CO2濃度升高對(duì)不同秋眠型苜蓿內(nèi)源激素含量的影響

翟曉朦，臧春鑫，王 敏，任夢(mèng)云，關(guān)瀟

(1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100012；2.東北林業(yè)大學(xué)鹽堿地生物資源環(huán)境研究中心，黑龍江 哈爾濱 150040)

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CO2濃度升高對(duì)不同秋眠型苜蓿內(nèi)源激素含量的影響

翟曉朦1，臧春鑫1，王 敏2，任夢(mèng)云1，關(guān)瀟1

(1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100012；2.東北林業(yè)大學(xué)鹽堿地生物資源環(huán)境研究中心，黑龍江 哈爾濱 150040)

摘要：為探討CO2濃度升高對(duì)不同秋眠型苜蓿(Medicago sativa)內(nèi)源激素含量的影響，以3個(gè)不同秋眠型苜蓿品種為材料，設(shè)計(jì)3個(gè)不同的CO2濃度梯度(700、550 μmol·mol-1和正常大氣CO2濃度350 μmol·mol-1)，對(duì)苜蓿的4個(gè)生育期進(jìn)行處理，測(cè)定各期葉片中內(nèi)源激素含量。結(jié)果表明，CO2濃度越高葉片中生長(zhǎng)素(IAA)、赤霉素(GA3)含量越高，脫落酸(ABA)含量越低。整個(gè)生育期內(nèi)高CO2濃度處理有利于提高苜蓿的 IAA/ABA和GA3/ABA的比值，解除休眠，保持生長(zhǎng)。初花期和盛花期時(shí)，高CO2濃度處理對(duì)苜蓿的內(nèi)源激素有顯著影響(P<0.05)。高CO2濃度處理對(duì)半秋眠苜蓿的生長(zhǎng)發(fā)育最為有利，其次為非秋眠型苜蓿，此外，高CO2濃度處理能減弱秋眠型苜蓿的秋眠性，延長(zhǎng)其生長(zhǎng)周期。

關(guān)鍵詞：CO2濃度；苜蓿；秋眠型；生育期；激素

工業(yè)革命進(jìn)程的加快使得全球CO2濃度急劇上升，嚴(yán)重影響了植物的生長(zhǎng)環(huán)境和生命活動(dòng)。工業(yè)革命前，全球大氣CO2濃度約為280 μmol·mol-1，目前達(dá)到了250～379 μmol·mol-1，預(yù)計(jì)21世紀(jì)中將達(dá)到550 μmol·mol-1左右，21世紀(jì)末將上升至700～1 020 μmol·mol-1[1-2]。大氣環(huán)境CO2濃度升高對(duì)絕大部分豆科植物包括大豆(Glycinemax)[3-6]、綠豆(Vignaradiata)[7-8]、花生(Arachishypogaea)[9]、豇豆(Vignaunguiculata)[6-10]、苜蓿(Medicagosativa)[11-12]、猴耳環(huán)(Pithecellobiumclypearia)[13]、光葉紅豆(Ormosiaglaberrima)[13]、大葉合歡(Cylindrokeluphaturgida)[13]等種子的萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)、生長(zhǎng)速率、產(chǎn)量積累等有明顯的正效應(yīng)。

苜蓿是全世界重要的豆科牧草，具備適口性好、產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)[14]。秋眠性為秋季光照時(shí)長(zhǎng)變短、溫度下降導(dǎo)致苜蓿的生長(zhǎng)習(xí)性、生理特性發(fā)生改變的一種遺傳特性。1998年，根據(jù)苜蓿對(duì)秋季光溫變化的響應(yīng)程度和抗寒能力的大小，北美科學(xué)家將苜蓿的秋眠性劃分為11個(gè)等級(jí)(Fall Dormancy，F(xiàn)D)，秋眠級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照品種為：FD1為Maverick(Norseman)，F(xiàn)D2為Vernal，F(xiàn)D3為Pioneer5446 (Ranger)，F(xiàn)D4為L(zhǎng)egend(Sarnaae)，F(xiàn)D5為Archer，F(xiàn)D6為ABI700，F(xiàn)D7為Dona Ana，F(xiàn)D8為Pierce，F(xiàn)D9為CUF101，F(xiàn)D10為UG-1887，F(xiàn)D11為UG-1465。其中FD1-3為秋眠品種，F(xiàn)D4-6為半秋眠品種，F(xiàn)D7-9為非秋眠品種，F(xiàn)D10-11為極非秋眠品種[15]。多數(shù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，秋眠性與苜蓿的生態(tài)區(qū)劃、科學(xué)引種、產(chǎn)量預(yù)估以及越冬抗逆性能有高度相關(guān)性[16-19]。內(nèi)源激素是調(diào)控植物體生理機(jī)能的重要影響因子。有研究發(fā)現(xiàn)，短日照、低溫以及外源ABA處理下，苜蓿葉片和芽中ABA含量顯著提高，而GA3的合成量降低，有利于誘導(dǎo)和促進(jìn)苜蓿芽休眠，其中短日照、低溫條件下ABA/IAA、ABA/GA3、ABA/ZR 值隨著苜蓿秋眠等級(jí)的升高而降低[20-22]。因此，很大可能是調(diào)控苜蓿秋眠的化學(xué)信使，進(jìn)而調(diào)控秋眠性狀的基因表達(dá)，誘發(fā)了秋眠[20-22]。

目前，大氣CO2濃度升高產(chǎn)生“肥料效應(yīng)”對(duì)苜蓿的光合作用、水分利用效率、蒸騰作用以及產(chǎn)量的影響，一直是科學(xué)研究關(guān)注的重點(diǎn)[23]。但迄今為止的大量研究文獻(xiàn)中，對(duì)于大氣CO2濃度升高對(duì)植物內(nèi)源激素的影響的報(bào)道較少。CO2濃度升高對(duì)苜蓿的內(nèi)源激素合成量有無(wú)影響，高CO2濃度下苜蓿的秋眠調(diào)控中內(nèi)源激素有無(wú)作用，都需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)探討。本研究利用開頂式熏氣室(Open-top Chamber)，分析3 個(gè)不同秋眠型苜蓿品種經(jīng)不同濃度CO2處理后內(nèi)源激素的動(dòng)態(tài)變化，探討內(nèi)源激素對(duì)秋眠性的調(diào)控機(jī)理，旨在了解未來(lái)大氣CO2變化情景下，內(nèi)源激素調(diào)控苜蓿秋眠、誘導(dǎo)苜蓿生長(zhǎng)，為探討CO2濃度升高對(duì)豆科植物影響提供生理指標(biāo)的理論依據(jù)和參考。

1材料與方法

1.1供試種子

苜蓿種子由北京林業(yè)大學(xué)提供，分別選取標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照秋眠級(jí)的苜蓿品種：秋眠型品種Maverick(FD1)、半秋眠型品種ABI 700(FD6)和極非秋眠型苜蓿品種UC-1465(FD11)，代表3個(gè)不同的秋眠型。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院順義試驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)地位于北京市順義區(qū)東北郊(38°39′27.97″ N， 104°04′58.66″ E)。主要設(shè)備為結(jié)構(gòu)和性能完全相同的12個(gè)OTC型開頂式氣室，氣室為六邊形無(wú)色透明玻璃結(jié)構(gòu)。分別設(shè)置550和700 μmol·mol-1兩個(gè)試驗(yàn)組，大氣環(huán)境本底CO2濃度350 μmol·mol-1為對(duì)照組CK，試驗(yàn)組全天通入CO2，對(duì)照組僅通自然風(fēng)。采用盆栽的方式，出苗間苗后每盆定植10株苜蓿，每組3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)3個(gè)花盆。盆內(nèi)栽培土壤質(zhì)地肥力相同，整個(gè)生育期管理措施相同，水肥供應(yīng)情況一致。

1.3觀測(cè)指標(biāo)和方法

每個(gè)生育期取樣一次，分別為分枝期(6月9日)、初花期(7月18日)、盛花期(8月19日)、成熟期(9月18日)。樣品的采集：采樣時(shí)間為08:00-10:00，取樣部位為苜蓿的上端葉片0.5～1.0 g，用錫紙包裹后液氮速凍0.5 h，于超低溫冰箱-80 ℃保存，用于植物內(nèi)源激素含量的測(cè)定。單株取樣為1次重復(fù)，每個(gè)處理共3次重復(fù)。

激素的提取:稱取0.5～1.0 g苜蓿鮮樣，加2 mL提取液(80%甲醇, 內(nèi)含1 mmol·L-1二叔丁基對(duì)甲苯酚(BHT)，冰浴下研磨成勻漿，轉(zhuǎn)入試管中，再用2 mL提取液分次將研缽沖凈，一并移至試管，搖勻放置4 ℃下提取4 h。3 500 r·min-1離心8 min，取上清液。沉淀物中加入1 mL提取液，放置4 ℃下提取1 h，再次離心，合并上清液記錄體積。上清液過(guò)C-18固相萃取柱：1 mL甲醇(80%)平衡柱-加樣-收集樣品-移開樣品后用5 mL甲醇(100%)洗柱-5 mL甲醚(100%)洗柱-循環(huán)。過(guò)柱后的樣品轉(zhuǎn)入5 mL離心管中, 用氮吹儀吹干后樣品稀釋液定容。

樣品測(cè)定方法按照ELISA(酶聯(lián)吸附免疫法)試劑盒提供的步驟進(jìn)行，試劑盒購(gòu)買于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的化控中心。本試驗(yàn)測(cè)定3種內(nèi)源激素，分別為脫落酸(ABA)、赤霉素(GA3)、生長(zhǎng)素(IAA)，每個(gè)樣品測(cè)定3次，取其平均值。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0軟件對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，用平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤表示測(cè)定結(jié)果，分別對(duì)同一苜蓿品種不同CO2濃度處理、同一CO2濃度處理不同苜蓿品種的內(nèi)源激素含量進(jìn)行單因素方差分析；采用Excel 2010制圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同CO2濃度對(duì)苜蓿脫落酸含量的影響

脫落酸(ABA)廣泛存在于高等植物體內(nèi)和蘚類植物中，屬于生長(zhǎng)抑制性激素。對(duì)植物休眠、抗脅迫、調(diào)節(jié)氣孔運(yùn)動(dòng)和基因表達(dá)等都有重要作用[24]。本研究中CO2濃度升高可降低苜蓿體內(nèi)ABA含量，初花期、盛花期、成熟期CO2濃度對(duì)苜蓿ABA含量有顯著作用(P<0.05)(圖1)。整個(gè)生育期內(nèi)，各處理下苜蓿的ABA含量都呈現(xiàn)逐漸升高的狀態(tài)，至成熟期時(shí)達(dá)到最高(圖1)。分枝期，700、550 μmol·mol-1組較對(duì)照組，F(xiàn)D1分別下降了4.70%、23.69%；FD6分別下降了21.79%、27.96%；FD11分別下降了16.11%、5.69%。初花期和盛花期時(shí)，高CO2濃度處理下苜蓿的ABA含量較對(duì)照組大幅度下降，其中，F(xiàn)D1下降了9.33%～38.30%；FD6下降了52.10%～83.08%；FD11下降了40.24%～53.46%。高CO2濃度在初花期和盛花期顯著使3種苜蓿ABA含量下降(P<0.05)，且CO2濃度越高，ABA含量越低。成熟期時(shí)，ABA下降幅度略微減小，700 μmol·mol-1組較對(duì)照組，F(xiàn)D1、FD6、FD11下降幅度分別為16.07%、63.63%、17.78%；550 μmol·mol-1組較對(duì)照組，F(xiàn)D1、FD6、FD11下降幅度分別為18.57%、57.75%、1.61%。整個(gè)生育期內(nèi)高CO2濃度對(duì)FD6苜蓿ABA含量作用較大，F(xiàn)D11次之，F(xiàn)D1影響最小。

圖1　不同CO2濃度對(duì)不同生育期苜蓿脫落酸的影響

注：不同小寫字母表示相同苜蓿品種在同一生育期不同CO2濃度處理間差異顯著(P<0.05)。下圖同。

Note：Different lower case letters of the same alfalfa cultivar show significant differences among different CO2concentrations at the same grouth period at 0.05 level. The same below.

2.2不同CO2濃度對(duì)苜蓿生長(zhǎng)素含量的影響

一般來(lái)說(shuō)生長(zhǎng)素廣泛分布在植物體內(nèi)，如，根尖分生組織、胚芽鞘、嫩葉等，生長(zhǎng)素主要合成部位是正在擴(kuò)大的葉片[24]。CO2濃度對(duì)苜蓿初花期、盛花期IAA含量有顯著影響(表1)。初花期和盛花期IAA含量較高，分枝期和成熟期IAA含量較低，整個(gè)生育期內(nèi)，苜蓿IAA含量呈現(xiàn)“n”型變化(圖2)。

整個(gè)生育期，高CO2濃度處理下FD1苜蓿的IAA含量均高于對(duì)照組，其中分枝期、初花期、盛花期、成熟期700 μmol·mol-1組IAA含量分別高于對(duì)照組8.12%、55.39%、29.96%、38.94%；550 μmol·mol-1組IAA含量分別高于對(duì)照組3.34%、38.55%、4.85%、7.10%。對(duì)于FD1和FD6,總體上CO2濃度越高，苜蓿的IAA含量越高。其中初花期時(shí)700、550 μmol·mol-1組與對(duì)照組均有顯著差異(P<0.05)(圖2)。除分枝期和成熟期外，高CO2濃度處理下FD6苜蓿的IAA含量均顯著高于與對(duì)照組的(P<0.05)(圖2)，其中初花期時(shí)，700和550 μmol·mol-1組IAA含量分別是對(duì)照組的1.93、1.72倍；盛花期，700和550 μmol·mol-1組IAA含量分別是對(duì)照組的2.98、2.76倍。高CO2濃度處理下對(duì)FD11的IAA合成也有一定的促進(jìn)作用，整個(gè)生育期550 μmol·mol-1的促進(jìn)效果更好(圖2)，其中初花期和盛花期550 μmol·mol-1組IAA含量均顯著高于對(duì)照組的(P<0.05)(圖2)。其中初花期和盛花期700 μmol·mol-1組FD11的IAA含量分別是對(duì)照組1.71、1.20倍；550 μmol·mol-1組IAA含量分別是對(duì)照組2.77、1.53倍。

表1　CO2濃度對(duì)苜蓿脫落酸、生長(zhǎng)素和赤霉素含量影響的方差分析與F值

注：***代表 0.001水平上差異顯著；**代表在0.01水平上差異顯著；*代表在0.05水平上差異顯著。

Note: ***, * * and * show significant effect at 0.001, 0.01 and 0.05 level, respectively.

圖2　不同CO2濃度對(duì)不同生育期苜蓿生長(zhǎng)素的影響

相同CO2濃度對(duì)比不同秋眠級(jí)苜蓿，分枝期，700 μmol·mol-1處理組中為FD11>FD1>FD6，550 μmol·mol-1組IAA含量大小為FD6>FD1>FD11。初花期和盛花期，高CO2濃度處理下FD6的IAA含量最高。從表1可以看出，初花期CO2濃度對(duì)苜蓿的IAA含量有顯著影響(P<0.05)；盛花期CO2濃度對(duì)苜蓿的IAA含量有極顯著影響(P<0.001)。整體而言，高CO2濃度處理，初花期時(shí)苜蓿的IAA含量最高，且更有利于FD6的IAA合成。

2.3不同CO2濃度對(duì)苜蓿赤霉素含量的影響

赤霉素是植物的生長(zhǎng)激素，GA3的生理作用十分廣泛，能促進(jìn)莖、葉的生長(zhǎng)，刺激果實(shí)生長(zhǎng),調(diào)節(jié)植株休眠，控制植物的成熟和衰老進(jìn)程等[24]。整個(gè)生育期內(nèi)，分枝期和初花期苜蓿的GA3含量較低，盛花期GA3含量激增，至成熟期又急速下降，呈“∧”型變化(圖3)。

盛花期，CO2濃度對(duì)苜蓿GA3含量有極顯著影響(P<0.01)(表1)，其中700 μmol·mol-1組，F(xiàn)D1、FD6、FD11苜蓿的GA3含量較對(duì)照組分別提高了64.84%、31.81%、8.12%；550 μmol·mol-1組，F(xiàn)D1、FD6、FD11苜蓿的GA3含量較對(duì)照組分別提高了18.46%、9.05%、5.50%?？梢钥闯?，CO2濃度越高，苜蓿的GA3值越大，且對(duì)FD1的作用比較明顯，其中700 μmol·mol-1下FD1的GA3含量與550 μmol·mol-1組和對(duì)照組間差異均顯著(P<0.05)。700 μmol·mol-1下FD6的GA3含量與對(duì)照組差異也顯著(P<0.05)。

圖3　不同CO2濃度對(duì)不同生育期苜蓿赤霉素的影響

成熟期，CO2濃度對(duì)苜蓿的GA3有顯著影響(P<0.05)(表1)，其中700、550 μmol·mol-1下，F(xiàn)D1苜蓿的GA3含量較對(duì)照組分別上升了72.45%、14.09%；FD6的GA3含量較對(duì)照組分別下降了28.32%、41.39%；FD11的GA3含量分別下降了16.90%、29.03%。高CO2濃度對(duì)FD1的GA3含量起促進(jìn)作用，而降低了FD6、FD11苜蓿的GA3含量，這可能與3種苜蓿的休眠程度有關(guān)，F(xiàn)D1是秋眠型苜蓿，秋末會(huì)產(chǎn)生大量的ABA，ABA促進(jìn)休眠，而GA3抑制休眠，CO2濃度升高會(huì)緩解苜蓿的秋眠。而成熟期FD6、FD11苜蓿的GA3含量在高CO2濃度處理下呈下降趨勢(shì)，還需進(jìn)一步研究其原因。

2.4不同CO2濃度下苜蓿IAA/ABA動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

GA3/ABA、IAA/ABA的變化可反映促進(jìn)生長(zhǎng)的激素和抑制生長(zhǎng)的激素之間的相對(duì)平衡狀態(tài)[20-24]。不同CO2濃度處理對(duì)3種秋眠型苜蓿品種的各種內(nèi)源激素含量的影響有差異(圖4)。初花期到成熟期FD1和FD6的IAA/ABA比隨著CO2濃度的升高而提高。初花期，F(xiàn)D1、FD6在700和550 μmol·mol-1組處理下的IAA/ABA比值均顯著高于對(duì)照組的(P<0.05)(圖4)。盛花期，F(xiàn)D6在700和550 μmol·mol-1組處理下，與對(duì)照組的差異仍顯著(P<0.05)，分別高出對(duì)照組5.50和5.51倍。FD11在550 μmol·mol-1組處理下的IAA/ABA值達(dá)到最大，初花期時(shí)，700 μmol·mol-1組和550 μmol·mol-1組處理下的IAA/ABA值分別高出對(duì)照組2.38倍和3.72倍，差異均顯著(P<0.05)，盛花期時(shí)，盡管700 μmol·mol-1組處理與對(duì)照組無(wú)顯著差異(P>0.05)，但其值仍提高了64.65%。

圖4　不同CO2濃度對(duì)不同生育期苜蓿IAA/ABA的影響

同一濃度的CO2處理對(duì)3種秋眠型苜蓿品種的各種內(nèi)源激素含量的影響不同，整個(gè)生育期700 μmol·mol-1組處理下的3種秋眠型苜蓿IAA/ABA平均值大小順序?yàn)镕D6>FD1>FD11；550 μmol·mol-1組處理下3種秋眠型苜蓿IAA/ABA平均值大小順序?yàn)镕D6>FD11>FD1。對(duì)照組處理下3種秋眠型苜蓿IAA/ABA平均值大小順序?yàn)镕D1>FD6>FD11?？傮w來(lái)說(shuō)，整個(gè)生育期內(nèi)高CO2濃度處理能降低ABA含量，增加IAA合成量，苜蓿的IAA/ABA比提高，其中初花期和盛花期時(shí)，CO2濃度對(duì)苜蓿的IAA/ABA比影響更顯著(P<0.001)(表2)，高CO2濃度處理下更利于FD6苜蓿提高IAA合成量，消減ABA產(chǎn)生的生長(zhǎng)抑制作用。

2.5不同CO2濃度下苜蓿GA3/ABA動(dòng)態(tài)變化規(guī)律

不同CO2濃度對(duì)不同苜蓿品種的GA3/ABA的影響規(guī)律是一致的，盛花期時(shí)GA3/ABA比值達(dá)到最大，成熟期時(shí)降低至最低(圖5)。盛花期時(shí)，CO2濃度對(duì)苜蓿的GA3/ABA值有極顯著影響(P<0.001)；成熟期時(shí)，CO2濃度對(duì)苜蓿的GA3/ABA值有顯著影響(P<0.05)(表2)。

表2　不同CO2濃度對(duì)不同生育期苜蓿IAA/ABA、GA3/ABA含量的方差分析與F值

盛花期和成熟期時(shí)，CO2濃度越高GA3/ABA比值越高。盛花期時(shí)，F(xiàn)D1在700 μmol·mol-1處理下，分別比550 μmol·mol-1組和對(duì)照組高出1.45倍和2.22倍，差異均顯著(P<0.05)。FD6在700和550 μmol·mol-1處理下，分別比對(duì)照組提高了142.40%、113.68%，差異均顯著(P<0.05)。FD11在700和550 μmol·mol-1處理下，分別比對(duì)照組提高了49.35%、44.54%，差異均顯著(P<0.05)。成熟期時(shí)，F(xiàn)D1在700 μmol·mol-1處理下，GA3/ABA值仍顯著高于550 μmol·mol-1組和對(duì)照組(P<0.05)。高CO2濃度處理有利于FD1的GA3/ABA的比值提高，解除休眠，保持生長(zhǎng)。

3討論與結(jié)論

關(guān)于植物激素濃度與CO2濃度升高響應(yīng)已有少量的報(bào)道。植物的生長(zhǎng)發(fā)育和休眠常常受內(nèi)源激素的調(diào)控, 不少研究指出植物的有些生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程受到幾種內(nèi)源激素的順序性或連鎖性調(diào)節(jié)[25]。本研究中，高CO2濃度升高可以提高苜蓿葉片中的IAA、GA3含量，降低植物葉片中ABA含量。這與Piero等[26]和Li等[27]的研究結(jié)果一致。Piero等[26]發(fā)現(xiàn)CO2濃度升高可緩解鹽脅迫，并且降低甜椒(Capsicumannuumvar.grossum)葉片中的ABA含量，顯著降低根系IAA含量(P<0.05)，根系干重增加。Li等[27]對(duì)銀杏(Ginkgobiloba)進(jìn)行高CO2濃度處理時(shí)發(fā)現(xiàn)，其ABA含量會(huì)下降，處理80 d后玉米素核苷(ZR)的含量提高2.5倍，處理100 d后IAA含量可提高兩倍，并且銀杏中GA3含量峰值提前。IAA和GA3有促進(jìn)生長(zhǎng)的效應(yīng)，ABA有抑制生長(zhǎng)的效應(yīng)，IAA、GA3與ABA相互拮抗、相輔相成、協(xié)同調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)。本研究中，CO2濃度升高對(duì)3種秋眠型苜蓿的IAA/ABA、GA3/ABA的促進(jìn)作用明顯，減弱了ABA的抑制生長(zhǎng)、促進(jìn)休眠的效應(yīng)，這也許就是CO2濃度升高提高紫花苜蓿根、莖、葉和總生物量的重要生理運(yùn)行機(jī)制之一[11]。

圖5　不同CO2濃度對(duì)不同生育期苜蓿GA3/ABA的影響

本研究結(jié)果表明，秋季溫度降低、光照時(shí)長(zhǎng)變短時(shí)，3種秋眠型苜蓿的ABA含量升高，IAA含量和GA3含量下降，這與王成章等[20]、倪俊霞等[21]、樊文娜等[22]的研究結(jié)果一致，但與其不一致的是，秋季時(shí)對(duì)照組中秋眠型苜蓿的ABA含量低于半秋眠型和極非秋眠型苜蓿。本研究對(duì)照組中秋眠型苜蓿的ABA含量較低，但相應(yīng)秋眠型苜蓿的IAA含量和GA3含量也低于半秋眠型和極非秋眠型苜蓿，因此可能苜蓿的秋眠性并不是由內(nèi)源激素的多寡決定，而是由促進(jìn)休眠與抑制休眠的激素拮抗調(diào)控決定。此外，秋季高CO2濃度處理下，秋眠型苜蓿的GA3/ABA比顯著提高，因此，可能在秋季時(shí)開頂式氣室中的秋眠型苜蓿秋眠性減弱，仍可保持生長(zhǎng)。

目前，對(duì)于CO2濃度升高下植物中激素變化研究還不夠深入，鑒于激素在植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)中的重要作用，應(yīng)當(dāng)深入了解高CO2濃度下激素應(yīng)答模式和對(duì)植物的調(diào)節(jié)機(jī)制，系統(tǒng)研究未來(lái)大氣CO2濃度上升的背景下，不同秋眠型苜蓿的響應(yīng)機(jī)制，為合理發(fā)展苜蓿區(qū)域化種植提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

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(責(zé)任編輯張瑾)

DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0396

*收稿日期：2015-07-13接受日期：2015-10-09

基金項(xiàng)目：2012年環(huán)保公益項(xiàng)目——?dú)夂蜃兓卤Ｗo(hù)優(yōu)先區(qū)脆弱性評(píng)估與保護(hù)對(duì)策研究(201209031)

通信作者：關(guān)瀟(1978-)，女，山西懷仁人，副研，博士，研究方向?yàn)檫z傳資源與生物安全。E-mail:cynthia815@126.com

中圖分類號(hào)：S816;S551+.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-0629(2016)3-0442-08* 1

Corresponding author:Guan XiaoE-mail: cynthia815@126.com

Effect of CO2enrichment on hormone content of different types fall dormancy alfalfa

Zhai Xiao-meng1, Zang Chun-xin1,Wang Min2, Ren Meng-yun1, Guan Xiao1

(1.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China;2.Alkali Soil Natural Environmental Science Center of Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

Abstract:To investigate the effects of elevated CO2 on endogenous hormone content of three different fall dormancy alfalfa(Medicago sativa) cultivarsfor the entire growth period of alfalfa processing under three different CO2 concentration gradient (700 μmol·mol-1, 550 μmol·mol-1and normal atmospheric CO2 concentration 350 μmol·mol-1). The results of measured in each growth stage leaves endogenous hormone showed that: the higher CO2 concentration, the higher auxin (IAA), gibberellin (GA3), the lower content of abscisic acid (ABA) contentin .The IAA/ABA and GA3/ABA of the alfalfa increased by high CO2 concentration handling throughout whole growth period, also, high CO2 concentrations was conducive to the lifting of dormancy alfalfa, maintaining growth. Meanwhile, high CO2 concentrations had a significant effect (P<0.05) of endogenous hormones alfalfa when early flowering and flowering. It was most favorable for growth and development of semi Alfalfa, then the non-fall dormancy alfalfa when the air CO2 concentration increased. The fall dormancy of fall dormancy Alfalfa decreased and the growth period was prolonged in the treatment of high CO2 concentration.

Key words:CO2 concentration; alfalfa; dormancy; growth period; hormone

翟曉朦,臧春鑫,王敏,任夢(mèng)云,關(guān)瀟.CO2濃度升高對(duì)不同秋眠型苜蓿內(nèi)源激素含量的影響.草業(yè)科學(xué),2016,33(3)：442-449.

Zhai X M,Zang C X,Wang M,Ren M Y,Guan X.Effect of CO2enrichment on hormone content of different types fall dormancy alfalfa.Pratacultural Science，2016,33(3)：442-449.

第一作者：翟曉朦(1990-)，女，江蘇興化人，助研，碩士，研究方向?yàn)椴莸刭Y源的研究與利用。E-mail:xiaomengzhai815@126.com