摘要
在蔬菜栽培中，植物生长调节剂的应用可以促进生长、提高抗逆性，进而促进蔬菜高产优质以及增加经济效益。研究表明外源褪黑素的使用提高了番茄的抗逆性、促进番茄生长发育和提升番茄果实品质，但其对番茄根系形态建成的调控作用研究较少。本试验以‘184’番茄品种（Solanum lycopersicum cv.184）为供试材料，采用水培栽培模式，以不同浓度的褪黑素设计四个处理：以营养液处理为CK；以10 μmol·L-1、30μmol·L-1和50 μmol·L-1褪黑素溶液分别加入营养液为T1、 T2和T3处理。通过测定番茄根系构型参数、根系活力和生物量积累，以显微镜观测根毛长度和密度、根系组织细胞形态以及测定番茄根系内源激素含量、根系发育相关基因表达等，探讨了褪黑素处理对番茄根系表型生理、激素生理和相关基因表达的影响；同时在内源激素含量变化的基础上进一步测定了各激素合成关键基因FZYs、LOGs、GAoxs和NCEDs的相对表达量，明确了褪黑素促进内源激素含量变化的原因，为褪黑素影响番茄形态建成提供进一步的佐证、为更进一步研究褪黑素调控根系形态建成的分子机理提供理论支持，并且为褪黑素的研究、利用和产品开发奠定了基础。主要结果如下： 1.本研究筛选出外源褪黑素促进番茄根系形态建成的最适浓度（10-30 μmol·L-1）。在最适浓度处理下，褪黑素处理与 CK相比，侧根数目、交叉数和根尖数分别提高了72.4%、45.6%和58.6%。同时，通过显微镜观测发现外源褪黑素促进根毛长度及密度增加以及促使根系组织细胞更加饱满、结构更加紧密。 2.外源褪黑素促进番茄根系生物量的积累以及根系活力的增强。在番茄幼苗期，最适浓度褪黑素处理与CK处理相比，根系鲜重、根体积以及根系活力分别提高了17.5%、27.2%和33.8%。 在番茄成苗时，褪黑素促进番茄根系生长的效果持续存在。最适浓度处理与CK处理相比，番茄根系鲜重、总根长分别提高了13.8%和20.1%，且根系总体茂密程度显著大于对照处理。 3.外源褪黑素通过正向调控根系发育相关基因表达促进番茄根系形态建成。一方面，与CK相比，最适浓度褪黑素对SlCDKA1、SlCYCA3;1、SlARF2、SlF3H 基因的表达量分别上调了2.1倍、2.2倍、3.4倍和3.2倍，从而促进了番茄侧根的发育。另一方面，最适浓度褪黑素对SlExt1、SlKT1基因的表达量分别上调了1.3倍和2.5倍，从而促进了番茄根毛的发育。 4.外源褪黑素通过调控内源激素含量促进番茄根系形态建成。外源褪黑素通过上调番茄根系中IAA合成基因（SlFZY1、SlFZY3）、CTK合成基因（SlLOG1、SlLOG6、SlLOG7、SlLOG8-1、SlLOG8-2）、GA 合成基因（SlGA2ox2、SlGA2ox3、SlGA2ox4、SlGA2ox5、SlGA3ox1）、ABA合成基因（SlNCED1、SlNCED2）的表达，提高了番茄根系中IAA、ZT、GA和ABA的含量。与CK相比，最适浓度褪黑素处理对IAA、ZT、GA 的含量分别提高了 1.5 倍、10.3 倍和 2.2 倍，进而促进了番茄根系形态的建成。 综上所述，在番茄幼苗期施用适宜浓度的褪黑素溶液（10-30 μmol·L-1）能有效促进番茄根系形态建成，增加侧根数和根毛长度。此外，外源褪黑素对番茄根系的促进作用持续存在，在番茄成苗时根系生物量积累和根系密度显著增加。进一步研究表明外源褪黑素通过上调侧根和根毛发育的相关基因表达量直接调控侧根和根毛的发育，同时外源褪黑素通过上调内源激素合成相关基因表达量影响内源激素含量，从而促进番茄根系形态建成。
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