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本文针对目前我国大豆生产中的实际问题,在大田和控制条件(盆栽和水培)下,以高油(垦农5)和高蛋白(中黄13、中黄17)大豆品种为材料,应用植物生长调节剂SILK-6,在常规和水分胁迫条件下,从整株水平上研究大豆株型修饰、光合作用、物质和激素信号的转换、根系及根瘤生理活性与产量品质高效表达的内在关系,进一步揭示化控技术在促进产量品质高效表达方面的调控潜力和机制。主要研究内容及结果如下: 1.调控内源激素系统可以促进大豆良种产量与品质的协同表达,同时使蛋白质与脂肪含量二者相互制约的关系得到一定的缓解。如高蛋白品种增幅可达到20%-31%,籽粒蛋白质含量同步提高,氨基酸组分改善,特别是植物蛋白中欠缺的蛋氨酸含量增幅达10%以上。高油品种产量的增幅为2%-11%,蛋白质含量略有提高,但含油量则略有下降。 2.化控技术通过修饰株型,促进叶面积指数改善,并使产量器官发育期适宜叶面积指数持续天数增加。研究证实全生育期内提高了根、叶器官的生理活性。如SHK-6提高了叶片光合速率、叶绿素含量、PSⅡ光化学效率值及RuBPCase、PEPCase、蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,同时提高了根系氧化还原能力和伤流量,增加了根系伤流中氨基酸、硝态氮、氨态氮以及无机离子的含量,提高了结瘤性和根瘤固氮能力,显著提高了根系对促进型激素合成和运输的能力。 3.比较系统揭示了应用适宜的植物生长调节剂减轻干旱胁迫对产量、品质损失的影响,提出通过改善内源激素的平衡关系,增强了根、叶器官物质转化关键酶的活性和促进了抗逆潜能的发挥。如显著促进14C同化产物向外的输出速率,加强14C同化产物在根、根瘤和荚中分配;显著提高了光合速率,促进了RuBPCase、PEPCase、SPS的活性,减少了叶绿素的降解和超氧物的增加,提高了活性氧清除系统酶的活性和维持叶片较高的水势,显著提高了大豆在干旱条件下FV/FM值。而且根系还原能力和根瘤固氮能力得到显著提高。 4.明确了大豆植株体内根瘤菌增殖、固氮活性表达强度与内源激素的关系。在国内外首次提出CTK/GA、CTK/IAA对根瘤固氮能力的表达为正效应,而IAA/ABA和GA/ABA呈负效应;不同激素类物质对于提高固氮活性,根瘤菌分泌多糖能力、根瘤菌增殖能力的作用各有不同。如在不同类型的根瘤菌中,外源CTK和IAA处理显著提高了根瘤菌固氮活性和根瘤菌分泌多糖的能力,但降低了根瘤菌的繁殖能力;GA的作用与CTK相反,而ABA处理降低了根瘤菌的繁殖能力、固氮活性以及分泌多糖的能力。