Soybean is considered one of the most drought-sensitive crops, and ROS homeostasis can regulate drought tolerance in these plants. Understanding the mechanism of H2O2 homeostasis and its regulatory effect on drought stress is important for improving drought tolerance in soybean. We used different concentrations of polyethylene glycol (PEG) solutions to simulate the progression from weak drought stress (0.2%, 0.5%, and 1% PEG) to strong drought stress (5% PEG). We investigated the responses of the soybean plant phenotype, ROS level, injury severity, antioxidant system, etc., to different weak drought stresses and subsequent strong drought stresses. The results show that drought-treated plants accumulated H2O2 for signaling and exhibited drought tolerance under the following stronger drought stress, among which the 0.5% PEG treatment had the greatest effect. Under the optimal treatment, there was qualitatively describable H2O2 homeostasis, characterized by a consistent increasing amplitude in H2O2 content compared with CK. The H2O2 signal formed under the optimum treatment induced the capacity of the antioxidant system to remove excess H2O2 to form a primary H2O2 homeostasis. The primary H2O2 homeostasis further induced senior H2O2 homeostasis under the following strong drought and maximized the improvement of drought tolerance. These findings might suggest that gradual drought training could result in stepwise H2O2 homeostasis to continuously improve drought tolerance.
研究弱干旱胁迫下H2O2稳态调控大豆抗旱性的信号作用,为大豆抗旱栽培提供理论依据.以大豆科丰1号为材料,用0.5％和5％的PEG-6000模拟不同程度的干旱,测定干旱胁迫下大豆叶片中相对含水量、膜脂过氧化程度、活性氧水平、抗氧化酶活性以及抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环中抗氧化剂含量及相关酶活性.结果表明:干旱胁迫增加了大豆叶片中活性氧的含量,促进了叶片膜脂过氧化,降低了叶片相对含水量;弱干旱胁迫下叶片H2O2积累并在抗氧化酶和抗氧化剂的共同作用下形成持续的稳态,产生信号作用,诱导植株在更强干旱胁迫下抗氧化酶活性以及AsA含量的进一步提高,显著降低了丙二醛和H2O2含量,提高了抗旱性,维持了叶片相对含水量的稳定.该信号作用同时具备时效性,会随着弱胁迫时间的延长而减弱.
为探明花期高温对大豆结荚和产量的影响及其生理机制,以大豆品种濉科12为材料,于盛花期(R2)在大棚内进行连续3 d高温处理(9:00-16:00,45±2℃;16:00—次日9:00,自然环境温度),研究盛花期高温胁迫对大豆结荚状况、荚和荚柄内部解剖结构、荚的氧化胁迫和产量构成的影响.结果表明:盛花期高温对大豆叶片的影响是非延续性的且对后期的"源"没有影响,但会导致受高温影响的花后期形成荚的H2O2和MDA含量上升;部分荚的荚柄细胞崩溃呈丝状、荚壳维管束变稀疏,导致"流"不畅,籽粒内部细胞中空,减少"库"的数量,造成落荚,空瘪荚、缺粒荚增多,总粒数减少,粒重降低,产量下降;副花序可在一定程度上补偿高温带来的产量损失.因此盛花期高温对大豆"流"和"库"造成影响,最终导致减产.
[目的]本文旨在明确H2O2浸种和播期对低温胁迫下油菜光合作用、糖代谢及生长的影响。[方法]以‘南农油4号’为试验材料，采用盆栽试验，研究0.05% H2O2浸种和播期（B1：2017年10月5日，B2：2017年10月25日）对越冬期前后油菜生物量、光合作用及糖代谢相关指标的影响。[结果]低温降低了油菜光合能力，其中第1播期（B1）油菜光合能力下降程度大于第2播期（B2）。温度下降初期，B1油菜叶片糖代谢旺盛，各糖分含量均显著提高；随着温度降低，各糖分含量降低。B2油菜叶片糖代谢活动随温度降低减慢，各糖分含量下降。H2O2浸种降低了B1油菜光合能力及糖代谢水平，对生长表现为抑制效应，气温回升后期生物量积累减少12.2%；而对B2油菜光合能力具有促进作用，通过增强糖代谢相关酶活性及糖分含量使糖代谢活动更加旺盛，生长加快，气温回升后期生物量积累显著增加，增幅为44.1%。[结论] H2O2浸种处理对越冬期前后不同播期的油菜生长作用不同，对B1油菜生长表现为抑制效应；对B2油菜，通过增强越冬期光合作用及糖代谢水平促进生物量的积累，对油菜生长表现为促进作用。综上，生产上H2O2浸种技术可应用于晚播油菜。
H2O2浸种能够促进低温胁迫下油菜种子的物质代谢,为适应直播油菜不同播期生产需求,研究H2O2浸种对不同播期油菜生长发育的影响,提高晚直播油菜产量.2017年以南农油4号为材料,设置播期(早播10月5日,晚播10月25日)和0.05％的H2O2浸种两个因素,采用露天盆栽试验观察油菜在越冬期的光合特性及全生育期生长发育动态.结果表明:(1)晚播使油菜苗期延长而蕾薹期缩短,初花前可利用积温从1349.5℃·d减少至1095.5℃·d,导致油菜营养生长期干物质积累减少,而生殖生长期活动积温升高,相比早播的1042.5℃·d升高为1119.5℃·d.由于晚播生育期缩短,活动积温减少,干物质积累降低,最终显著减产8.3％.(2)H2O2浸种处理对早播油菜萌发出苗及地上部生物量无显著影响,但显著抑制了地下部生物量及光合能力,降低了越冬期干物质积累,继而影响后期产量形成,最终造成油菜显著减产,降幅为10.9％.(3)H2O2浸种处理促进了晚播油菜萌发出苗,增大叶面积,促进了油菜干物质积累使产量显著升高,增幅为15.7％.因此在油菜晚直播条件下,可通过H2O2浸种处理以提高产量.
