納米硒、銅對(duì)干旱脅迫下番茄生長(zhǎng)、光合特性及產(chǎn)量的影響

陳繞生 薛林寶

摘要：隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的納米技術(shù)已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，然而納米肥料對(duì)植物的影響尚不清楚。采用盆栽試驗(yàn)，研究干旱脅迫下施用納米銅（Cu NPs）、納米硒（Se NPs）對(duì)番茄生長(zhǎng)、光合生理特性及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，干旱脅迫（DS）條件下番茄干物質(zhì)累積、根系形態(tài)、光合生理代謝及產(chǎn)量皆受到顯著影響。DS條件下，與對(duì)照（CK）相比，施用Cu NPs（CU）、Se NPs（SE）及二者結(jié)合施用（CU+SE）處理均可有效增加番茄植株地上部、根系干物質(zhì)累積量及根系性狀指標(biāo)，提高光合色素（葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素）含量、光合特征參數(shù)、葉綠素?zé)晒鈪?shù)及上調(diào)表達(dá)光合作用基因（PetE、Psb28），處理間整體呈CK、CU

關(guān)鍵詞：納米顆粒;番茄;干旱脅迫;熒光參數(shù);基因表達(dá)水平;產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S641.201 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2022）12-0127-08

收稿日期：2021-11-28

基金項(xiàng)目：江蘇省創(chuàng)新課題（編號(hào)：SN1703）。

作者簡(jiǎn)介：陳繞生（1973—），男，江蘇淮安人，碩士，副教授，主要從事園藝生產(chǎn)研究。E-mail：1048483719@qq.com。

通信作者：薛林寶，博士，教授，主要從事園林、園藝研究。E-mail：xlb@yzcn.net。

隨著溫室效應(yīng)帶來(lái)的氣候持續(xù)變暖，干旱性問(wèn)題已成為全球植物生長(zhǎng)和糧食安全生產(chǎn)面臨的主要威脅之一[1]。目前，世界上有大面積耕地處于干旱或半干旱狀態(tài)，干旱脅迫可對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育及生理代謝產(chǎn)生顯著影響，包括水分利用效率、養(yǎng)分吸收、光合效率、總?cè)~綠素含量以及激素水平等[2]，從而對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)等具有不利影響。目前針對(duì)緩解干旱環(huán)境下作物生長(zhǎng)發(fā)育的相關(guān)技術(shù)已報(bào)道了微生物策略、保水劑研發(fā)及品種培育等[3-4]。為增加作物種子活力、抗逆性以及提高糧食品質(zhì)，施用硅（Si）、銅（Cu）以及硒（Se）等有益元素已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的必要措施[5]。隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的納米農(nóng)藥、納米肥料已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為提高作物生產(chǎn)力和作物保護(hù)提供了新思路。

最近的研究表明，由于納米顆粒（<100 nm）類似于蛋白質(zhì)等生物分子，能夠穿過(guò)細(xì)胞膜[6]，其物理、化學(xué)性質(zhì)與大顆粒的常規(guī)種類存在功能差異[7]。因此與養(yǎng)分有效態(tài)相比，納米顆粒（NPs）形式的元素生物利用度和功能效率在植物生長(zhǎng)和代謝方面效果更佳[7]。目前，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中以Se、Cu、鋅（Zn）等為主的幾種類型的納米材料已逐漸得到運(yùn)用[8]。且研究發(fā)現(xiàn)，納米硒（Se NPs）具有潛在的抗氧化活性，在花生（Arachis hypogaea L.）的栽培中，Se NPs可增加花生植株的抗氧化酶和非酶抗氧化劑活性[9];提高黃瓜作物中用于滲透保護(hù)的光合能力、脯氨酸和總可溶性碳水化合物的積累[10]。目前與植物相關(guān)的研究中，納米銅（Cu NPs）是目前運(yùn)用最多的納米材料類型，并且已表明低濃度使用時(shí)具有最佳效果;施用 10 mg/L Cu NPs可以減少番茄植株對(duì)Na+的吸收與積累，有助于緩解鹽脅迫帶來(lái)的損傷[11]。此外，10 mg/L Cu NPs亦可誘導(dǎo)植物的抗氧化防御系統(tǒng)，誘導(dǎo)抗氧化化合物的合成[12]。

番茄（Solanum lycopersicum L.）是一種在全球廣泛種植的蔬菜，已成為茄科作物遺傳和抗逆性研究的模式植物。大多數(shù)番茄品種對(duì)干旱環(huán)境敏感，尤其是在早期生長(zhǎng)階段。光合作用是植物生長(zhǎng)和作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)，已經(jīng)在不同植物中觀察到Cu、Se對(duì)干旱條件下植物葉片的光合作用具有顯著的促進(jìn)作用[5，13]。然而，關(guān)于干旱脅迫下Cu NPs、Se NPs對(duì)光合作用的調(diào)節(jié)機(jī)制知之甚少。本研究基于前人關(guān)于Cu NPs、Se NPs施用水平的研究，探索干旱脅迫下Cu NPs、Se NPs對(duì)番茄植株生長(zhǎng)、光合特性、光合作用基因表達(dá)水平及番茄果實(shí)品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 供試地點(diǎn)與供試材料

試驗(yàn)于2021年5—6月在江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院園藝生長(zhǎng)調(diào)控氣候室進(jìn)行。供試番茄品種為中蔬6號(hào)，來(lái)自河北省青縣純豐蔬菜良種繁育場(chǎng)。種子先采用0.5%次氯酸鈉進(jìn)行表面滅菌25 min，然后浸入55 ℃蒸餾水中30 min，再在28 ℃培養(yǎng)箱中雙層潤(rùn)濕濾紙上催芽2 d，然后播種在復(fù)合基質(zhì)中，將其放置于25 ℃光照培養(yǎng)箱中，光暗時(shí)間比為 14 ∶10，相對(duì)濕度為65%～75%，培養(yǎng)至4葉期。

供試納米硒、納米銅直徑分別為5～18、35～42 nm，皆為球形，來(lái)自墨西哥薩爾蒂洛應(yīng)用化學(xué)研究中心，兩者皆使用殼聚糖作為穩(wěn)定劑，其制備工藝參考文獻(xiàn)[14]。將Cu NPs、Se NPs粉末加入超純水中，超聲（100 W、40 kHz）30 min，使粉末均勻分散于超純水中形成懸浮溶液備用[15]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置：以基質(zhì)水分含量為主處理，施用納米材料為次處理。次處理為CK（不施用Cu NPs、Se NPs）、CU（僅施用Cu NPs）、SE（僅施用Se NPs）、CU+SE（施用Cu NPs、Se NPs），以上處理皆基于培養(yǎng)基質(zhì)正常含水率（WW）、干旱脅迫（DS），共8個(gè)處理組合。其中基質(zhì)正常含水率為（80±5）%，干旱處理采用自然干旱法，基質(zhì)含水率為（55±5）%，程度介于輕度至中度干旱;Se NPs、Cu NPs相關(guān)處理濃度皆為 10 mg/L，各處理重復(fù)5次。

盆栽裝置為塑料桶，盆高20 cm，上口徑17 cm，底徑15 cm。采用泥炭土與蛭石（體積比為2 ∶1）作為培養(yǎng)基質(zhì)，每盆3 kg。按照上述處理設(shè)置土壤含水率，將4葉期的番茄幼苗轉(zhuǎn)移至相應(yīng)處理的培養(yǎng)基質(zhì)中。Se NPs、Cu NPs采用根施方式施入，為避免Se NPs、Cu NPs對(duì)幼苗產(chǎn)生沖擊效應(yīng)，采用Se NPs、Cu NPs分次施入的辦法，即每間隔3 d施用1次，共10次，每次施用10 mL，處理總用量為 100 mL。同時(shí)采用配備ML2x探頭（ThetaProbe soil moisture devices，UK）的HH2土壤水分速測(cè)儀（HH2 moisture meter Delta-T Devices，UK）測(cè)定培養(yǎng)基質(zhì)含水率，采用滴灌補(bǔ)充水分以確?；|(zhì)水分在試驗(yàn)設(shè)定的范圍內(nèi)。此外，每2周向盆體中加入50 mL 1/2山崎番茄配方營(yíng)養(yǎng)液。試驗(yàn)培養(yǎng)101 d。

1.3 樣品采集及測(cè)定分析

1.3.1 番茄生物量、根系形態(tài)參數(shù)及產(chǎn)量測(cè)定

培養(yǎng)結(jié)束后選取每個(gè)處理長(zhǎng)勢(shì)相同的植株，采用清水小心清洗以獲得完整根系。采用Epson Perfective V700 photo掃描儀對(duì)根系進(jìn)行掃描，并采用WinRHIZO根系分析系統(tǒng)（Regent Instruments LA2000，Canada）分析根系體積、總根長(zhǎng)、根系表面積、根系平均直徑等參數(shù)。

生物量測(cè)定：將番茄地上部、根系分離于105 ℃殺青30 min，70 ℃烘干至恒質(zhì)量并稱量記錄。產(chǎn)量由結(jié)果數(shù)及果實(shí)年均質(zhì)量構(gòu)成，采用人工計(jì)數(shù)及稱質(zhì)量法記錄。

1.3.2 光合色素含量、光合特征參數(shù)及熒光參數(shù)測(cè)定

光合色素含量及熒光參數(shù)測(cè)定于Se NPs、Cu NPs施用結(jié)束后的第1天，即移栽后31 d進(jìn)行。測(cè)量最近完全展開(kāi)的第2張葉片上的光合色素含量，光合色素包含葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素，三者皆采用丙酮-乙醇混合浸提，采用紫外分光光度計(jì)（UV-2450，Shimadzu，Japan）分別在665、649、470 nm處測(cè)定，具體步驟參照高俊鳳的方法[16]。

采用LI-6200便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)（LI-6200;LI-COR，America）測(cè)定葉片的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、胞間CO2濃度（Ci）和氣孔導(dǎo)度（Gs）等指標(biāo)。葉室溫度設(shè)置為（25±1） ℃，CO2濃度為 380 μmol/mol，光量子密度為900 μmol/（m2·s）。

采用配備葉綠素?zé)晒庀到y(tǒng)的光合作用系統(tǒng)（LI-6200;LI-COR，America）測(cè)量第2張完全展開(kāi)的葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)。經(jīng)過(guò)30 min暗處理，測(cè)定暗適應(yīng)的最小熒光（Fo）、飽和最大熒光（Fm）及正常光照下的最小熒光（Fo′）、熒光上升到能化類囊體的最大熒光（Fm′）及穩(wěn)態(tài)熒光（Fs），各處理重復(fù)3次。葉綠素?zé)晒鈪?shù)中，光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）的最大光化學(xué)效率Fv/Fm=（Fm-Fo）/Fm，實(shí)際光化學(xué)效率ΦPSⅡ=（Fm′-Fs）/Fm′，PSⅡ有效的量子效率Eq=（Fm′-Fo′）/Fm′，光化學(xué)熒光猝滅系數(shù)qP=（Fm′-Fs）/（Fm′-Fo′）。

1.3.3 光合作用基因表達(dá)水平測(cè)定

光合作用基因表達(dá)水平測(cè)定于移栽后31 d進(jìn)行，此后連續(xù)6 d進(jìn)行基因表達(dá)監(jiān)測(cè)。番茄葉片光合作用基因（PetE、Psb28）的特異性引物序列（表1）參照Z(yǔ)hang等的研究[17]。使用RNeasy Plant Mini Kit （DP419，TIANGEN，北京，中國(guó)）按照試劑盒說(shuō)明書(shū)提取總RNA。RNA濃度采用紫外可見(jiàn)分光光度法在230、260、280 nm處測(cè)定，并采用1%瓊脂糖凝膠電泳檢查其完整性。采用PrimeScriptTM RT reagent Kit和gDNA Eraser（TaKaRa，Shiga，Japan）對(duì)總RNA進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄構(gòu)建cDNA。將獲得的cDNA用不含RNase的雙蒸水（ddH2O）稀釋至100 ng/μL，然后使用SYBRPremix Ex TaqTM（TaKaRa Bio，Shiga，Japan）將1 μL cDNA用于qRT-PCR分析。所有上述反應(yīng)均在BioRad CFX-96實(shí)時(shí)PCR系統(tǒng)（Bio-Rad，USA）上進(jìn)行。

反應(yīng)體系：終體積為25 μL，其中含有12.5 μL SYBRPremix Ex TaqTM Ⅱ、1.0 μL正向引物（10 μmol/L）、1.0 μL反向引物（10 μmol/L）、1.0 μL cDNA和9.5 μL ddH2O。反應(yīng)條件：預(yù)變性95.0 ℃ 5 min;變性95.0 ℃ 10 s，退火56.0 ℃ 30 s，延伸72.0 ℃ 0 s，共40個(gè)循環(huán)。采用番茄的肌動(dòng)蛋白基因（Actin）當(dāng)作內(nèi)參對(duì)照。采用2-ΔΔCT斷層掃描方法計(jì)算目標(biāo)基因的相對(duì)轉(zhuǎn)錄豐度。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 013進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 19.0軟件中鄧肯多重比較法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（α=0.05），采用Origin 8進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 納米硒、納米銅對(duì)干旱脅迫下番茄植株干物質(zhì)累積和根系形態(tài)特征的影響

由表2可知，正常持水量處理（WW）條件下各處理的干物質(zhì)累積量及根系性狀參數(shù)皆高于干旱脅迫（DS）條件下的所有處理，表明干旱脅迫對(duì)植株生長(zhǎng)具有不利影響。就本試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，無(wú)論在WW還是DS條件下，地上部干物質(zhì)、根系干物質(zhì)及根系性狀指標(biāo)（總根長(zhǎng)、根系表面積、根系直徑、根系體積）皆表現(xiàn)為CK

2.2 納米硒、納米銅對(duì)干旱脅迫下番茄葉片光合色素的影響

由圖1-A可知，葉綠素a含量在WW與DS的各處理中，整體來(lái)看，除CU+SE間無(wú)顯著差異外，其余處理皆以WW處理顯著大于DS處理;且無(wú)論在WW還是DS條件下，各處理皆呈CK、CU

2.3 納米硒、納米銅對(duì)干旱脅迫下番茄葉片光合特征參數(shù)的影響

由圖2可知，處于干旱脅迫條件下各處理的葉部?jī)艄夂纤俾省gCO2濃度、蒸騰速率及氣孔導(dǎo)度皆低于正常含水量處理。與其對(duì)應(yīng)的CK相比，無(wú)論是在WW還是DS條件下，Cu NPs和Se NPs皆整體提高了上述光合特征參數(shù)，尤其是在DS條件下。WW條件下，CU和SE處理的Pn、Ci、Tr、Gs分別較CK提高了6.99%、26.78%、2.20%、9.09%和8.80%、27.99%、4.16%、31.82%;在DS條件下CU和SE處理則分別較CK提高了57.95%、29.99%、7.55%、60.00%和61.50%、54.63%、27.99%、110.00%。且無(wú)論在WW還是DS條件下，CU+SE處理皆大于CK、CU、SE處理，且在DS條件下CU+SE處理在任一光合指標(biāo)中皆顯著大于CK。

2.4 納米硒、納米銅對(duì)干旱脅迫下番茄葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

由圖3可知，處于干旱脅迫條件下各處理的葉片PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、實(shí)際光化學(xué)效率（ΦPSⅡ）、PSⅡ有效量子效率（Eq）及光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）皆低于正常含水量處理。與其對(duì)應(yīng)的CK相比，無(wú)論是在WW還是DS條件下，Cu NPs和Se NPs皆整體提高了上述熒光參數(shù)，且Cu NPs與Se NPs組合施用（CU+SE）處理下各熒光參數(shù)皆具有較大值。在WW條件下，F(xiàn)v/Fm、ΦPSⅡ、Eq、qP皆呈CK

2.5 納米硒、納米銅對(duì)干旱脅迫下番茄葉片光合作用基因表達(dá)的影響

由圖4可知，在Cu NPs、Se NPs施用結(jié)束后連續(xù)6 d的相對(duì)豐度監(jiān)測(cè)中，無(wú)論在質(zhì)體藍(lán)素基因（PetE）還是光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心Psb28蛋白基因（Psb28）皆表現(xiàn)為WW處理大于DS處理，表明干旱脅迫會(huì)影響光合作用基因的轉(zhuǎn)錄翻譯。在WW條件下，CK、CU、SE處理的PetE相對(duì)豐度在6 d中波動(dòng)較小，而 CU+SE處理呈整體增長(zhǎng)趨勢(shì)，CU+SE處理的PetE相對(duì)豐度在6 d時(shí)較1 d時(shí)增長(zhǎng)32.23%，兩者間差異明顯;在DS條件下，CK的PetE相對(duì)豐度呈整體下降趨勢(shì)，SE處理呈穩(wěn)定趨勢(shì)，CU與CU+SE處理呈升高趨勢(shì)，尤其表現(xiàn)在CU+SE處理中，6 d時(shí)，CK、CU、SE處理的PetE相對(duì)豐度分別顯著比CU+SE處理低63.76%、12.84%、

43.58%;此時(shí)，DS條件下CU+SE處理的PetE相對(duì)豐度與WW條件下CK、CU及SE處理相當(dāng)。就Psb28相對(duì)豐度而言，連續(xù)6 d中皆以WW處理高于DS處理。在WW條件下，CK、CU、SE、CU+SE處理皆呈整體升高趨勢(shì)，但四者處理間差異較小;在DS條件下，CK、CU、SE處理整體皆呈下降趨勢(shì)，以CK表現(xiàn)最為明顯，CU+SE處理表現(xiàn)為整體升高趨勢(shì)，但在為期6 d的監(jiān)測(cè)中該處理的Psb28相對(duì)豐度皆低于WW條件下所有處理。

2.6 納米硒、納米銅對(duì)干旱脅迫下番茄產(chǎn)量的影響

圖5展示了Cu NPs、Se NPs對(duì)干旱脅迫下番茄產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響。由圖5-A可知，在番茄結(jié)果數(shù)中整體以WW處理大于DS處理，整體而言，各處理結(jié)果數(shù)中以DS條件下的CK最低，顯著低于WW和DS條件下的其他處理，同時(shí)WW和DS條件下其他處理皆無(wú)顯著差異。由圖5-B可知，在番茄果實(shí)平均質(zhì)量中整體以WW處理大于DS處理，在WW條件下，各處理呈CU+SE>SE>CU>CK，但處理間無(wú)顯著差異;在DS條件下，各處理亦呈CU+SE>SE>CU>CK，其中CU、SE、CU+SE處理間均無(wú)顯著差異，三者較CK分別顯著增加4.86%、5.24%、6.36%。由圖 5-C 可知，產(chǎn)量仍以WW處理大于DS處理，且無(wú)論在WW處理還是DS處理中，皆表現(xiàn)為CK

3 討論與結(jié)論

干旱會(huì)對(duì)植株的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)產(chǎn)生不利影響，水資源短缺產(chǎn)生的干旱脅迫已成為全球性問(wèn)題。納米技術(shù)作為一種新興技術(shù)，已逐漸應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，施用適量的納米有益元素物質(zhì)可以提高植物的抗旱性[18]。然而，這些研究中的大多數(shù)集中于對(duì)鹽脅迫的耐受性，而在干旱環(huán)境中的研究較少。前人的研究表明，施用適量的Se NPs可以提高逆境環(huán)境中的植株生長(zhǎng)[19]。本研究表明，干旱脅迫下添加Cu NPs、Se NPs均顯著增加了番茄植株的地上部、根系干物質(zhì)累積量，表明干旱環(huán)境下施用Cu NPs、Se NPs是一種潛在的理想措施。根系是植物吸收水分和養(yǎng)分的主要營(yíng)養(yǎng)器官，其形態(tài)特征是評(píng)價(jià)植物脅迫耐受性的重要表征[20]。本研究中，與正常含水率的對(duì)照相比，干旱脅迫下CK的總根長(zhǎng)、根系表面積、根系直徑、根系體積皆明顯減小，施用Cu NPs、Se NPs后上述根系性狀皆得到顯著提升，尤其表現(xiàn)在Cu NPs+Se NPs處理（CU+SE）中?？偢L(zhǎng)、根系表面積、根系直徑、根系體積的增加可增加根系對(duì)水分的吸收，從而改善水干旱脅迫下的水分狀況[21]。

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，參與光能的吸收、轉(zhuǎn)移、分配和轉(zhuǎn)化過(guò)程，類胡蘿卜素是重要的抗氧化劑，其可消散PSⅡ捕光天線Ⅱ中多余激發(fā)能量的重要物質(zhì)，尤其是在脅迫環(huán)境中[22]。在干旱脅迫環(huán)境中，PSⅡ光化學(xué)效率降低的原因可能與葉片光合色素含量減少有關(guān)[23]。本研究中，添加Cu NPs、Se NPs顯著緩解了干旱引起的葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素含量下降，這可有助于改善光合色素含量從而保證番茄葉片的光合作用。此外，在光合色素中，Cu NPs、Se NPs處理的作用效果存在一定差異，這可能取決于納米材料本身的物理特性，即物質(zhì)特性、尺寸、制備工藝等決定了它們表面的電荷和自由能的特性[24]，因?yàn)榧{米材料進(jìn)入植物體首先在植物細(xì)胞表面對(duì)植物生理產(chǎn)生影響，這最終穩(wěn)定細(xì)胞基礎(chǔ)代謝從而緩解逆境對(duì)植株帶來(lái)的不利影響[8]。

作為生物量形成的生理基礎(chǔ)，光合作用可為植物生長(zhǎng)發(fā)育提供底物和能量，約90%的干物質(zhì)通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化[25]。然而，不利的環(huán)境條件會(huì)影響光合性能。本研究表明，干旱脅迫整體降低了番茄葉片的凈光合速率、胞間CO2濃度、蒸騰速率及氣孔導(dǎo)度。在逆境條件下，導(dǎo)致Pn下降的因素主要分為氣孔限制和非氣孔限制，當(dāng)Pn和Ci同時(shí)降低時(shí)，表明由氣孔限制引起，反之，則由類囊體細(xì)胞光合活性下降引起[26]。前人的研究表明，輕度干旱下影響Pn的因素主要為氣孔限制，而在中度、重度干旱脅迫下則為非氣孔限制[27]。本試驗(yàn)中添加Cu NPs、Se NPs皆整體提高了干旱脅迫環(huán)境中番茄葉片的Pn，同時(shí)Gs、Ci亦明顯增加，表明Cu NPs、Se NPs通過(guò)調(diào)節(jié)氣孔開(kāi)合從而提高了番茄葉片的Pn。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)是評(píng)價(jià)光合作用水平及其效率的重要表征[28]。本研究中，與WW條件下相比，DS條件下番茄的葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm有所降低，而與CK相比施用Cu NPs、Se NPs處理的Fv/Fm均顯著提高，表明Cu NPs、Se NPs皆可提高光化學(xué)反應(yīng)的上限。Chen等的研究表明，添加適量的納米物質(zhì)可提高水稻在干旱條件下的Fv/Fm[29]，本研究的結(jié)論與之基本一致。這可能是由于Se和Cu本身是植物光化學(xué)及能量代謝主要蛋白質(zhì)的催化物質(zhì)，因此可以提高PSⅡ中心捕獲的激發(fā)能效率，減少激發(fā)能（耗散為熱）在PSⅡ天線中的散失。此外，無(wú)論在WW還是DS條件下，添加Cu NPs、Se NPs均顯著提高了實(shí)際光化學(xué)效率、PSⅡ有效量子效率及光化學(xué)淬滅系數(shù)，這表明在干旱環(huán)境下施用Cu NPs、Se NPs提高了PSⅡ反應(yīng)中心的活力，從而激發(fā)了電子傳輸效率[30]，且提高光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能。這些結(jié)果表明，Cu NPs、Se NPs可以減少干旱誘導(dǎo)對(duì)PSⅡ的損傷，從而維持干旱條件下的干物質(zhì)累積。

目前已發(fā)現(xiàn)在逆境環(huán)境中，施用納米物質(zhì)對(duì)植物的光合作用具有明顯的促進(jìn)作用[8]，但其調(diào)控機(jī)制仍然未知。質(zhì)體藍(lán)素是傳遞電子的主要功能物質(zhì)，是光合電子傳遞鏈的主要成分[31]。Psb28蛋白是PSⅡ色素蛋白復(fù)合物的重要亞基，與光依賴反應(yīng)中的水分解密切相關(guān)。本研究表明，與CK相比，添加Cu NPs、Se NPs在培養(yǎng)36 d后顯著上調(diào)了質(zhì)體藍(lán)素基因（PetE）及光系統(tǒng)Ⅱ氧進(jìn)化復(fù)合蛋白基因（Psb28）在干旱脅迫下的表達(dá)。因此，如本研究中所觀察到的，Cu NPs、Se NPs上調(diào)PetE、Psb28的表達(dá)水平有助于增加電子傳輸速率和光化學(xué)效率。然而，在連續(xù)6 d的監(jiān)測(cè)中，Cu NPs與Se NPs對(duì)PetE、Psb28基因表現(xiàn)出的功能強(qiáng)度存在一定差異，單施Cu NPs處理的PetE相對(duì)豐度整體優(yōu)于單施Se NPs處理，而Psb28的相對(duì)豐度則反之。這可能取決于納米材料中的核心功能物質(zhì)，Cu是質(zhì)體藍(lán)素中重要的代謝物質(zhì)及催化介質(zhì)，因此在PetE基因表達(dá)中Cu NPs影響更大[8，32];而在PSⅡ中，Se可修復(fù)逆境引起的葉綠體膜結(jié)構(gòu)損傷、促進(jìn)類囊體和機(jī)制結(jié)構(gòu)重組及其膜流動(dòng)性[33]，因此在Psb28基因表達(dá)中影響更大。

此外，本研究表明，在番茄產(chǎn)量中，無(wú)論是否處于干旱脅迫環(huán)境，Cu NPs、Se NPs均提高了番茄結(jié)果數(shù)、平均質(zhì)量及產(chǎn)量。同時(shí)與正常水分條件的CK相比，干旱脅迫處理下施用Cu NPs、Se NPs及Cu NPs+Se NPs處理的產(chǎn)量分別降低4.53%、3.21%、0.22%，但處理間皆無(wú)顯著差異。綜上，在干旱條件下施用Cu NPs、Se NPs皆可促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育、改善光合作用及保證番茄產(chǎn)量，單施Se NPs優(yōu)于單施Cu NPs，且以二者組合施用效果最佳。

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