生物炭诱导小粒咖啡幼苗积累ABA调节气孔导度响应干旱胁迫

摘要

为明确施用生物炭对中度干旱胁迫下小粒咖啡幼苗形态、气孔调节、脱落酸（abscisic acid, ABA）激素水平及ABA信号通路相关基因表达量的影响，研究设置了4个处理：T1,正常供水（55%～60%土壤最大持水量）+不施用生物炭；T2,中度干旱（30%～35%土壤最大持水量）+不施用生物炭；T3,中度干旱（水分处理同T2）+5%干土质量生物炭；T4,正常供水（水分处理同T1）+5%干土质量生物炭。试验时期设置为D1（干旱1 d）,D15（干旱15 d）,D30（干旱30 d）,D60（干旱60 d）,R30（干旱60 d后复水30 d,复水后保持幼苗正常供水）。结果表明：（1）与T1相比，T2和T3的气孔导度（stomatal conductance,G_s）在D30时分别显著下降了75%和50%,D60时T2和T3的净光合速率（photosynthetic rate,P_n）分别显著下降了62.4%和48.4%;D15时气孔长度分别下降了15.4%和3.7%,显著降低了气孔宽度，气孔密度分别上升了40.0%和37.8%,且气孔器变小；T4的ABA相对含量显著大于T1。（2）中度干旱胁迫下小粒咖啡叶片中的ABA含量呈先升高后降低、复水后再次升高的趋势，且中度干旱能诱导CaNCED家族大部分基因的表达，T3处理的CaNCED家族基因相对表达量和ABA相对含量均显著高于T2处理，其中D15时，ABA相对表达量显著增加19.6%;相较于T2、T3的ABA受体，CaPYL4和CaPYL8在D30时段表达量最高，分别提高114.1%和135.8%;中度干旱胁迫促进CaPP2C50、CaPP2C16-likeX2、CaPP2C16-like和CaPP2C24在叶片中的表达，CaSnRK2家族大部分基因都参与表达，其中，相较于T2,T3处理CaSAPK7的相对表达量在D30、D60和R30时段均分别显著增加204.4%、189.0%、88.3%;中度干旱诱导ABF家族大部分基因的表达，D30时段参与表达的基因最多。综上，正常灌水条件下添加生物炭能促进ABA在小粒咖啡叶片中的积累；中度干旱胁迫下添加生物炭能维持小粒咖啡叶片中ABA较高水平，对ABA信号通路的转导有更好的诱导作用，从而调节气孔来提高小粒咖啡的抗干旱胁迫能力；CaNCED6、CaNCED8可能是参与小粒咖啡ABA合成的潜在基因。

关键词

小粒咖啡幼苗 / 干旱胁迫 / 生物炭 / ABA / 气孔调节 / 基因表达