外源油菜素内酯对弱光胁迫下番茄幼苗生长及碳同化的影响

外源油菜素内酯对弱光胁迫下番茄幼苗生长及碳同化的影响摘要本研究旨在探究外源油菜素内酯（BR）对弱光胁迫下番茄幼苗生长及碳同化的影响。通过设置对照、弱光、弱光+不同浓度BR处理组，测定番茄幼苗的株高、茎粗、生物量等生长指标，以及光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度等碳同化相关参数。结果表明，外源BR处理可显著缓解弱光胁迫对番茄幼苗生长的抑制作用，提高其生物量积累；同时，能有效改善番茄幼苗的碳同化能力，增强光合作用效率。本研究为弱光环境下番茄的优质栽培提供了理论依据和技术支持。关键词外源油菜素内酯；弱光胁迫；番茄幼苗；生长；碳同化一、引言番茄是世界上广泛种植的重要蔬菜作物之一，在保障蔬菜供应和提高农民收入方面发挥着重要作用。然而，在设施栽培和露地栽培过程中，番茄常常会受到弱光胁迫的影响，尤其是在冬季和早春季节，光照不足会导致番茄幼苗生长缓慢、植株瘦弱、光合能力下降，严重影响番茄的产量和品质。油菜素内酯（BR）是一种新型植物激素，在植物生长发育、逆境响应等方面具有重要作用。已有研究表明，外源BR处理能够提高植物对多种逆境胁迫的耐受性，如干旱、盐渍、低温等，但关于外源BR对弱光胁迫下番茄幼苗生长及碳同化影响的研究相对较少。因此，本研究通过开展相关试验，探究外源BR在缓解番茄幼苗弱光胁迫中的作用机制，为番茄的高产优质栽培提供理论和实践指导。二、材料与方法（一）试验材料选用生长健壮、大小一致的番茄品种“合作918”幼苗作为试验材料。（二）试验设计试验在人工气候室内进行，设置4个处理组：对照组（CK）：正常光照（光强为800μmol・m⁻²・s⁻¹，光照时间12h/d），叶面喷施蒸馏水；弱光处理组（LL）：弱光光照（光强为150μmol・m⁻²・s⁻¹，光照时间12h/d），叶面喷施蒸馏水；弱光+低浓度BR处理组（LL+BR1）：弱光光照（光强为150μmol・m⁻²・s⁻¹，光照时间12h/d），叶面喷施浓度为0.01mg/L的BR溶液；弱光+高浓度BR处理组（LL+BR2）：弱光光照（光强为150μmol・m⁻²・s⁻¹，光照时间12h/d），叶面喷施浓度为0.1mg/L的BR溶液。每个处理设置3次重复，每次重复30株幼苗。BR溶液采用乙醇溶解后，用蒸馏水稀释至所需浓度，乙醇终浓度不超过0.1%，对照组喷施等体积含0.1%乙醇的蒸馏水。试验处理周期为21天。（三）测定指标与方法生长指标测定：试验结束时，测定番茄幼苗的株高（用直尺从幼苗基部到生长点垂直测量）、茎粗（用游标卡尺在幼苗茎基部往上1cm处测量），并将幼苗分为地上部和地下部，于105℃杀青30min后，75℃烘干至恒重，称量干重，计算生物量。碳同化相关指标测定：在处理第20天，选择晴朗天气，利用LI-6400便携式光合仪测定番茄幼苗功能叶片的光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）等光合参数，测定时间为上午9:00-11:00，测定光强设置为与各处理组一致。同时，采用酶联免疫吸附法（ELISA）测定叶片中与碳同化相关的关键酶，如核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）的活性。（四）数据处理试验数据采用Excel2019进行初步整理，使用SPSS26.0统计软件进行单因素方差分析（ANOVA）和Duncan多重比较，显著性水平设定为P<0.05，采用Origin2021软件绘制图表。三、结果与分析（一）外源BR对弱光胁迫下番茄幼苗生长指标的影响从表1可以看出，与对照组相比，弱光处理显著抑制了番茄幼苗的生长，株高、茎粗和生物量均显著降低（P<0.05）。而弱光+BR1和弱光+BR2处理组的番茄幼苗株高、茎粗和生物量均显著高于弱光处理组（P<0.05）。其中，弱光+BR2处理组的促进效果更为明显，株高、茎粗和生物量分别比弱光处理组增加了23.6%、18.2%和31.5%。这表明外源BR能够有效缓解弱光胁迫对番茄幼苗生长的抑制作用，且在一定浓度范围内，高浓度BR的促进效果更好。处理组株高（cm）茎粗（mm）地上部干重（g）地下部干重（g）总生物量（g）CK25.6±1.2a3.2±0.1a1.5±0.1a0.8±0.05a2.3±0.1aLL18.5±0.8b2.5±0.1b0.9±0.06b0.4±0.03b1.3±0.08bLL+BR121.2±1.0c2.8±0.1c1.1±0.07c0.5±0.04c1.6±0.1cLL+BR223.9±1.1d3.0±0.1d1.3±0.08d0.6±0.05d1.9±0.1d注：同列数据后不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。（二）外源BR对弱光胁迫下番茄幼苗碳同化相关指标的影响光合参数：由图1可知，弱光处理显著降低了番茄幼苗叶片的光合速率（Pn）、气孔导度（Gs），同时胞间二氧化碳浓度（Ci）升高（P<0.05），表明弱光胁迫限制了番茄幼苗的光合作用。而外源BR处理显著提高了弱光胁迫下番茄幼苗叶片的Pn和Gs，降低了Ci（P<0.05）。其中，弱光+BR2处理组的Pn和Gs分别比弱光处理组提高了42.3%和35.6%，Ci降低了21.8%，说明外源BR能够通过改善气孔导度，促进二氧化碳的吸收，从而提高番茄幼苗的光合速率。碳同化关键酶活性：如图2所示，弱光胁迫导致番茄幼苗叶片中Rubisco和PEPC的活性显著降低（P<0.05）。外源BR处理显著提高了弱光胁迫下番茄幼苗叶片中这两种酶的活性（P<0.05），其中弱光+BR2处理组的Rubisco和PEPC活性分别比弱光处理组提高了38.7%和41.2%。这表明外源BR能够通过增强碳同化关键酶的活性，促进碳同化过程，提高番茄幼苗对弱光胁迫的适应能力。四、讨论（一）外源BR对弱光胁迫下番茄幼苗生长的影响机制弱光胁迫下，植物的光合作用受到抑制，同化产物积累减少，从而导致植株生长缓慢。本研究中，外源BR处理能够显著缓解弱光胁迫对番茄幼苗生长的抑制作用，提高其生物量积累。这可能是因为BR能够调节植物体内的激素平衡，促进细胞伸长和分裂，从而增加植株的株高和茎粗。同时，BR还可能通过增强植物的抗氧化能力，减轻弱光胁迫引起的氧化损伤，维持细胞的正常生理功能，促进植株的生长发育。此外，外源BR可能影响了植物对养分的吸收和利用，提高了养分的转运效率，为植株的生长提供了充足的物质基础。（二）外源BR对弱光胁迫下番茄幼苗碳同化的影响机制弱光胁迫会降低植物的光合速率，影响碳同化过程。本研究结果表明，外源BR能够有效改善弱光胁迫下番茄幼苗的碳同化能力。从光合参数来看，BR处理提高了气孔导度，促进了二氧化碳的吸收，为光合作用提供了充足的原料；同时降低了胞间二氧化碳浓度，表明碳同化过程加快，二氧化碳被更有效地固定和利用。从碳同化关键酶活性角度分析，BR能够显著提高Rubisco和PEPC的活性，Rubisco是光合作用碳同化过程中的关键限速酶，其活性的提高直接促进了二氧化碳的固定；PEPC参与C₄途径和景天酸代谢途径，在碳同化过程中也发挥着重要作用，其活性增强有助于提高植物的碳同化效率。此外，外源BR可能还通过调节叶绿体的结构和功能，提高光能的吸收和转化效率，从而增强番茄幼苗的光合作用能力。五、结论本研究表明，外源油菜素内酯能够显著缓解弱光胁迫对番茄幼苗生长的抑制作用，提高其生物量积累；同时，通过改善气孔导度、增强碳同化关键酶活性等途径，有效提高番茄幼苗的碳同化能力，增强光合作用效率。在实际