进非胁迫条件下番茄幼苗的生长和缓解了NaHCO3胁迫对番茄幼苗生长的抑制。非胁迫条件下，以400μmol·L-1MT的促进效果最优。NaHCO3胁迫下，以100μmol·L-1MT的缓解效应优于400μmol·L-1MT处理。NaHCO3胁迫下，外源施加100μmol·L-1MT通过介导内源MT含量的增加，显著降低Na+含量、提高K+、Ca2+含量及K+/Na+、Ca2+/Na+和Mg2+/Na+比值，以维持NaHCO3胁迫下细胞离子平衡；提高光合色素含量、减轻光合电子传递链供体侧和受体侧损伤程度、提高光合电子传递活性和效率、优化PSII反应中心光能分配份额，上调Calvin循环关键酶FBA（果糖-1,6-二磷酸醛缩酶）、FBP（果糖-1,6-双磷酸酯酶）和PGK（磷酸甘油酸激酶）的基因表达水平，从而提高番茄幼苗的光合性能；调控SOD（超氧化物歧化酶）、APX（抗坏血酸过氧化物酶）、POD（过氧化物酶）和CAT（过氧化氢酶）活性，上调可溶性糖、葡萄糖和蔗糖含量，提高抗氧化和渗透调节能力。因此缓解了NaHCO3胁迫对番茄幼苗生长的抑制，提高了番茄的耐碱性。 2.非胁迫条件下，番茄幼苗根系介质环境呈中性，根系分泌的有机酸以草酸为主；NaHCO3胁迫处理的番茄根系泌酸8h后根系介质环境的pH值高于对照，且呈碱性（pH为8.48-8.74），随着泌酸时间延长，根系介质环境的pH值下降，但仍呈碱性。有机酸以琥珀酸主。NaHCO3胁迫下，外源施加100μmol·L-1MT能显著降低根系介质环境的pH值，在泌酸20h时，pH值降至呈酸性。对总有机酸含量无显著性影响，但不同程度提高了草酸含量。说明外源100μmol·L-1MT通过调控根系分泌有机酸组分的含量、降低根际介质环境pH来改善碱胁迫带来的高pH值的伤害。 3.转录组学分析结果表明，与NaHCO3胁迫相比，N+100MT与N+400MT处理分别鉴定到DEGs（差异表达基因）160个（68个上调，98个下调）和524个（210个上调，314个下调）。N+100MT处理下，GO分析表明，肽酶和内肽酶活性的负调控、氧化还原过程和水解酶活性等生物过程发挥重要作用。KEGG聚类分析显示，参与信号传导、氨基酸合成及次生代谢等相关的DEGs在外源MT缓解碱胁迫中具有关键作用，且主要集中在苯丙氨酸代谢、类胡萝卜素生物合成、MAPK信号通路-植物等通路。表明100μmol·L-1MT通过调控以上通路缓解NaHCO3胁迫的危害，提高番茄幼苗的耐受性。
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