摘要
黄瓜（CucumissativusL.）是我国的主栽蔬菜之一，生熟兼用，栽培面积大，以设施栽培为主。但由于高度集约化及连续栽培，黄瓜连作障碍较为严重。肉桂酸（Cinnamicacid,CA）和苯丙酸（Phenylpropionicacid,PA）等黄瓜根系分泌物产生的自毒作用是引起黄瓜连作障碍的主要原因之一。褪黑素（Melatonin,MT）是一种强抗氧化剂，能够促进植物抵御非生物胁迫和生物胁迫，提高植物的抗氧化能力和抗逆能力。因此，研究褪黑素对黄瓜肉桂酸和苯丙酸双胁迫的缓解效应具有重要意义。 本试验以‘博美特’黄瓜品种为材料，用褪黑素对黄瓜进行灌根处理，后再用肉桂酸和苯丙酸混合溶液灌根以模拟黄瓜的自毒环境，探究褪黑素预处理对黄瓜肉桂酸和苯丙酸双胁迫的缓解效用，为减轻连作障碍提供参考。试验结果如下： 1.褪黑素预处理能够通过提高黄瓜株高、茎粗、植株干鲜质量、叶片数、根系活力、改善叶片黄化现象来减轻肉桂酸和苯丙酸双胁迫对黄瓜生长的影响，另外褪黑素能够降低胁迫下黄瓜叶片的相对电导率（REL）、丙二醛（MDA）以及超氧阴离子（O2-）含量，通过提高脯氨酸（Pro）含量，增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）、多酚氧化酶（PPO）活性并上调基因CsSOD、CsPOD、CsAPX、CsCAT表达来缓解细胞膜脂过氧化对植株造成的伤害。另外褪黑素预处理能够提高胁迫下黄瓜体内的生长素（IAA）、赤霉素（GA）、玉米素核苷（ZR）和褪黑素（MT）含量，降低脱落酸（ABA）在黄瓜体内的积累，上调MT合成相关调控基因CsTDC、CsT5H、CsSNAT、CsASMT的表达，促进胁迫下黄瓜的正常生长发育及抗氧化能力； 2.褪黑素预处理能够减轻肉桂酸和苯丙酸双胁迫对黄瓜叶绿体结构的破坏，通过提高胁迫下叶绿素及类胡萝卜素含量，下调叶绿素降解相关基因CsPAO和CsRCCR的表达，减少胞间二氧化碳的积累，提高气体交换参数以及叶绿素荧光参数，增强1，5-二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco）的活性并上调其相关调控基因CsrbcL、CsrbcS的表达来缓解肉桂酸和苯丙酸双胁迫对黄瓜光合作用能力的影响； 3.肉桂酸和苯丙酸双胁迫破坏黄瓜碳氮代谢。褪黑素预处理可以提高胁迫下蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合酶（SPS）、酸性转化酶（AI）和中性转化酶（NI）的活性，上调SS和SPS合成相关调控基因CsSUS3和CsSPS4的表达，降低胁迫下蔗糖、葡萄糖和果糖的含量，使蔗糖能够正常转运和利用；另外褪黑素预处理能够提高胁迫下硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合酶（GOGAT）、谷氨酸脱氢酶（GDH）的活性，并上调其相关调控基因CsNR、CsGS、CsGOGAT、CsGDH的表达，提高硝态氮含量，降低铵态氮的积累，使植株进行正常的氮代谢； 4.褪黑素预处理能够提高肉桂酸和苯丙酸双胁迫下黄瓜的根系边缘细胞（RBCs）存活率、根系活力（保留RBCs），降低RBCs的凋亡率和根尖果胶甲基酯酶（PME）活性，通过进一步增加RBCs的黏胶层厚度，提高黄瓜根尖对胁迫的抵抗力，使根系正常生长； 5.肉桂酸和苯丙酸双胁迫下，黄瓜各器官中氮（N）、磷（P）、钾（K）元素含量降低，果实产量和品质下降，但褪黑素预处理能够缓解这些现象，提高果实产量，改善果实品质。 综上所述，褪黑素预处理能够通过增强植株的抗氧化能力和抗逆性，提高光合作用能力，促进植株的碳氮代谢，提高根系边缘细胞的活性及植株各器官元素含量，缓解肉桂酸和苯丙酸双胁迫对黄瓜的影响，使黄瓜正常生长，从而提升果实产量和品质。
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