模拟酸雨对番茄光合作用和病害发生的影响及油菜素内酯对其缓解效应

[目的]在全球气候变化大背景下,酸雨沉降日益加剧,严重影响蔬菜等农作物的产量、品质和抗性.油菜素内酯(brassinosteroid,BR)是一类植物体中广泛存在的植物激素,具有广谱调控植物抗性的作用.研究外源油菜素内酯对模拟酸雨环境下蔬菜作物光合作用和病害发生的影响,明确其对酸雨条件下蔬菜危害的缓解效应,对蔬菜作物安全生产提供指导.[方法]本研究以番茄(Solanum lycopersium L.)'合作903'为材料,在模拟酸雨(模拟酸雨1(simulated acid rain 1,SiAR1):NH4NO3(1.3 g·L-1)、MgSO4·7H2O(3.1 g·L-1)、Na2SO4(2.5 g·L-1)、KHCO3(1.3 g·L-1)、CaCl2·2H2O(3.1 g·L-1),用1 N H2SO4调节pH至3.0;模拟酸雨2(SiAR2):杭州地区春季收集的雨水,pH调至3.0)和对照(喷施dH2O)条件下研究酸雨对番茄叶片光合作用和Pseudomonas syringae pv.tomato DC3000(Pst DC3000)引发的细菌性叶斑病发生的影响,其次在模拟酸雨和对照条件下对番茄叶片外源施用BR,研究外源施用BR对番茄叶片的光合特性和细菌性叶斑病发生的缓解作用,为了研究BR缓解作用的内在机制,测定番茄叶片光合作用关键基因FBPase、SBPase、rbcS和抗病基因PR1、NPR1的表达以及抗氧化酶的活性.[结果]模拟酸雨导致番茄叶片净光合作用速率(Pn)、光系统Ⅱ实际光化学效率(ΦPSII)及光化学淬灭系数(qP)显著下降;模拟酸雨削弱了番茄对Pst DC3000的抗性,导致细菌性叶斑病发病率上升和菌落数显著增加.外源施用BR提高酸雨和对照条件下番茄叶片的光合作用,并有效增强了酸雨条件下番茄对Pst DC3000的抗性,使酸雨条件下叶片菌落数下降,光系统Ⅱ实际光化学效率提高.探究BR缓解效应的内在机制发现,外源施用BR显著提高了番茄叶片光合作用关键基因FBPase、SBPase、rbcS和抗病基因PR1、NPR1等的表达,降低了膜脂质过氧化物丙二醛(MDA)的含量,并增加了愈创木酚过氧化物酶(G-POD)和过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶的活性,从而缓解模拟酸雨对番茄光合和抗病性的抑制作用.[结论]外源施用BR能够显著提高番茄内源光合相关基因和抗病基因的表达及抗氧化酶的活性,有效促进酸