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干旱胁迫严重影响植物生长,是导致作物减产的主要非生物胁迫之一,关于提高作物抗旱性的研究已引起了广泛关注。玉米是全球种植最广泛的作物之一,是我国极其重要的粮食、饲料、经济兼用作物。近年来,干旱发生频次和程度呈加剧趋势,严重影响玉米的生长发育和产量。前人研究表明,2-(3,4-二氯苯氧基)三乙胺(2-(3,4-dichlorophenoxy)-triethylamino,DCPTA)可促进植物的生长和光合能力,但仅有少数研究是关于大田作物,且关于其对作物抗逆性影响的报道较少。本试验为探明DCPTA提高玉米抗旱性生理及分子机制研究,开展了室内水培模拟和室外大田试验,一是以玉米自交系“昌7-2”为材料,采用水培方式,利用聚乙二醇(PEG)-6000模拟根际干旱胁迫条件,研究DCPTA对模拟干旱胁迫下玉米生长、光合作用、抗氧化保护系统、渗透调节系统和氮代谢的影响。二是以玉米品种“郑单958”为材料,在大田条件下研究DCPTA对干旱胁迫下玉米产量和氮代谢的影响,探讨DCPTA在提高玉米抗旱性中的生理调节功能。主要结果如下:(1)DCPTA预处理在一定程度上缓解了模拟干旱所引起的幼苗生长抑制,模拟干旱胁迫所引起的幼苗净光合速率(Pn)、气孔导率(Gs)、蒸腾速率(Tr)、光系统II的实际光化学量子效率(ФPSII)、最大光化学效率(Fv/Fm)和非光化学猝灭系数(NPQ)的下降以及初始荧光(Fo)的增加。DCPTA预处理减轻了干旱胁迫对光合系统的损害。此外,在模拟干旱条件下,DCPTA预处理促进根系生长(如根长、根表面积、根体积)并增加了根系导水率(Lp),维持了较高的叶片相对含水量(RLWC)。结果表明,DCPTA预处理可通过提高玉米幼苗的光合作用能力,促进幼苗生长,增强玉米幼苗的抗旱性。(2)模拟干旱胁迫在一定程度上诱导了超氧化物歧化酶的活性(SOD)、过氧化物酶(POD),抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性;相同条件下,DCPTA预处理进一步增强了SOD、POD、APX和GR活性。DCPTA预处理缓解了由于模拟干旱胁迫引起的过氧化氢酶(CAT)、单脱水抗坏血酸还原酶(MDHAR)和脱氢抗坏血酸(DHAR)活性的降低。抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环中酶活性和表达水平上升,有利于增强AsA和GSH的含量,降低超氧阴离子(O2.-)产生速率、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量以及相对电导率(EL),增强了膜的稳定性,缓解了模拟干旱胁迫对玉米幼苗的伤害。结果表明,DCPTA预处理增强AsA-GSH循环的抗氧化能力可能是提高玉米幼苗抗旱能力的有效机制。(3)本研究通过转录组分析、定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)分析和western-blot等方法,探究了在15%PEG-6000模拟干旱胁迫下DCPTA处理提高玉米幼苗生长和耐旱能力的可能机制。在差异表达基因(DEG)包括编码(N)代谢相关基因,如NADH-硝酸还原酶(NR)、NADH-NR、Fd-NiR、Fd-谷氨酸合成酶(Fd-GOGAT)和叶绿体谷氨酰胺合成酶(GS2)基因。此外,模拟干旱胁迫条件下,DCPTA处理保持了NADH-NR、Fd-NiR、GS2和Fd-GOGAT相对表达水平和酶蛋白含量的稳定。与此同时,外源DCPTA缓解了PEG模拟干旱引起的NR、NiR、GOGAT和GS的酶活性以及硝酸盐(NO3-)、亚硝酸盐(NO2-)和可溶性蛋白含量的降低,蛋白酶水解活性和铵(NH4+)和游离氨基酸的含量的增加。结果表明,外源DCPTA通过调节参与氮代谢相关酶的转录来调节酶蛋白合成和活性以提高植株的生长和耐旱能力。(4)大田条件下,DCPTA(25 mg/L)处理显著缓解了干旱导致的玉米产量、叶和根相对增长率(RGR)、RLWC、Pn、Gs、Tr、NO3-和NO2-含量、可溶性蛋白质含量、NR、NiR、异柠檬酸脱氢酶(ICDH)、丙氨酸转氨酶(AlaAT)和天冬氨酸转氨酶(AspAT)活性的下降。此外,在非逆境条件下,DCPTA处理增加了Ci、NH4+和游离氨基酸含量、谷氨酸脱氢酶(GDH)和蛋白酶活性。同时,在干旱条件下,DCPTA处理改善了玉米根系的时空分布,提高了玉米根系的Lp、伤流液量和NO3-转移率。结果表明,玉米雌前花序时期,外源DCPTA缓解了干旱对N代谢的抑制作用,进而提高了抗旱性。