半根交替干旱胁迫对大豆农艺性状及籽粒代谢物的影响

doi:10.16036/j.issn.1000-2650.2019.03.002

四川农业大学学报 ›› 2019, Vol. 37 ›› Issue (03): 288-295.doi: 10.16036/j.issn.1000-2650.2019.03.002

半根交替干旱胁迫对大豆农艺性状及籽粒代谢物的影响

谢丛薇^1,2, 张潇文^1,2, 杨才琼^1,3, 胡宝予^1,3, 杨峰^1,2, 王小春^1,2, 刘江^1,2,3, 杨文钰^1,2, 张静^1,*

1.农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室,成都 611130;
2.四川省作物带状复合种植工程技术研究中心,成都 611130;
3.四川农业大学生态农业研究所,成都 611130

收稿日期:2019-03-07 出版日期:2019-06-28 发布日期:2021-01-29
作者简介:谢丛薇,本科生。^*责任作者：张静,副教授,从事菜用大豆干旱逆境生理相关研究,E-mail：jingzhang@sicau.edu.cn。
基金资助:
国家重点研发计划（No. 2016YFD0300200）; 大豆产业技术体系专项（CARS-04-PS19）; 国家自然科学基金（No. 31301277）; 中国博士后科学基金项目（No. 2017T100707,2014M560724）

Effect of Alternating Split-Root Drought Stress on the Agronomic Characters and Metabolites of Soybean Seed

XIE Congwei^1,2, ZHANG Xiaowen^1,2, YANG Caiqiong^1,3, HU Baoyu^1,3, YANG Feng^1,2, WANG Xiaochun^1,2, LIU Jiang^1,2,3, YANG Wenyu^1,2, ZHANG Jing^1,*

1. Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System in Southwest,Ministry of Agriculture,Chengdu 611130,China;
2. Sichuan Engineering Research Center for Crop Strip Intercropping system,Chengdu 611130,China;
3. Institute of Ecological Agriculture,Sichuan Agricultural University,Chengdu 611130,China

Received:2019-03-07 Online:2019-06-28 Published:2021-01-29

摘要/Abstract

摘要： 【目的】探讨半根交替干旱胁迫对大豆农艺性状及籽粒代谢物的影响,为研究大豆品质提升及抗旱代谢调控机理奠定基础。【方法】以两个耐旱性差异显著的大豆品种（耐旱型ND12、敏感型C103）为研究材料,开展室内盆栽试验,考察了不同水分胁迫下大豆的株高、单株荚数、百粒重等农艺性状,并采用高效液相色谱法分析籽粒代谢群体的变化规律。【结果】在半根交替干旱胁迫下,两个大豆品种的外观性状变化存在差异,但并不显著（P>0.05）,抗性品种ND12的株高、茎粗、分枝数、主茎节数等指标呈下降趋势,敏感型品种C103却出现了小幅增长;胁迫对大豆产量性状的影响较大,两个品种的百粒重均极显著降低,单株产量显著降低,ND12的降幅低于C103;干旱敏感型大豆籽粒化学成分对胁迫的响应更剧烈,皂苷合成通路及丙酮醛降解通路上调,大豆皂苷和谷胱甘肽含量显著上升;木质素糖苷合成通路及苯丙氨酸合成通路显著上调,松柏醇、芥子醛等含量显著上升。【结论】有望通过适度的半根干旱栽培,在维持大豆正常生长的前提下,提升皂苷、谷胱甘肽等品质性状;通过籽粒代谢群体的变化情况,能够为抗旱性大豆种质资源的筛选提供参考;胁迫环境下大豆籽粒木质化程度的加剧,可能对大豆代际间应对非生物胁迫有重要作用。

关键词: 大豆, 分根, 干旱胁迫, 代谢组, 农艺性状

Abstract: 【Objective】 The objective of the study was to explore the effect of alternating split-root drought stress on the agronomic characters and metabolites of soybean seed, and to provide a reference for quality improvement of soybean seed and mechanism of drought resistance metabolism. 【Method】 Two soybean cultivars with different drought tolerance named as ND12 (drought-tolerance species) and C103 (drought-sensitive species) were grown under indoor potted conditions. The agronomic traits such as plant height, pod number per plant and 100-grain weight of soybean plants grown under different drought stress condition were investigated, and the regulation of metabolites in soybean seeds was compared by HPLC analysis. 【Result】 Appearance characters of two soybean cultivars were not significantly differet (P>0.05). Plant height, stem diameter, number of branches and nodes of main stem of ND12 showed a decrease trend under alternating split-root drought stress,while C103 had a slight increase. The stress had a greater impact on soybean yield traits. Both 100-seed weight and yield per plant of two soybean varieties decreased, and the decline magnitude was lower in ND12 than C103. The chemical composition of drought-sensitive soybean seed was more sensitive to the stress. The saponin synthesis pathway and the methylglyoxal degradation pathway in seeds showed an increase trend and soybean saponin and glutathione contents increased significantly. 【Conclusion】 It is possible to elevate saponin and glutathione under the premise of maintaining the normal growth of soybean through moderate semi-root drought cultivation mode. It can also provide reference for the selection of drought-resistant soybean germplasm resources through the change of seed metabolites.

Key words: soybean, split-root, drought stress, metabolomics, agronomic characters

中图分类号:

Q946.8

谢丛薇, 张潇文, 杨才琼, 胡宝予, 杨峰, 王小春, 刘江, 杨文钰, 张静. 半根交替干旱胁迫对大豆农艺性状及籽粒代谢物的影响[J]. 四川农业大学学报, 2019, 37(03): 288-295.

XIE Congwei, ZHANG Xiaowen, YANG Caiqiong, HU Baoyu, YANG Feng, WANG Xiaochun, LIU Jiang, YANG Wenyu, ZHANG Jing. Effect of Alternating Split-Root Drought Stress on the Agronomic Characters and Metabolites of Soybean Seed[J]. Journal of Sichuan Agricultural University, 2019, 37(03): 288-295.

参考文献 24

[1]	LIU J, YANG C Q, ZHANG Q, et al.Partial improvements in the flavor quality of soybean seeds using intercropping systems with appropriate shading[J]. Food Chemistry, 2016, 207: 107-114.
[2]	LAKSHMI P M, SATISH K G, LAM-SON T, et al.Physiological and molecular approaches to improve drought resistance in soybean[J]. Plant and Cell Physiology, 2009, 50(7): 1260-1276.
[3]	LIU F, JENSEN C R, ANDERSEN M N.Drought stress effect on carbohydrate concentration in soybean leaves and pods during early reproductive development: its implication in altering pod set[J]. Field Crops Research, 2004, 86(1): 1-13.
[4]	JIAN Z, WEN J, SHAO K.Partial rootzone irrigation: its physiological consequences and impact on water use efficiency[J]. Acta Botanica Boreali-occidentalia Sinica, 2001, 55(407): 2437-2446.
[5]	徐云姬, 钱希旸, 李银银, 等. 根系分区交替灌溉对玉米籽粒灌浆及相关生理特性的影响[J]. 作物学报, 2016, 42(2): 230-242.
[6]	陈冲, 杨盛, 宋宇琴, 等. 根系分区交替灌溉研究进展及其在果树中的应用[J]. 中国果树, 2015(4): 76-79.
[7]	康绍忠, 潘英华, 石培泽, 等. 控制性作物根系分区交替灌溉的理论与试验[J]. 水利学报, 2001, 32(11): 80-87.
[8]	刘贤赵, 宿庆, 孙海燕. 根系分区交替灌溉不同交替周期对苹果树生长、产量及品质的影响[J]. 生态学报, 2010, 30(18): 4881-4888.
[9]	王文静, 郁松林, 于坤, 等. 根区交替滴灌方式对葡萄根系形态特征与根系活力的影响[J]. 石河子大学学报(自然科学版), 2014, 32(4): 414-421.
[10]	魏钦平, 刘松忠, 王小伟, 等. 分根交替不同灌水量对苹果生长和叶片生理特性的影响[J]. 中国农业科学, 2009, 42(8): 2844-2851.
[11]	卢江海, 李洪任, 邢文刚. 根系分区交替滴灌周期对番茄叶绿素荧光动力学参数的影响[J]. 江苏农业科学, 2015, 43(2): 150-153.
[12]	李洪任, 卢江海, 邢文刚, 等. 根系分区交替滴灌周期对番茄产量品质及水分利用效率的影响[J]. 节水灌溉, 2015(5): 34-36.
[13]	刘贤赵, 宿庆, 衣华鹏, 等. 模拟根系分区交替滴灌对茄子生长与水分利用的影响研究[J]. 科技通报, 2005, 21(2): 27-32.
[14]	王泽港, 梁建生, 曹显祖, 等. 半根干旱胁迫处理对水稻叶片光合特性和糖代谢的影响[J]. 扬州大学学报: 农业与生命科学版, 1999, 20(3): 21-26.
[15]	王金凤, 康绍忠, 张富仓, 等. 控制性根系分区交替灌溉对玉米根区土壤微生物及作物生长的影响[J]. 中国农业科学, 2006, 39(10): 2056-2062.
[16]	刘丽君, 林浩, 唐晓飞, 等. 干旱胁迫对不同生育阶段大豆产量形态建成的影响[J]. 大豆科学, 2011, 30(3): 405-412.
[17]	JIANG L, HU B, LIU W, et al.Metabolomic tool to identify soybean[Glycine max(L.) Merrill]germplasms with a high level of shade tolerance at the seedling stage[J]. Scientific Reports, 2017(7): 42478.
[18]	王磊, 王鹏程, 张彤, 等. 结荚期短期干旱和复水对大豆(Glycine max)叶片光合和产量的影响[J]. 生态学报, 2008, 29(6): 3328-3334.
[19]	杨慎骄, 徐炳成, 方燕. 干旱条件下两个大豆品种非水力根信号特征及稳产性比较[J]. 中国农业科学, 2010, 43(3): 480-488.
[20]	LAN X, DENG K, ZHAO J, et al.New triterpenoid saponins from green vegetablesoya beans and their anti-inflammatory activities[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry, 2017, 65(50): 11065.
[21]	贾贞, 王丹, 游松. 谷胱甘肽的研究进展[J]. 沈阳药科大学学报, 2009(3): 238-242.
[22]	董守坤, 马玉玲, 李爽, 等. 干旱胁迫及复水对大豆抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响[J]. 东北农业大学学报, 2018(1): 10-18.
[23]	李志刚, 许自成, 苏永士, 等. 植物谷胱甘肽研究进展[J]. 江西农业学报, 2010, 22(4): 118-121.
[24]	MA Q H, ZHU H H, QIAO M Y.Contribution of both lignin content and sinapyl monomer to disease resistance in tobacco[J]. Plant Pathology, 2018, 67, 1365-1371.

半根交替干旱胁迫对大豆农艺性状及籽粒代谢物的影响

Effect of Alternating Split-Root Drought Stress on the Agronomic Characters and Metabolites of Soybean Seed

PDF (PC)

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献 24

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 10

[1]	冉锐敏, 王璐瑶, 何淑蹇, 何宾宾, 杨霞, 陈赛艳, 冀俊杰, 王彩霞, 吴贺君. 大豆分离蛋白膜结构与配方优化研究[J]. 四川农业大学学报, 2021, 39(2): 166-172.
[2]	杨雪丽, 吴吉英子, 刘凡, 刘旭东, 任俊波, 杜青, 陈平, 雍太文. 大豆品种对间作玉米苗期根系生长及抗氧化特性的影响[J]. 四川农业大学学报, 2021, 39(1): 11-18.
[3]	安菁, 刘欢语, 郑艳, 程俊, 宋春. 土壤微塑料残留对大豆幼苗生长及生理生化特征的影响[J]. 四川农业大学学报, 2021, 39(1): 41-46.
[4]	黄营, 吴强, 邓姝玥, 何秀琴, 晋云, 汪锦, 罗凯, 谢琛, 王甜, 雍太文. 两种间作模式对玉米根系生长、叶片光合特性及生物量的影响[J]. 四川农业大学学报, 2020, 38(05): 513-519.
[5]	李红菊, 李晓迪, 陈思怡, 戴浩, 常小丽. 套作大豆根腐病与玉米茎腐病致病镰孢菌的相互侵染关系研究[J]. 四川农业大学学报, 2020, 38(05): 551-557.
[6]	陈吉宝. 两种水分条件下绿豆幼苗根长QTL定位[J]. 四川农业大学学报, 2020, 38(04): 416-422.
[7]	毛诗雅, 武佳丽, 高静, 何林平, 杨雪琴, 杨峰. 弱光对苗期大豆叶片形态结构和光合荧光特性的影响[J]. 四川农业大学学报, 2020, 38(04): 409-415.
[8]	龚静, 郑顺林, 熊湖, 黄强, 马海艳. 马铃薯种薯播前温度处理对苗期抗旱能力的影响[J]. 四川农业大学学报, 2020, 38(03): 251-256.
[9]	罗万宇, 唐庄峻, 任永福, 杨文钰, 王小春. 带宽、行比对鲜食玉米间作鲜食大豆群体产量效益的影响[J]. 四川农业大学学报, 2019, 37(04): 442-451.
[10]	王贝贝, 范元芳, 王仲林, 谌俊旭, 张佳伟, 程亚娇, 雍太文, 刘卫国, 王小春, 杨文钰, 杨峰. 玉米大豆行比配置对套作大豆生长、物质分配及系统产量的影响[J]. 四川农业大学学报, 2019, 37(03): 308-313.
[11]	邓振山, 王小江, 商荣芳, 陈凯凯, 齐向英, 孙志宏, 贺晓龙. 刈割后不同施氮水平对延安市巨菌草农艺性状及饲用品质的影响[J]. 四川农业大学学报, 2019, 37(03): 352-358.
[12]	金鑫, 周思菊, 李强, 李萍, 谭伟, 李小林, 黄文丽. 5种灵芝菌株的农艺性状、活性成分和功效分析[J]. 四川农业大学学报, 2019, 37(01): 53-59.
[13]	尚玉坤, 刘思凯, 陈杨晗, 刘鲡, 唐学博, 秦宗志, 廖进秋. 镉胁迫对东营野生大豆幼苗抗氧化系统及可溶性蛋白的影响[J]. 四川农业大学学报, 2019, 37(01): 15-21.
[14]	陈朝阳, 易晓余, 熊君, 杨珂, 许珂, 匡成浩, 张志鹏, 丁丽, 蒲至恩, 陈国跃, 李伟. 118个小麦新品系的农艺性状和分子标记评价[J]. 四川农业大学学报, 2018, 36(06): 722-728.
[15]	孙孟园, 白云, 李振宇, 黎艳, 蒋亨珂, 孙歆, 余靓, 刘春燕, 杜俊波, 杨文钰. ⁶⁰Co-γ射线诱变大豆“桂夏7号”突变体筛选[J]. 四川农业大学学报, 2018, 36(06): 737-744.