大豆种植区域分布广泛,整个生长发育阶段都与降雨量有着密切的关系,最终产量的高低受降雨量的影响极为明显。由于作物自身的生长具有一定的生长模式,不同生育期对水分的要求也不尽相同,导致干旱对作物生长的影响会根据时期的不同而产生一定的差异,进而影响大豆的产量及品质。本试验于2016-2017 年在东北农业大学校内玻璃防雨棚内开展,以黑农44(抗旱型品种)和黑农65(敏感型品种)为试验材料,采用EM-50 监测土壤水分,在初花期开始进行干旱处理及旱后不同时间的复水处理。系统的研究了干旱胁迫及复水对活性氧清除系统以及对其产量和品质的影响,主要包括大豆叶片膜脂过氧化程度、超氧阴离子含量、过氧化氢含量、渗透调节物质、保护酶活性、抗坏血酸-谷胱甘肽循环和抗氧化能力对干旱胁迫的响应规律,以及复水后的响应变化,旨在干旱环境条件下减轻干旱对大豆的伤害程度,为大豆的抗旱栽培及育种方面提供理论依据与指导意义。主要结果如下:
(1)土壤干旱胁迫使大豆叶片丙二醛、超氧阴离子含量增加,H2O2 含量呈先升高后降低的变化趋势,当土壤含水率为15.5%时,相对增加率明显增加,敏感型品种HN65 高于耐旱型品种HN44;复水后HN44 丙二醛含量恢复至对照水平,H2O2 含量复水14 d 后恢复至对照水平。
(2)土壤干旱胁迫使大豆叶片脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量呈升高趋势,当土壤含水率为15.5%时,相对增加率明显增加,耐旱型品种HN44 渗透调节能力显著高于敏感型品种HN65。复水后,脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量仍呈上升趋势。
(3)土壤干旱胁迫使大豆叶片保护酶活性呈先升高后降低的变化趋势,当土壤含水率为15.5%时,相对增加率明显增加,耐旱型品种HN44 保护酶活性高于敏感型品种HN65。复水后保护酶活性降低。
(4)土壤干旱胁迫使大豆叶片ASA-GSH 循环中抗氧化物质含量和抗氧化酶活性升高明显,当土壤含水率为15.5%时,相对增加率明显增加。耐旱型品种HN44 抗氧化物质含量和抗氧化酶活性显著高于敏感型品种HN65。复水后,ASA、DHA、GSH 含量,APX、GR、MDHAR、DHAR 活性呈升高趋势,GSSG 含量下降至对照以下。
(5)土壤干旱胁迫使大豆叶片的总抗氧化能力升高,当土壤含水率为15.5%时,相对增加率明显增加,耐旱型品种HN44 总抗氧化能力显著高于敏感型品种HN65,复水后,两品种的总抗氧化能力呈上升趋势。
(6)土壤含水率与MDA 含量、超氧阴离子含量、渗透调节物质含量、抗氧化物质含量、抗氧化酶活性呈指数方程形式,方程拟合效果较好。
(7)随土壤干旱程度加重,大豆植株有效荚数、每荚粒数、百粒重、单株粒重减少,品质下降;当土壤含水率为15.5%时,大豆产量降低显著,且耐旱型品种HN44 降低幅度明显小于敏感型品种HN65。
(8)PEG 模拟干旱条件下,大豆叶片渗透调节能力、保护酶活性随水势降低和胁迫时间的延长呈升高趋势,总抗氧化能力呈上升趋势,且耐旱型品种HN44 明显高于敏感型品种HN65。
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