摘要
【目的】盐碱和干旱是新疆最普遍的自然灾害，影响作物的生长和产量形成，随着全球气候变化和农田灌溉方式的影响，预计未来干旱和盐碱胁迫的发生程度会继续加强。油莎豆作为新型经济作物，具有较强的抗逆性，是沙化土地改良、防风固沙的先锋作物，在新疆极具开发价值。褪黑素是一种具有调节植物生长发育、增强植物抗逆功能的植物激素，因而研究褪黑素对盐、旱胁迫下油莎豆的缓解效应和调控机制，对新疆干旱区盐渍化土地的开发利用和实现油莎豆高产稳产有着重要意义。 【方法】 （1）通过种子发芽实验，研究在盐、干旱和盐旱复合胁迫下，褪黑素的不同浓度如何影响种子的萌发和幼苗的生长，明确盐旱胁迫下不同浓度褪黑素对油莎豆种子萌发特性的影响，并筛选最佳浓度。 （2）通过盆栽试验，设置CK(空白)、S(盐)、D(干旱)、SD(盐旱)、CKM(空白+褪黑素)、SM(盐+褪黑素)、DM(干旱+褪黑素)、SDM(盐+旱+褪黑素)共8个处理，测定油莎豆农艺性状、光合生理特性、抗逆代谢生理、离子吸收分配等各项指标，综合评价褪黑素对盐旱胁迫下油莎豆耐盐抗旱性的影响，揭示褪黑素对盐旱逆境胁迫下油莎豆的缓解作用及调控机制。 【结果和结论】 （1）褪黑素对盐、旱及复合胁迫下油莎豆种子萌发的影响表现为高浓度抑制生长，而低浓度促进生长，其中以150μM的缓解效果最佳。具体表现为发芽势(GP)、发芽率(GR)、发芽指数(GI)、活力指数(VI)、胚根长、胚芽长、生物量的积累与胁迫相比均有增加，其中盐、旱、盐旱复合胁迫下150μM褪黑素处理下的的植株鲜重分别比不施加褪黑素的处理显著增加了72.02%、90.42%、33.33%。 （2）盐、旱及复合胁迫严重抑制了油莎豆的生长发育、根系形态建成、生物量及产量构成。在生育时期之间表现为：结豆期＞分蘖期＞成熟期，处理间表现为：旱胁迫＞盐旱复合胁迫＞盐胁迫。外源喷施150μM褪黑素后能够显著提高胁迫条件下油莎豆的株高、叶片数、分蘖数、叶面积、干重、鲜重、总根长、根表面积、根体积、每丛块茎数、每丛块茎重和千粒重。 （3）盐、旱及盐旱复合胁迫均会使得油莎豆光合能力下降，分蘖期光合速率(Pn)分别显著降低了62.31%、57.66%、58.49%；结豆期S、D、SD处理下Chla和Chlb分别显著降低了23.26%、23.50%、26.56%和44.49%、51.60%、51.99%；电子传递能力和PSⅡ初始光能转化效率受到抑制，成熟期S、D、SD处理下Fv/Fm分别显著降低了32.49%、8.93%、25.57%；外源施用150μM褪黑素后显著提高了油莎豆叶片气体交换参数(Pn、Tr、Gs、Ci)，增加了光合色素的含量(Chla、Chlb、Car)，调节叶绿素荧光参数(F0、Fm、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qN、qP、Y(NO)、Y(NPQ))。 （4）盐、旱和盐旱复合胁迫对油莎豆植株造成了严重的氧化损伤，细胞渗透调节平衡遭到破坏，ROS大量积累，结豆期S、D、SD处理下MDA含量分别显著增加了31.43%、50.38%、43.58%，细胞膜脂质过氧化作用增强，抗氧化酶系统活力下降，从而影响了油莎豆的生长。150μM褪黑素能够显著提高叶片相对含水量，减少电解质外渗，提高渗透调节物质含量(MDA、SS、SP)，减少植株体内ROS含量(MDA、H2O2、O2·-)，结豆期与S、D、SD相比SM、DM、SDM处理下MDA含量分别降低了12.56%、11.60%、14.43%，提高抗氧化酶活性(SOD、CAT)，保护了植物细胞膜系统，提高了油莎豆对盐旱胁迫的适应性。 （5）盐、旱及盐旱复合胁迫下油莎豆植株体内Na+含量显著增加，盐胁迫下油莎豆Na+在根系大量积累，各生育时期根系中Na+分别显著增加了132.79%、142.60%、294.46%；干旱胁迫下Na+则大量积累在叶片中，各生育时期叶片中Na+分别显著增加了87.63%、26.71%、45.05%，这是油莎豆抵抗逆境胁迫的措施之一，而植株体内则有较低含量的K+、Ca2+、Mg2+。外源喷施褪黑素则能够调节油莎豆体内Na+、K+、Ca2+、Mg2+的吸收与分布，缓解胁迫下油莎豆体内离子失衡状态，进而提高油莎豆的耐盐抗旱性，保证植株在盐旱胁迫下能够正常生长发育。 综上，盐、旱胁迫显著抑制了油莎豆种子萌发和植株生长发育进程，盐旱复合胁迫则会加重胁迫程度。150μM褪黑素浸种能够显著缓解盐、旱、盐旱复合胁迫对油莎豆种子萌发的影响。叶喷150μM褪黑素能够缓解油莎豆因遭受盐旱胁迫而对生长发育进程、产量构成、光合系统、生理代谢系统及离子平衡系统所产生的影响，提高油莎豆植株对盐旱胁迫的适应性，为新疆地区优质、稳产的油莎豆栽培提供理论基础和技术支持。
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