苗期喷施外源物质对迟播油菜越冬期抗寒性及产量的调控效应
杨书婷, 何盛浩, 赵碧云, 贺嘉, 刘晶, 杨梦瑶, 陈爱武, 王晶, 赵杰, 蒯婕, 汪波, 徐正华, 周广生
作物学报
2025, 51 ( 10):
2788-2804.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2025.55002
稻-稻-油是长江流域主要种植模式之一, 但晚稻、再生稻与油菜茬口矛盾突出, 导致油菜播种期推迟。迟播条件下, 油菜常因冬前有效积温下降、叶片数少、干物质积累量不足、抗倒伏能力下降, 导致籽粒产量低而不稳。喷施外源物质是一种快速高效、省工节本的调控技术, 可以提高油菜的抗倒伏性及产量。本研究以华油杂137为试验材料, 于苗期分别喷施5种不同浓度的外源物质: 0.5、1.0、1.5 mg L-1的三十烷醇(A1、A2、A3), 10、20、40 mg L-1的赤霉素(B1、B2、B3), 10、20、30 mg L-1的复硝酚钠(C1、C2、C3), 10、20、30 mg L-1的6-苄基腺嘌呤(D1、D2、D3)及12.5、25、50 mg L-1的烯效唑(E1、E2、E3), 以清水处理(CK)作为对照, 研究苗期喷施外源物质对迟播油菜抗寒性及产量的影响。结果表明: (1) 综合2年的产量、农艺性状及抗寒相关指标等得出, 对迟播油菜抗寒性、抗倒伏能力及产量具有显著促进作用的外源物质及浓度为: 30 mg L-1的复硝酚钠、30 mg L-1的6-苄基腺嘌呤、40 mg L-1的赤霉素和1.0 mg L-1的三十烷醇。与对照相比, 30 mg L-1的复硝酚钠处理的2年产量均最高, 分别比CK增产14.4%、12.9%。30 mg L-1的复硝酚钠、30 mg L-1的6-苄基腺嘌呤和40 mg L-1的赤霉素处理均可显著提高迟播油菜苗期、蕾薹期、花期的单株叶面积, 增加各生育期的干物质积累量。(2) 1.0 mg L-1的三十烷醇和30 mg L-1的6-苄基腺嘌呤处理显著增加了茎秆抗折力, 降低了倒伏角度, 提高了迟播油菜的抗倒伏能力。(3) 1.0 mg L-1的三十烷醇、40 mg L-1的赤霉素、30 mg L-1的复硝酚钠处理可显著增加越冬期油菜叶片中可溶性糖含量, 提高抗氧化酶活性, 减少活性氧积累和丙二醛含量, 提高越冬期的抗寒性。本研究可为长江流域迟播油菜抗逆稳产提供技术支撑。
外源物质
Exogenous substances | 处理
Treatment | 浓度
Concentration (mg L-1) | | 清水 Water | CK | — | | 三十烷醇 TA | A1 | 0.5 | | A2 | 1.0 | | A3 | 1.5 | | 赤霉素 GA3 | B1 | 10.0 | | B2 | 20.0 | | B3 | 40.0 | | 复硝酚钠 CSN | C1 | 10.0 | | C2 | 20.0 | | C3 | 30.0 | | 6-苄基腺嘌呤 6-BA | D1 | 10.0 | | D2 | 20.0 | | D3 | 30.0 | | 烯效唑 S3307 | E1 | 12.5 | | E2 | 25.0 | | E3 | 50.0 |
View table in article
表1
外源物质处理
正文中引用本图/表的段落
稻-稻-油是长江流域主要种植模式之一, 但晚稻、再生稻与油菜茬口矛盾突出, 导致油菜播种期推迟。迟播条件下, 油菜常因冬前有效积温下降、叶片数少、干物质积累量不足、抗倒伏能力下降, 导致籽粒产量低而不稳。喷施外源物质是一种快速高效、省工节本的调控技术, 可以提高油菜的抗倒伏性及产量。本研究以华油杂137为试验材料, 于苗期分别喷施5种不同浓度的外源物质: 0.5、1.0、1.5 mg L-1的三十烷醇(A1、A2、A3), 10、20、40 mg L-1的赤霉素(B1、B2、B3), 10、20、30 mg L-1的复硝酚钠(C1、C2、C3), 10、20、30 mg L-1的6-苄基腺嘌呤(D1、D2、D3)及12.5、25、50 mg L-1的烯效唑(E1、E2、E3), 以清水处理(CK)作为对照, 研究苗期喷施外源物质对迟播油菜抗寒性及产量的影响。结果表明: (1) 综合2年的产量、农艺性状及抗寒相关指标等得出, 对迟播油菜抗寒性、抗倒伏能力及产量具有显著促进作用的外源物质及浓度为: 30 mg L-1的复硝酚钠、30 mg L-1的6-苄基腺嘌呤、40 mg L-1的赤霉素和1.0 mg L-1的三十烷醇。与对照相比, 30 mg L-1的复硝酚钠处理的2年产量均最高, 分别比CK增产14.4%、12.9%。30 mg L-1的复硝酚钠、30 mg L-1的6-苄基腺嘌呤和40 mg L-1的赤霉素处理均可显著提高迟播油菜苗期、蕾薹期、花期的单株叶面积, 增加各生育期的干物质积累量。(2) 1.0 mg L-1的三十烷醇和30 mg L-1的6-苄基腺嘌呤处理显著增加了茎秆抗折力, 降低了倒伏角度, 提高了迟播油菜的抗倒伏能力。(3) 1.0 mg L-1的三十烷醇、40 mg L-1的赤霉素、30 mg L-1的复硝酚钠处理可显著增加越冬期油菜叶片中可溶性糖含量, 提高抗氧化酶活性, 减少活性氧积累和丙二醛含量, 提高越冬期的抗寒性。本研究可为长江流域迟播油菜抗逆稳产提供技术支撑。
试验采用随机区组设计, 设置16个处理, 3次重复, 共计48个小区, 小区面积为8 m2 (2 m×4 m)。选用华油杂137于10月26日采用直播方式播种, 行距为25 cm, 密度为75×104株 hm-2, 以600 kg hm-2复合肥(N∶P2O5∶K2O=15%∶15%∶15%)和7.5 kg hm-2 硼肥做基肥, 三叶期追施112.5 kg hm-2尿素(46% 氮)。苗期(4叶期)分别喷施5种外源物质, 在实验室前期大量外源物质筛选的基础上, 每种外源物质设置3种浓度, 以喷施等量清水作为对照(CK), 具体处理及调节物质浓度见表1。喷量为750 L hm-2, 喷施状态以叶片表面形成水滴而不掉落为准。喷施时采用塑料板遮挡相邻其他处理, 以保证喷施浓度的准确性。2023年于4月30日收获, 2024年于4月29日收获, 其他田间管理同常规。
缩写和处理同表1。不同小写字母表示处理在0.05水平下差异显著。*表示P < 0.05, **表示P < 0.01, NS表示无显著差异。
缩写和处理同表1。不同小写字母表示处理在0.05水平下差异显著。*表示P < 0.05, **表示P < 0.01, NS表示无显著差异。
处理同表1。不同小写字母表示处理在0.05水平下差异显著。图 a~d是苗期喷施外源物质对迟播油菜2022-2023年苗期(a)、蕾薹期(b)、花期(c)和成熟期(d)干物质积累的影响; 图 e~h是苗期喷施外源物质对迟播油菜2023-2024年苗期(e)、蕾薹期(f)、花期(g)和成熟期(h)干物质积累的影响。
处理同表1。不同小写字母表示处理在0.05水平下差异显著。图a~c是苗期喷施外源物质对迟播油菜2022-2023年苗期(a)、蕾薹期(b)和花期(c)单株叶面积的影响; 图 d~f分别是苗期喷施外源物质对迟播油菜2023-2024年苗期(d)、蕾薹期(e)和花期(f)单株叶面积的影响。
处理同表1。不同小写字母表示处理在0.05水平下差异显著。
处理同表1。不同小写字母表示处理在0.05水平下差异显著。
处理同表1。不同小写字母表示处理在0.05水平下差异显著。
缩写和处理同表1。不同小写字母表示处理在0.05水平下差异显著。*表示P < 0.05, **表示P < 0.01, NS表示无显著差异。
由表5可知, 本次分析提取到的前6个主成分能够反映外源物质处理后迟播油菜生长发育92.1%的信息, 可用这6个主成分代替本研究中的28个指标对不同外源物质处理后迟播油菜的生长发育情况进行评价和判断。产量、苗期干物质积累量、花期干物质积累量、成熟期干物质积累量、蕾薹期单株叶面积和叶面积指数、花期单株叶面积和叶面积指数在第1主成分上有较高的载荷, 表示其与第1主成分有较高的相关性; 上部倒伏指数在第2主成分上有较高的载荷, 表示其与第2主成分有较高的相关性。其余主成分载荷值较高的有第3主成分上的可溶性糖, 第4主成分上的倒伏角度, 第5主成分上的H2O2和第6主成分上的MDA。前2个主成分涵盖了大部分指标的载荷, 由成分载荷图(图8)能更清楚地看出前2个主成分中指标的分布情况。
处理同表1。F1~F6: 第1~6主成分得分; R1~R6: 评价指标1~6对评价等级的隶属度。
冬前形成壮苗是提高迟播油菜抗寒性及产量的关键。壮苗可为植株提供充足的养分储备, 减轻冻害对植株的损伤, 同时使油菜在春季能够更快地返青复壮, 为高产奠定基础[26-27,13]。前人研究表明, 低温胁迫下喷施外源物质可增加小麦[28]、玉米[29]、大豆[30]等作物体内抗氧化酶的活性, 降解和清除寒冷环境产生的过多活性氧, 保护膜系统的完整性, 减轻寒冷伤害。本研究发现, 迟播油菜苗期分别喷施1.0 mg L-1的三十烷醇、40 mg L-1的赤霉素、30 mg L-1的复硝酚钠可提高叶片中CAT、SOD、POD和APX的活性, 迅速清除体内的H2O2、O2?和MDA来减轻膜损伤。渗透调节是植物面对逆境的一种重要调节方式[30]。在非生物胁迫下, 可溶性糖作为渗透调节物质能够稳定膜系统, 防止细胞膜的氧化损伤[31]。本研究表明, 苗期喷施1.0 mg L-1的三十烷醇、40 mg L-1的赤霉素、30 mg L-1的复硝酚钠、30 mg L-1的6-苄基腺嘌呤、50 mg L-1的烯效唑, 越冬期叶片中可溶性糖的含量均显著高于对照。这是因为低温胁迫下, 植物需要消耗较多的糖类和其他能源来合成氨基酸、脂质等物质, 促进细胞膜的流动和结构重组, 从而提高其抗寒性[32-33]。因此, 喷施适宜浓度的外源物质后, 可溶性糖的增加可以防止细胞膜损伤, 增强迟播油菜越冬期的抗寒性[34]。
植物内源激素能够调节植物体生长发育并参与逆境的响应[35]。对玉米和小麦的研究发现, 喷施外源物质可通过上调体内GA3、IAA水平提高其耐寒性[34,36]。本研究表明, 苗期分别喷施1.0 mg L-1的三十烷醇、50 mg L-1的烯效唑, 显著增加了越冬期油菜叶片中内源GA3和IAA含量。因此, 苗期喷施适宜浓度的三十烷醇和烯效唑可能通过增加体内GA3及IAA含量提高了迟播油菜的抗寒性, 同时冬季植株田间冻害表现情况与此研究结果一致。前人研究发现, 细胞分裂素水平的增加会诱导作物对低温胁迫的耐受性[37-38]。番茄叶面喷施胺鲜脂可以调节CTK合成和分解基因的表达, 促进CTK积累以稳定叶绿体结构, 减轻氧化损伤, 提高番茄对低温的抵抗力[39]。本研究表明, 苗期分别喷施1.0 mg L-1的三十烷醇、30 mg L-1的复硝酚钠、30 mg L-1的6-苄基腺嘌呤、12.5 mg L-1的烯效唑、50 mg L-1的烯效唑可显著增加油菜叶片中CTK含量。主成分分析结果表明, CTK、GA3含量与H2O2、O2?、MDA含量均呈负相关, 与抗氧化酶活性呈正相关, 表明内源CTK、GA3含量在减轻迟播油菜越冬期氧化损伤中起正向调控作用。因此, 苗期喷施适宜浓度的外源物质可能通过调节内源激素水平, 减轻膜脂过氧化作用, 提高迟播油菜的抗寒性。本研究中, 相同浓度的外源物质处理后油菜体内GA3、CTK、IAA的含量变化并不一致, 原因可能是外源物质处理后油菜体内的激素响应是动态变化的, 并且不同激素之间存在复杂的互作关系[40-41]。
本文的其它图/表
|
