褪黑素对干旱胁迫下柑橘幼苗生理特性的影响及应用

本发明涉及柑橘培育治理领域，具体涉及褪黑素对干旱胁迫下柑橘幼苗生理特性的影响及应用。

背景技术：

1、在干旱胁迫下，柑橘幼苗在干旱环境中，土壤水分供应不足，植株无法从土壤中获取足够的水分来维持正常的生理代谢。叶片相对含水量(rwc)会随着干旱胁迫程度的加深而逐渐降低。例如，轻度干旱胁迫下，叶片相对含水量可能从正常的80％-90％下降到70％左右；在重度干旱胁迫时，可能会降低到50％甚至更低。这是因为水分的散失速度大于吸收速度，细胞内的水分逐渐减少，导致叶片出现萎蔫现象，影响叶片的正常生理功能，如光合作用和呼吸作用等。干旱胁迫下，柑橘幼苗的水势会显著下降。正常情况下，柑橘幼苗叶片的水势可能在-0.2～-0.5mpa之间，而在干旱胁迫时，水势可能降低到-1.0mpa甚至更低。水势的降低使得植物从土壤中吸收水分变得更加困难，因为土壤与植物之间的水势差减小，水分的驱动力减弱。

2、干旱胁迫还会影响柑橘幼苗光合色素(叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)的含量。轻度干旱时，叶绿素含量可能会有小幅度的增加，这可能是植物对干旱胁迫的一种适应性反应，通过增加叶绿素含量来提高对光能的捕获能力。但随着干旱胁迫程度的加深，叶绿素含量会逐渐降低。例如，在重度干旱胁迫下，叶绿素a和叶绿素b的含量可能比正常情况下降30％～50％。类胡萝卜素含量也会发生类似的变化，类胡萝卜素除了参与光能的捕获外，还具有保护光合机构免受过剩光能伤害的功能。

3、干旱胁迫会导致柑橘幼苗体内活性氧(如超氧阴离子自由基、过氧化氢等)的产生增加。为了清除这些活性氧，植物体内的抗氧化酶系统会被激活。例如，超氧化物歧化酶(sod)、过氧化物酶(pod)和过氧化氢酶(cat)的活性会发生变化。在干旱胁迫初期，sod活性可能会迅速增加，将超氧阴离子自由基转化为过氧化氢，然后pod和cat活性增加，将过氧化氢分解为水和氧气。正常情况下，sod活性可能为100～200u/g fw，干旱胁迫时可能增加到300～500u/g fw；pod活性从正常的50～100u/g fw可能增加到200～300u/g fw；cat活性从正常的10～20u/g fw可能增加到30～50u/g fw。

4、除了抗氧化酶，柑橘幼苗体内的非酶类抗氧化物质(如抗坏血酸、谷胱甘肽等)的含量也会在干旱胁迫下发生变化。抗坏血酸是一种重要的抗氧化剂，在干旱胁迫下，其含量可能会增加。正常情况下，柑橘幼苗叶片中抗坏血酸含量可能为50～100mg/kg fw，干旱胁迫时可能增加到150～200mg/kg fw。

5、干旱胁迫严重限制了植物的光合作用，从而影响其生长发育，降低其产量与品质。褪黑素是一种由哺乳动物和人类的松果体产生的一种胺类激素，具有促进睡眠、调节时差、抗衰老、调节免疫、抗肿瘤等多项生理功能。现有的研究表明，其在植物中也具有调节生长的作用，能够促进侧根和不定根再生、清除自由基、提高抗胁迫能力、保护细胞膜的完整性、提高产量等。比如专利(cn201510565734.9；cn201710560170.9；cn201910627655.4)公开了褪黑素具有直接抑杀白叶枯病病原菌、卵菌、白粉病病原菌防治水稻白叶枯病、马铃薯晚疫病、烟草黑胫病、小麦白粉病的作用。但是，上述的研究均是将褪黑素直接作用在菌株所在的位置，起到直接杀菌的作用。

6、本发明以1年生‘明日见’柑橘幼苗为试验材料，探究干旱胁迫条件下，外源褪黑素(mt)对叶片生理特性的影响，研究发现，干旱胁迫抑制了柑橘幼苗的生长，外源褪黑素(mt)能有效地缓解干旱胁迫对植株的影响。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种褪黑素对干旱胁迫下柑橘幼苗生理特性的影响及应用，外源褪黑素显著降低了柑橘叶片mda含量，提高了脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白等渗透调控物质的含量，提高了总酚和类黄酮的含量，增强了抗氧化酶的活性，从而有效地减轻干旱对植株的伤害。

2、为了实现上述目的，褪黑素对干旱胁迫下柑橘幼苗生理特性的影响，通过以下方式测试：

3、1)材料的确定

4、选取1年生柑橘幼苗75株，种植于直径和高度均为20cm的种植盆中；

5、2)植株分组制造干旱胁迫环境

6、将75株柑橘幼苗分组，对照组占比2/5，实验组占比3/5，同时对两组进行干旱胁迫，其中，实验组，试验前4天停止灌溉，测量盆中土壤湿度，土壤湿度控制在40％～50％，

7、对照组，试验前4天停止灌溉，测量盆中土壤湿度，土壤湿度控制在70％～80％，

8、3)两组分组实验

9、将褪黑素用乙醇溶解后再稀释制得褪黑素喷施液，在每天的傍晚用褪黑素喷施液喷淋实验组的柑橘幼苗，每隔2天进行一次，共进行5次喷洒，喷洒后再次干旱胁迫，土壤湿度控制在40％～50％，之后再次进行褪黑素喷施液喷洒，喷洒时以叶片覆盖雾状液滴且无滴落为标准，

10、同时，对照组的柑橘幼苗正常供水加叶面喷洒蒸馏水，

11、4)采样测定数据

12、在最后一次干旱胁迫喷洒褪黑素喷施液的第5、8、11、14天的上午各采一次样，每次采样时，采取各株柑橘幼苗中部位置和相同大小的10片叶片进行指标测定，取样后的叶片部分会被烘干用于评估叶片的相对含水量，另一部分叶片在除去叶边和叶脉后，及时测定叶绿素含量，最后剩余的叶片样本立即被放入液氮中进行快速冷冻，并在-80℃的超低温冷冻箱中保存以便后续进行生理指标测定。

13、褪黑素用乙醇溶解后再加蒸馏水稀释成50mmol·l-1的褪黑素喷施液置于避光处、低温贮存，在实施喷洒处理时，用移液器从母液中抽取所需的体积，并依次稀释至50μmol·l-1、100μmol·l-1、200μmol·l-1的浓度。

14、在实验组实验时，在第二次干旱胁迫情况下，取三盆柑橘幼苗分别喷洒稀释浓度为50μmol·l-1褪黑素喷施液、100μmol·l-1褪黑素喷施液和200μmol·l-1褪黑素喷施液，并分别采取数据。

15、每次实验取样后，及时用蒸馏水清洁采集的叶片。

16、在干旱胁迫期间，每天傍晚测定并浇水，每盆柑橘幼苗的土壤含水量均维持在相应的含水量水平。

17、褪黑素对干旱胁迫下柑橘幼苗生理特性的应用，褪黑素用乙醇溶解后再加蒸馏水稀释成50mmol·l-1的褪黑素喷施液，并将褪黑素喷施液稀释后分次、间隔性的喷洒至干旱胁迫下的柑橘幼苗叶片及土壤中。

18、本发明与现有技术相比的有益效果是：研究发现，干旱胁迫抑制了柑橘幼苗的生长，外源褪黑素能有效地缓解干旱胁迫对植株的影响。外源褪黑素处理显著减轻了叶片相对含水量的下降，延缓了光合色素含量的降低。同时，外源褪黑素能显著减少丙二醛(mda)的含量，增加抗氧化酶的活力，促进渗透调节物质的合成，提升叶片中总酚和类黄酮的含量。因此，外源褪黑素可通过增加叶片光合色素和渗透调节物质的含量，提高植物的抗氧化能力，减缓干旱胁迫带来的膜质过氧化作用，进而提高柑橘幼苗对干旱胁迫的抵抗力。

19、本实验证明100μmol·l-1褪黑素处理对缓解‘明日见’幼苗干旱胁迫效果最好。