低溫弱光脅迫下外源褪黑素和植物根際促生菌對(duì)紫羅勒光合特性及花青素代謝的影響

中圖分類號(hào)： S636.901 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002-1302（2025）14-0177-09

褪黑素（MT）是生物體內(nèi)普遍存在的一種吲哚胺類化合物，在20世紀(jì)90年代初首次在植物體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，此后一直受到國內(nèi)外相關(guān)科研人員的廣泛關(guān)注[1]。褪黑素可以參與植物種子萌發(fā)、根系生長、開花結(jié)果和果實(shí)成熟等過程[2-5]，也可作為抗氧化劑，增強(qiáng)植物應(yīng)對(duì)低溫、鹽堿、干旱等非生物脅迫的能力[6-8]。有研究發(fā)現(xiàn)，低溫弱光脅迫下對(duì)隴椒10號(hào)辣椒幼苗葉面噴施不同濃度的MT能夠提高植株葉片葉綠素含量，增加實(shí)際光化學(xué)效率、光化學(xué)猝滅系數(shù)等葉綠素?zé)晒鈪?shù)以及超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）等抗氧化酶的活性，同時(shí)提高可溶性糖含量來增加植株的抗逆性[9]。而唐懿等的研究也證實(shí)，低溫弱光脅迫下噴施MT能保持茄子葉綠素和類胡蘿卜素含量，提高光系統(tǒng)PSI活性，增大光能捕獲和轉(zhuǎn)化效率[1°]。以上研究證實(shí)了MT能夠增強(qiáng)植物抵抗低溫弱光脅迫的能力。

植物根際促生菌（PGPR）是生活在土壤或附生于植物中的一類促進(jìn)植物對(duì)營養(yǎng)元素的吸收利用、抑制有害微生物的有益菌類，通過合成次生代謝產(chǎn)物（如激素、氨基酸等）來影響土壤理化性質(zhì)，改變植物根際所處的微生物環(huán)境，并對(duì)其生長發(fā)育起到反饋?zhàn)饔?，促進(jìn)植物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，增強(qiáng)其對(duì)不良環(huán)境的抵抗能力[11-12]。PGPR 作為一類環(huán)境友好型細(xì)菌，在緩解非生物脅迫（低溫、弱光、干旱、鹽堿）方面發(fā)揮著重要作用[13-14]。李明源等研究發(fā)現(xiàn)，低溫脅迫下，具有1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸（ACC）脫氨酶活性的PGPR接種到垂穗披堿草（Elymusnutans）后，能有效提高植物株高、莖粗以及生物量干重，減緩葉綠素的下降速率，提高SOD、POD、CAT等抗氧化酶的活性，并降低丙二醛（MDA）的積累量[15]。Zubair等則研究發(fā)現(xiàn)，低溫下小麥接種PGPR嗜冷芽孢桿菌（Psychrophilicbacillus）后能調(diào)控激素含量的變化，增加脯氨酸的積累量，并通過提高植物的氣孔導(dǎo)度和凈光合速率來改善小麥的生長狀態(tài)，促進(jìn)其鮮重和干重的增長[16]。在弱光條件下，荷蘭重瓣百合（Carolina）接種鞘氨醇桿菌屬（SN-2）、不動(dòng)桿菌屬（BG和XG）和黃金桿菌屬（F）及4種混合菌液能夠顯著提高植株的最大凈光合速率、光飽和點(diǎn)和表觀量子效率，增強(qiáng)對(duì)弱光的抵抗能力[17]

紫羅勒（Ocimumbasilicum‘PurpleRuffles’）為唇形科羅勒屬1年生草本植物，生有深紫色葉片，植株含大量花青素及總酚、類黃酮等抗氧化物，可兼顧藥食及觀賞作用，具有較高的營養(yǎng)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。為節(jié)約能源和資源，解決西北地區(qū)冬季低溫弱光脅迫對(duì)紫羅勒生產(chǎn)帶來的種種問題，增強(qiáng)植物自身抗性，成為當(dāng)前設(shè)施生產(chǎn)中不容忽視的重要問題。Saravi等的研究已證實(shí)，PGPR作為有益微生物，與羅勒屬植物能夠相互作用，能夠促進(jìn)植株的生長發(fā)育，在非生物脅迫下對(duì)水分的吸收與利用、營養(yǎng)狀況以及產(chǎn)量等都具有重要的作用[18-19]。目前，針對(duì)羅勒的研究多集中在生長特性、精油成分以及種子萌發(fā)等方面[20-21]，而有關(guān)低溫弱光脅迫下使用外源MT以及PGPR促進(jìn)紫羅勒光合特性以及花青素代謝的效應(yīng)則未見報(bào)道?；诖耍狙芯恳宰狭_勒為對(duì)象，探究不同濃度外源MT條件下并接種PGPB對(duì)紫羅勒生長、光合特性以及花青素代謝中相關(guān)酶活性的影響，從而研究MT和PGPR之間是否存在協(xié)同效應(yīng)，為今后非生物脅迫下應(yīng)用外源生長物質(zhì)以及植物根際促生菌協(xié)同技術(shù)促進(jìn)植物生長、提高植物抗逆性提供一定的理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

植物材料為紫羅勒種子，購自北京恒博興業(yè)科技有限公司。植物根際促生菌為具有促進(jìn)效應(yīng)的解淀粉芽孢桿菌（BacillusamyloliquefaciensSQR9），由中國科學(xué)院微生物研究所提供，菌株活化后轉(zhuǎn)移到牛肉膏蛋白陳液體培養(yǎng)基和無機(jī)鹽培養(yǎng)基培養(yǎng)備用。褪黑素（分析純）純度 ?99.0% ，CAS編號(hào)為73-31-4，購自上海莼試生物技術(shù)有限公司，置于4°C 冰箱避光保存?zhèn)溆?。供試土壤取自銀川能源學(xué)院綠地，土壤類型為壤土，經(jīng)過 121^°C 高溫高壓滅菌 ^2h 后備用。經(jīng)檢測后土壤基本理化性質(zhì)為 pH 值6.88，有效磷含量 48.9mg/kg ，堿解氮含量 66.8mg/kg 有機(jī)質(zhì)含量 10.8g/kg ，速效鉀含量 10.6mg/kg 。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2023年11月至2024年3月在銀川能源學(xué)院實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，采用盆栽試驗(yàn)。以常溫常光[溫度 20% ，光照度 1為對(duì)照（CK），在低溫弱光[溫度 5% ，光照度 100μmol/（m²?s）] 條件下設(shè)置7個(gè)處理，分別為LW（低溫弱光 + 只噴施清水）處理、LM1（低溫弱光 + 葉面噴施 50μmol/L 褪黑素處理、LM2（低溫弱光 + 葉面噴施 100μmol/L 褪黑素）處理、LM3（低溫弱光 + 葉面噴施 200μmol/L 褪黑素）處理、LMB1（低溫弱光 + 葉面噴施 褪黑素 + 接種PGPR解淀粉芽孢桿菌）、LMB2（低溫弱光 + 葉面噴施 100μmol/L 褪黑素 + 接種PGPR解淀粉芽孢桿菌）、LMB3（低溫弱光 + 葉面噴施200μmol/L 褪黑素 + 接種PGPR解淀粉芽孢桿菌），試驗(yàn)共計(jì)8個(gè)處理組，每處理4個(gè)重復(fù)。首先，將紫羅勒種子用 10%H₂O₂ 消毒 15min 后晾干，播種至128孔的穴盤內(nèi)，溫室內(nèi)（晝夜溫度 18^°C/8^°C ，相對(duì)濕度 65% ）育苗。紫羅勒出苗后，待株高 5cm 時(shí)（2～4張真葉），選擇長勢一致、生長健康的幼苗移栽至塑料花盆中（上口直徑 20cm ，下盆口直徑18cm ，高 15cm ），每盆1株苗，進(jìn)行低溫弱光處理。接種PGPR解淀粉芽孢桿菌處理的菌劑劑量為10mL 盆（菌劑濃度為1億 CFU/mL ），每7d澆灌1次，對(duì)照則接種等量滅菌的PGPR菌劑，以保持相同的其他根圍微生物區(qū)系環(huán)境;MT葉面噴施濃度分別為 50.100.200μmol/L ，參考丁東霞等的試驗(yàn)設(shè)定，其他處理則噴施等量的去離子水。處理21d后分別取樣用于各項(xiàng)生理指標(biāo)的測定。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1生長指標(biāo)測定自紫羅勒根部到其生長點(diǎn)的距離記為株高；用日本三豐Mitutoyo數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量紫羅勒莖部直徑即為莖粗；用便攜式葉面積測量儀YMJ-B對(duì)葉面積進(jìn)行測量。將整株紫羅勒用清水洗凈后將表面水分吸干，用電子天平進(jìn)行地上部鮮重和根系鮮重的稱量。

1.3.2根系活力及根系構(gòu)型測定將紫羅勒根系用清水徹底沖洗干凈后，放入LA-S植物根系分析儀，測讀出根系構(gòu)型各參數(shù)（根系長度、根系總表面積、根系總體積、根系平均直徑）。然后利用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測定植株的根系活力。

1.3.3葉片葉綠素含量及葉綠素?zé)晒鈪?shù)選取紫羅勒的健康成熟葉片，利用SPAD502葉綠素儀測定植株的相對(duì)葉綠素含量（SPAD值）。選取植物葉片暗處理 30min ，用便攜式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xPAM-2500測定葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)，根據(jù)測定的最小熒光值（ （F_o） 、最大熒光值（ （F_m） 、可變熒光值（F_v） 計(jì)算PSⅡ的最大光化學(xué)量子效率（ （F_v/F_m） 和PSⅡ潛在活性 （F_v/F_o ）。然后在自然光下活化1h后，測定 500μmol/（m²?s） 光強(qiáng)作用下的初始熒光 、最大熒光（ ）、穩(wěn)態(tài)熒光 （F_s） ，并計(jì)算PSI 實(shí)際光化學(xué)量子效率（ ?_PSII ）、光化學(xué)促猝滅系數(shù) （q_P） 和非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）。

1.3.4光合參數(shù)測定采用 LI-6800 光合熒光測量系統(tǒng)進(jìn)行紫羅勒光合參數(shù)的測定。在設(shè)置參數(shù)[光照度 1000μmol/（Ωm²?Ωs） ，葉室溫度 25°C ，濕度 60% ， CO₂ 濃度 1下，于晴朗天氣09：00—11：30間，測定植株同一部位全部展開的葉片，記錄葉片凈光合速率（ P_n） 、蒸騰速率 （T_r） 、氣孔導(dǎo)度（ G_s ）、胞間 CO₂ 濃度 （C_i） 以及水分利用效率（WUE）。

1.3.5花青素代謝及相關(guān)酶活性紫羅勒葉片花青素含量參考彭祖茂等的方法[22測定；苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性參考曹錦萍等的方法[23進(jìn)行測定；查耳酮異構(gòu)酶（CHI）、二氫黃酮還原酶（DFR）、類黃酮3-葡糖基轉(zhuǎn)移酶（3GT/UFGT）、花青素合成酶（ANS）的活性均參考Lister等的方法[24]進(jìn)行測定。酶活性均以鮮重計(jì)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用OriginPro7.5和MicrosoftExcel2010軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并制圖，所有統(tǒng)計(jì)分析均采用SPSS16.0進(jìn)行分析，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均進(jìn)行單因素方差分析（one-wayANOVA）及差異顯著性檢驗(yàn)（LSD法， α=0.05 ）。

2 結(jié)果與分析

2.1低溫弱光條件下外源MT和PGPR對(duì)紫羅勒生長的影響

由表1可知，低溫弱光處理下，紫羅勒的株高、莖粗、葉面積以及植株鮮重均表現(xiàn)為下降趨勢。低溫弱光條件下，添加MT處理以及 MT+PGPR 處理均對(duì)紫羅勒的生長有促進(jìn)作用，LMB1、LMB2和LMB3處理的紫羅勒株高較大，3個(gè)處理間無顯著差異（ Pgt;0.05， ，較LW處理分別增加 59.4% .78.3% 和 69.8% ;莖粗以LMB2、LMB3處理較大，較LW處理分別增加 39.2% 和 36.9% ；葉面積在LMB2處理達(dá)到最大值 （422.2cm² ）；紫羅勒地上部鮮重和根系鮮重均以LMB2、LMB3處理較大，且2個(gè)處理間無顯著差異。由此可知，低溫弱光脅迫下，LMB2、LMB3處理對(duì)紫羅勒莖粗、地上部鮮重以及根系鮮重的影響較大，綜合來看，LMB2處理對(duì)紫羅勒的促生作用最強(qiáng)。

表1外源MT和PGPR對(duì)紫羅勒生長的影響

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)有不同小寫字母表示處理間差異顯著 ?Plt;0.05 。下表同。

2.2低溫弱光條件下外源MT和PGPR對(duì)紫羅勒根系活力及根系構(gòu)型參數(shù)的影響

由表2可知，與CK相比，低溫弱光條件下，紫羅勒根系活力、植株總根長、根系總表面積、根系總體積以及根系平均直徑均表現(xiàn)為下降趨勢。與LW處理相比，添加MT處理以及 MT+PGPR 處理均對(duì)紫羅勒根系活力及根系構(gòu)型參數(shù)有提升作用，其中以LMB2、LMB3處理下的根系活力較高，較LW處理增加 85.8% 和 82.1% ；紫羅勒總根長以LMB2、LMB3處理較大，較LW處理增加149. 7% 和143.2% ；根系總體積和根系平均直徑也以LMB2、LMB3處理較大，而根系總表面積則在LMB2處理最大 （36.00cm² ）。綜合可看，低溫弱光脅迫下，LMB2處理對(duì)提升紫羅勒根系活力以及改善根系構(gòu)型參數(shù)的效果最優(yōu)。

表2外源MT和PGPR對(duì)紫羅勒根系活力及根系構(gòu)型參數(shù)的影響

2.3低溫弱光條件下外源MT和PGPR對(duì)紫羅勒SPAD值及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

由圖1可知，低溫弱光處理下，紫羅勒的葉綠素相對(duì)含量（SPAD值）、PSI最大光化學(xué)效率（ F_v/ F_m ）PSI潛在活性（ F_v/F_o ）、PSI實(shí)際光化學(xué)量子效率（ ?_PSII ）、光化學(xué)猝滅系數(shù)（ ?_qP） 表現(xiàn)為下降趨勢，而非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）則呈現(xiàn)為增加趨勢。低溫弱光脅迫下，添加MT處理以及 MT+ PGPR處理均能夠增加紫羅勒葉片的 F_v/F_m，F(xiàn)_v/F_o ，?_PSII 及 q_P ，而降低NPQ；各低溫弱光處理中，以LMB2處理的 SPAD值 最高，較LW處理分別顯著增加 84.1%124.1%56.6% ，LMB2處理的NPQ較LW處理減少 50.3% ，且LMB1、LMB2、LMB3處理的 ?_PSII 和 q_P 均無顯著差異。綜合可知，低溫弱光脅迫下，LMB2處理提高紫羅勒SPAD值、增強(qiáng)熒光參數(shù) F_v/F_m 和 F_v/F_o 、降低NPQ的效果最好。

2.4低溫弱光條件下外源MT和PGPR對(duì)紫羅勒光合作用的影響

由表3可知，與CK相比，低溫弱光處理的紫羅勒凈光合速率（ （P_n） 、蒸騰速率 （T_r） 、氣孔導(dǎo)度（ （G_s） 以及水分利用率（WUE）不斷下降，而胞間 CO₂ 濃度（C_i） 則表現(xiàn)為增加趨勢。低溫弱光脅迫下，添加各濃度MT處理以及 MT+PGPR 處理均能夠提高紫羅勒的光合作用，增加葉片中 P_n，T_r，G_s 以及WUE，而降低 C_i ；低溫弱光條件下，LMB2、LMB3處理的紫羅勒葉片 P_n，G_s 最大，2個(gè)處理間無顯著差異，LMB2處理的 T_r 和WUE最大，分別為 3.8g/（m²?h） 以及 4.5μmol/mol 。與LW處理相比，LMB2處理紫羅勒的葉片 、G、 T_r 和WUE分別顯著增加100.0% 、87. 4% 、90. 0% 和73. 1% ， C_i 則下降34.7% 。綜合分析可知，低溫弱光脅迫下，LMB2處理提高紫羅勒光合作用的效果最好。

2.5低溫弱光條件下外源MT和PGPR對(duì)紫羅勒花青素代謝及相關(guān)酶活性的影響

由圖2可知，與CK相比，低溫弱光條件下，紫羅勒花青素代謝過程受到抑制，花青素合成酶（ANS）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、類黃酮3-葡糖基轉(zhuǎn)移酶（3GT/UFGT）、查耳酮異構(gòu)酶（CHI）以及二氫黃酮還原酶（DFR）活性均下降，進(jìn)而導(dǎo)致花青素含量下降。低溫弱光脅迫下，與LW處理相比，添加各濃度MT處理以及 MT+PGPR 處理均對(duì)紫羅勒葉片中ANS、PAL、3GT/UFGT、CHI、DFR的活性以及花青素含量有不同程度的促進(jìn)作用；低溫弱光條件下，以LMB2處理的紫羅勒花青素含量、ANS活性、PAL活性、CHI活性和DFR活性最高，較LW處理分別顯著增加 50.7% 、 40.6% 、76. 5% 、62. 6% 、118.6% 和 30.6% ;而3GT/UFGT的活性在LMB2處理和LMB3處理較高，且二者間無顯著差異。可見，低溫弱光脅迫下，LMB2處理提高紫羅勒花青素代謝相關(guān)酶活性及花青素含量的效果最好。

2.6低溫弱光條件下外源MT和PGPR對(duì)紫羅勒丙二醛及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

由表4可知，與CK相比，低溫弱光處理的紫羅勒丙二醛（MDA）含量上升，而可溶性糖（SS）、可溶性蛋白（SP）以及脯氨酸（Pro）的含量表現(xiàn)為下降趨勢。與LW處理相比，添加各濃度MT處理以及MT + PGPR處理均對(duì)紫羅勒葉片中SS、SP、 Pro 的含量有促進(jìn)作用，而有效降低MDA含量。低溫弱光條件下，以LMB1、LMB2和LMB3處理提升SS含量的效果較好，3個(gè)處理間無顯著差異，較LW處理增加了125.4% 、145.1%和 122.5% ;SP和Pro含量均以LMB2處理最高，分別為 5.8mg/kg 和 40.8mg/kg 而LMB2處理的MDA含量則較LW處理降低65.3% 。可見，低溫弱光脅迫下，LMB2處理降低紫羅勒MDA含量而增加SS、SP、Pro含量的效果最好。

柱上不同小寫字母表示處理間差異顯著 （Plt;0.05） 。下圖同

圖1外源MT和PGPR對(duì)紫羅勒SPAD值和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

表3外源MT和PGPR對(duì)紫羅勒光合參數(shù)的影響

圖2外源MT和PGPR對(duì)紫羅勒花青素代謝及相關(guān)酶活性的影響

表4外源MT和PGPR對(duì)紫羅勒丙二醛及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

3討論

低溫弱光條件下，植物體內(nèi)活性氧（ROS）含量增加，膜脂過氧化加劇，膜脂脫脂化增加，細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換平衡被打破，植物生長發(fā)育受到嚴(yán)重影響[25]。PGPR可以定植于植物根際，顯著促進(jìn)植物的生長和發(fā)育，提高植株抵抗非生物脅迫的能力[26]。近年來，PGPR 已成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)。目前，已知的PGPR有20多個(gè)種屬，芽孢桿菌屬是種類最豐富、促生效果最好的，能在各種不同的非生物脅迫下通過改變基因表達(dá)、蛋白質(zhì)代謝、激素平衡以及其他代謝產(chǎn)物來幫助植物抵抗不良環(huán)境的侵害[27]。褪黑素在植物體中不僅可作為一種信號(hào)分子調(diào)控生長發(fā)育，還能抵御各種生物和非生物脅迫，增強(qiáng)植物抗逆性。已有相關(guān)研究證實(shí)褪黑素在低溫脅迫反應(yīng)中的作用，褪黑素誘導(dǎo)了抗氧化酶的活性和表達(dá)增強(qiáng)，進(jìn)而降低了低溫脅迫引起的 H₂O₂ 和 O₂^- ·積累量；同時(shí)，褪黑素減弱了低溫脅迫引起的凈光合速率下降，并促進(jìn)了光系統(tǒng)Ⅱ和光系統(tǒng)I的光保護(hù)，提高了PSⅡ的最大光化學(xué)效率、實(shí)際光化學(xué)量子效率和光合電子傳遞效率[28]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，低溫弱光脅迫下，紫羅勒的株高、莖粗、葉面積、植株鮮重均表現(xiàn)出明顯的下降趨勢，這可能是因?yàn)榈蜏厝豕饷{迫下水分吸收能力下降，最終影響礦質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)等的吸收，從而影響植物的生長狀態(tài)。而葉面噴施外源褪黑素及接種PGPR后，紫羅勒株高、莖粗、葉面積、植株鮮重有明顯增加，根系構(gòu)型（根系長度、根系總表面積、根系總體積、根系平均直徑）以及根系活力明顯增強(qiáng)，這可能是因?yàn)橥屎谒乜梢源碳ぶ参飩?cè)根和不定根的形成，從而改變根系構(gòu)型，這在Chen等的研究中得到證實(shí)，他們發(fā)現(xiàn)外源褪黑素處理苜蓿后，苜蓿體內(nèi) H₂O₂ 大量積累，刺激細(xì)胞周期調(diào)控基因MsCDKB1和MsCDKB2的顯著性表達(dá)，從而促進(jìn)側(cè)根大量增加[2；而Liang等的研究也證實(shí)，水稻添加外源褪黑素后側(cè)根和節(jié)根的數(shù)量和長度顯著增加，但是抑制了主根的生長發(fā)育[30。本試驗(yàn)中褪黑素和PGPR二者可以協(xié)同發(fā)揮作用，進(jìn)而提高紫羅勒對(duì)低溫弱光脅迫的抵抗力，這在Jiao等的研究中得到證實(shí)，他們發(fā)現(xiàn)葡萄根圍土壤中分離的解淀粉芽孢桿菌SB-9在體外能夠分泌較高含量的褪黑素，且定植植物根系后能促進(jìn)植物體內(nèi)褪黑素的合成[31]。而本試驗(yàn)中以葉噴100μmol/L 褪黑素 +PGPR 的促生效果最好，是本試驗(yàn)的最優(yōu)處理。

光合作用是植物進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)的基本途徑之一，能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化成植物所需的化學(xué)能，以供植物生長發(fā)育。葉綠素作為綠色植物不可或缺的色素，在植物光合作用中發(fā)揮著重要作用，植物的葉綠素?zé)晒鈪?shù)將植物在光合作用中的部分變化信息呈現(xiàn)出來，其中有光能的吸收、傳遞等[32]。侯偉等研究發(fā)現(xiàn)，低溫弱光脅迫降低了西瓜（Citruluslanatus）幼苗葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和PSⅡ的最大光化學(xué)量子產(chǎn)量，增加了胞間 CO₂ 濃度，此外，SOD和POD活性在低溫弱光脅迫下表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢，MDA含量持續(xù)增加[33]。本試驗(yàn)下，紫羅勒在低溫弱光脅迫下也表現(xiàn)為類似的變化趨勢，SPAD值、PSI最大光化學(xué)效率、PSI潛在活性、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)量子效率和光化學(xué)猝滅系數(shù)表現(xiàn)為下降趨勢，非光化學(xué)猝滅系數(shù)呈現(xiàn)為增加趨勢；凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度以及水分利用率也不斷下降，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（可溶性糖、可溶性蛋白）的含量減少，而胞間 CO₂ 濃度和MDA含量增加；此外，葉面噴施外源褪黑素及接種PGPR后，紫羅勒光合作用增強(qiáng)，SPAD值增加，葉綠素?zé)晒鈪?shù)也顯著提高，可溶性糖和可溶性蛋白含量累積，MDA含量下降。這可能是因?yàn)橥屎谒鼐哂辛己玫目寡趸匦裕Ｗo(hù)了紫羅勒的葉綠素和光合蛋白，從而保證了所有光合傳遞鏈組分發(fā)揮更好的功能[34]。這在Han 等的研究中也得到證實(shí)，添加褪黑素預(yù)能夠增加水稻葉綠素和類胡蘿卜素含量，提高凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和細(xì)胞間 CO₂ 濃度，以此緩解低溫對(duì)植株的傷害[35」。而Jha 等研究發(fā)現(xiàn)，低溫環(huán)境下玉米接種球形賴氨酸芽孢桿菌（Lysinibacillussphaericus）YJ4和賴氨酸芽孢桿菌（Lysinibacillusfusiformis）YJ5可增加脯氨酸、可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量以及SOD、CAT等抗氧化酶的活性，從而促進(jìn)玉米生長并增加生物量，還可降低電解質(zhì)水平和MDA含量，從而減少滲透脅迫和氧化脅迫帶來的傷害[36]。另有研究證實(shí)，特基拉芽孢桿菌（B.tequilensis）具有高產(chǎn)赤霉素、生長素以及脫落酸的能力，能顯著增加大豆光合色素含量[37]。本試驗(yàn)中添加PGPR促進(jìn)了紫羅勒葉綠素以及熒光參數(shù)的增加，這可能是因?yàn)镻GPR產(chǎn)生和調(diào)節(jié)了各種植物激素，增加脯氨酸和可溶性糖的含量以及促進(jìn)光合作用從而提高植物對(duì)低溫的耐受性。而褪黑素是否作為植物根際信號(hào)物質(zhì)調(diào)控PGPR在植物根圍土壤以及根系中的定植情況還有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

花青素是一種生物類黃酮物質(zhì)，自然條件下，植物中的主要呈色物質(zhì)大部分與之有關(guān)?；ㄇ嗨氐暮铣赏ㄟ^一系列的酶促反應(yīng)完成，并借助不同的官能團(tuán)如羥基等提高自身的穩(wěn)定性[38]。苯丙氨酸是花青素代謝途徑的起始物質(zhì)，并在苯內(nèi)氨酸解氨酶、查爾酮異構(gòu)酶、二氫黃酮醇還原酶等相關(guān)酶的催化作用下，經(jīng)過苯基丙酸類合成和類黃酮合成2條途徑形成穩(wěn)定的花青素[39]。此外，花青素具有強(qiáng)效抗氧化和清除自由基的功能，是一類保護(hù)植物免受生物和非生物脅迫的重要次生代謝產(chǎn)物[40]?；ㄇ嗨氐纳锖铣苫蚍纸鈺?huì)受到外界環(huán)境因素的影響，包括光照（強(qiáng)度、光質(zhì)、時(shí)長）內(nèi)源激素以及溫度等[41-43]。申寶營等研究發(fā)現(xiàn)，低溫環(huán)境[ 18% 促進(jìn)茄子花青素合成，弱光環(huán)境 [25C/20C，120μmol/（m²?s）] 抑制茄子花青素的合成；而在低溫弱光 ，120μmol/（m²?s）] 雙因素互作下，低溫因素對(duì)茄子內(nèi)花青素含量的影響起主導(dǎo)作用，花青素的合成含量大于降解速率，花青素含量增加[44]。而本試驗(yàn)結(jié)果與之不同，低溫弱光脅迫下紫羅勒花青素代謝過程受到抑制，花青素合成酶、苯丙氨酸解氨酶、類黃酮3-葡糖基轉(zhuǎn)移酶、查耳酮異構(gòu)酶以及二氫黃酮還原酶活性均下降，進(jìn)而導(dǎo)致花青素含量下降，這與Mao等的研究結(jié)果一致，他們發(fā)現(xiàn)低溫脅迫0 4^°C 或 10% 處理）均使草莓果實(shí)花青素積累速率和總花青素含量降低[45]。本試驗(yàn)中，添加各濃度褪黑素處理以及褪黑素 +PGPR 處理均對(duì)紫羅勒葉片中花青素合成酶、苯丙氨酸解氨酶、類黃酮3-葡糖基轉(zhuǎn)移酶、查耳酮異構(gòu)酶、二氫黃酮還原酶的活性以及花青素含量有不同程度的促進(jìn)作用。Zhang等研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素通過VuMYB14基因直接或間接上調(diào)VvMYBPA1和VuMYBPA2基因的表達(dá)，VuMYBPAI和VuMYBPA2基因主要通過激活VuLARI促進(jìn)原花青素在葡萄（Vitis vinifera）內(nèi)的合成[46]。而Li等的研究也證實(shí)外源施用褪黑素，能夠選擇性地提高茶樹（Camelliasinensis）葉片中花青素生物合成相關(guān)基因的表達(dá)，促進(jìn)葉片中花青素積累[47]。一些研究表明，黃酮類化合物能夠介導(dǎo)PGPR和植物之間的交流，這表明其可能在這些相互作用中發(fā)揮關(guān)鍵作用，并且在特定微生物類群的誘導(dǎo)植物組織中黃酮類化合物表達(dá)和積累[48]，這也為PGPR參與花青素的合成代謝提供了理論依據(jù)，但具體原因還需進(jìn)一步試驗(yàn)證實(shí)。

4結(jié)論

低溫弱光脅迫對(duì)紫羅勒生長有顯著抑制作用，SPAD值以及光合作用下降，花青素代謝過程中相關(guān)酶活性和花青素含量降低，MDA含量增加。添加不同濃度褪黑素以及PGPR處理能夠顯著提高紫羅勒葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度以及水分利用效率，增加SPAD值；顯著提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（可溶性糖、可溶性蛋白）含量，激活花青素代謝過程中相關(guān)酶活性，從而增加花青素含量并緩解低溫弱光脅迫對(duì)紫羅勒造成的傷害，提高植株的株高、莖粗、葉面積以及植株鮮重，二者具有協(xié)同作用。其中，以外源添加 100μmol/L 褪黑素并接種PGPR處理的效果最好。

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