耕作栽培与生理生化 | 水分胁迫和间作对马铃薯产量、软腐病发病率和 ASA-GSH 循环的协同影响
耕作栽培与生理生化 | 水分胁迫和间作对马铃薯产量、软腐病发病率和 ASA-GSH 循环的协同影响
摘要:为理解土壤水分胁迫和间作对马铃薯抗坏血酸-谷胱甘肽(ascorbate-glutathione, ASA-GSH)循环和产量的协同影响,以玉米与马铃薯间作为研究对象,设置不同的土壤含水量40%和70%,测量了马铃薯产量、软腐病发病率以及植株ASA-GSH循环抗氧化物质含量和酶活性。结果表明:(1)40%土壤含水量时,间作马铃薯株高显著大于单作马铃薯,但70%土壤含水量时,两者无显著差异;土壤含水量由40%增加至70%,显著降低了间作马铃薯株高,未显著影响单作马铃薯株高。(2)40%土壤含水量时,单作马铃薯和间作马铃薯软腐病发病率均为0;70%土壤含水量时,间作马铃薯软腐病发病率依然为0,单作马铃薯软腐病发病率为49.6%。(3)40%土壤含水量时,间作马铃薯产量显著低于单作马铃薯;70%土壤含水量时,间作马铃薯的产量显著大于单作马铃薯;土壤含水量由40%增加至70%后,单作马铃薯的产量显著降低,而间作马铃薯产量显著提高。(4)40%土壤含水量时,玉米的种间相对关系指数(interspecific relative interaction index, IRII)为正值,马铃薯的IRII为负值;70%土壤含水量时,玉米和马铃薯的IRII均为正值。(5)40%土壤含水量时,间作马铃薯ASA和GSH含量、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase, APX)和谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase, GR)活性均显著高于单作马铃薯;70%土壤含水量时,间作马铃薯ASA和GSH含量与单作马铃薯无显著差异,但间作马铃薯APX、GR活性显著低于单作马铃薯;土壤含水量由40%增加至70%后,单作马铃薯ASA和GSH含量无显著变化,但APX和GR活性显著提高;间作马铃薯ASA和GSH含量、APX和GR活性均显著降低。综上,40%土壤含水量时,间作马铃薯相对单作马铃薯受到了干旱胁迫并表现出全系统防御,即ASA和GSH含量、APX和GR活性均显著提高;70%土壤含水量时,单作马铃薯相对间作马铃薯受到了涝胁迫并主要依赖酶系统防御,即APX和GR等酶活性提高,但ASA和GSH等抗氧化物质含量无变化。本研究结果可明确水分胁迫和间作系统对马铃薯ASA-GSH循环的协同影响,有助于通过水分管理和种植模式激活作物内在抗逆潜能,以指导生产实践抗旱防涝。