外源褪黑素對(duì)小麥幼苗生理及光合熒光特性的影響

褚晶 田曉芹 陳世華 郭善利

摘 要：為探討不同濃度外源褪黑素對(duì)小麥幼苗生理及光合熒光特性的影響，該研究以良星99為供試材料，測(cè)定不同濃度褪黑素處理下小麥幼苗生長(zhǎng)形態(tài)、光合及熒光參數(shù)以及抗氧化酶活性等關(guān)鍵指標(biāo)。結(jié)果表明：（1）0.1 μmol·L－1的褪黑素處理顯著提高了小麥植株的光合能力，葉綠素Chl a、Chl b和Chl （a+b）以及葉綠素?zé)晒鈪?shù)調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)額Y （NPQ）、表觀光合傳遞速率（ETR）和非光化學(xué)淬滅（NPQ）均在褪黑素濃度為0.1 μmol·L－1時(shí)達(dá)到增加最大值；PSⅡ最大光合效率（Fv/Fm）、最大光能轉(zhuǎn)化潛力（Fv/Fo）隨褪黑素濃度升高逐漸降低；光化學(xué)淬滅（qL）隨褪黑素濃度增加先下降后上升。（2）與CK（0 μmol·L－1）相比，低濃度褪黑素顯著降低小麥根和葉中過氧化物酶（POD）及小麥葉中過氧化氫酶（CAT）的活性，高濃度褪黑素處理顯著增加小麥POD的活性；小麥根中丙二醛（MDA）含量隨褪黑素濃度的增加先下降后上升。綜上表明，適量褪黑素處理可促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)，使小麥光合能力維持在較高水平，并通過POD和CAT調(diào)節(jié)不同褪黑素處理引起的氧化應(yīng)激。該研究為進(jìn)一步了解褪黑素在小麥中的調(diào)控作用機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 褪黑素， 小麥， 葉綠素， 葉綠素?zé)晒猓?光合特性， 生理

中圖分類號(hào)：Q945

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000－3142（2023）04－0723－09

Abstract：To explore the effects of different concentrations of melatonin on physiological and photosynthetic fluorescence characteristics of wheat seedlings. The growth morphology， photosynthetic， fluorescence parameters and antioxidant enzyme activity of wheat seedings treated with different concentrations of melatonin were determined by using Liangxing 99 as experimental material. The results were as follows： （1） 0.1 μmol·L－1 melatonin treatment significantly increased the photosynthetic capacity of wheat plants， Chlorophyll a （Chl a）， Chlorophyll b （Chl b） and Chlorophyll （a+b）［Chl （a+b）］ increased to the maximum value when melatonin concentration was 0.1 μmol·L－1. Chlorophyll fluorescence parameters include parameters of quantum yield of regulated energy dissipation Y （NPQ）， the electron transport rate （ETR） and non－photochemical quenching （NPQ） also reached the maximum at 0.1 μmol·L－1. The PS Ⅱ maximum photosynthetic efficiency （Fv/Fm） and maximum photochemical conversion potential （Fv/Fo） decreased with the increase of melatonin concentration. Photochemical quenching （qL） decreased first and then increased with the increase of melatonin. （2） Compared with CK （0 μmol·L－1）， low concentration of melatonin treatment significantly decreased peroxidase （POD） activity in wheat and decreased catalase （CAT） activity in wheat leaves， high melatonin concentration significantly increased POD activity in wheat. The content of malondialdehyde （MDA） in wheat roots decreased firstly and then increased with the increase of melatonin concentration. In conclusion， it suggests that appropriate melatonin treatment can promote the growth of wheat and maintain the photosynthetic capacity of wheat at a high level， and can also regulate oxidative stress induced by different concentrations of melatonin in wheat seedlings through POD and CAT. This study laid a foundation for further understanding the regulatory mechanism of melatonin in wheat.

Key words： melatonin， wheat， chlorophyll， chlorophyll fluorescence， photosynthetic characteristics， physiology

小麥?zhǔn)鞘澜缟现饕Z食作物之一。環(huán)境的改變包括高溫、鹽和重金屬等非生物脅迫對(duì)小麥的生長(zhǎng)和產(chǎn)量造成了很大影響（Trethowan & Mujeeb－Kazi， 2008）。因此，提高小麥對(duì)各種環(huán)境脅迫的耐受性是世界種植小麥亟須解決的問題（Kaya et al.， 2019）。

化學(xué)調(diào)控技術(shù)是通過外源施加植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)來調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)發(fā)育、增加產(chǎn)量及改善品質(zhì)的一種有效方法（吳瓊等，2020）。褪黑素作為一種植物激素在高等植物中廣泛存在，并參與調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育過程（Murch et al.， 2001; 莊維兵等，2018）。Hernàndez－Rui等（2004）、Hernàndez－Rui和Arnao（2010）首次提出褪黑素可能是一種植物調(diào)節(jié)劑，并與吲哚乙酸（indoleacetic acid，IAA）共同參與植物生理反應(yīng)。褪黑素具有多種生理活性，可防止葉綠素降解，調(diào)節(jié)光周期，清除羥基自由基及過氧化氫，提高抗氧化酶活性及抗氧化物質(zhì)的含量，降低膜質(zhì)過氧化水平，保護(hù)脂膜的完整性，減少電解質(zhì)的外滲等（Kola et al.， 1997; Lei et al.， 2004; Reiter et al.， 2010; 徐向東等，2010）。外源施加褪黑素提高了大豆、玉米、水稻在鹽、干旱、重金屬等非生物脅迫下的耐受性（Wei et al.， 2014；黃益宗等，2018；杜卓等，2020），外源施加褪黑素提高了小麥對(duì)鎘的耐受性（Ni et al.， 2018）。近年來，褪黑素對(duì)植物生長(zhǎng)、生理指標(biāo)、光合及葉綠素?zé)晒獾挠绊懙确矫娴难芯坎粩嘣黾?，Arnao和Hernàndez－Ruiz（2007）等對(duì)羽扇豆的研究發(fā)現(xiàn)褪黑素可以改變其不定根和側(cè)根的分布、長(zhǎng)度和數(shù)量；Ni等（2018）研究證明低濃度褪黑素處理促進(jìn)小麥生長(zhǎng)，高濃度褪黑素處理則抑制小麥的生長(zhǎng)；陳忠誠(chéng)等（2021）在紅小豆中發(fā)現(xiàn)了相同的調(diào)控效應(yīng)且不同濃度褪黑素處理增加了紅小豆各時(shí)期光合色素的含量；張海文（2020）對(duì)油松苗木的研究發(fā)現(xiàn)，外源褪黑素增加了其抗氧化酶的活性及可溶性蛋白含量。

雖然適當(dāng)施加一定濃度的褪黑素可以顯著提高包括小麥在內(nèi)一些作物和林木的生長(zhǎng)，但過高濃度的外源褪黑素卻不利于這些植株的生長(zhǎng)。然而，外源褪黑素對(duì)小麥生理及光合表現(xiàn)以及生長(zhǎng)表現(xiàn)的影響還未見報(bào)道。本研究對(duì)不同濃度褪黑素施加條件下小麥的生長(zhǎng)形態(tài)、抗氧化酶活性、光合及葉綠素?zé)晒鈪?shù)等指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定，初步闡明褪黑素對(duì)小麥生理及光合熒光特性的調(diào)控效應(yīng)，以期為實(shí)際生產(chǎn)中通過灌溉外源褪黑素提高小麥對(duì)各種環(huán)境脅迫的耐受性提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

選用種子飽滿度好、黑胚率低，且具有較好的抗病、抗寒和抗倒伏等特性的小麥品種良星99作為實(shí)驗(yàn)材料（晁林海等，2014）。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)采用水培方式培養(yǎng)小麥，水培容器為96孔黑色避光水培盒（127 mm×87 mm×114 mm），根據(jù)不同褪黑素濃度梯度共設(shè)置6個(gè)水培盒，每個(gè)水培盒內(nèi)加入不同濃度的褪黑素處理液900 mL。褪黑素購自索萊寶生物科技有限公司。

選取大小一致的小麥種子，75%酒精消毒1～2 min，自來水沖洗3～5次。將消毒后的小麥種子放到鋪有6層含有足夠水分濾紙的泡沫盒，23 ℃黑暗條件下萌發(fā)36 h。選取小麥芽長(zhǎng)5 mm左右的種子移到含有不同濃度梯度褪黑素的水培盒，標(biāo)記其褪黑素濃度分別為0、0.1、1、10、100、200 μmol·L－1，以褪黑素濃度0 μmol·L－1作為對(duì)照組（CK）。將其置于室溫23 ℃，光周期為16 h的育苗室培養(yǎng)，每隔2 d換1次處理液。每天記錄小麥葉和根的長(zhǎng)度，生長(zhǎng)1周后選取每個(gè)處理濃度下長(zhǎng)勢(shì)一致的樣品待測(cè)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 小麥干、鮮重測(cè)量 生長(zhǎng)1周后，分別從含有不同處理濃度褪黑素的水培盒中隨機(jī)選取6株小麥幼苗。將小麥幼苗分解為小麥葉和小麥根，吸干根部表面水分，將不同濃度處理下的小麥葉和根分別放入已經(jīng)稱量過重量的空瓶中，并做好標(biāo)記。稱量每個(gè)瓶的總重量，小麥鮮重=總重量-空瓶重量（g）。隨后將裝有小麥葉和小麥根的瓶放入70 ℃烘箱中烘干至恒重，稱量總重，小麥干重=總重量-空瓶重量（g），每組處理重復(fù)3次。

1.3.2 葉綠素含量測(cè)定 葉綠素浸提液組成為丙酮∶無水乙醇∶蒸餾水=4.5∶4.5∶1，分別稱取0.1 g葉片剪碎加入10 mL浸提液，封口后置于黑暗條件下浸提至葉片變?yōu)榘咨?，使用分光光度?jì)法（崔勤等，2006）測(cè)定葉綠素含量，每組處理重復(fù)3次。

1.3.3 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定 選擇褪黑素不同處理濃度下的代表性小麥葉片，置于黑暗條件下暗適應(yīng)30 min，使用葉綠素?zé)晒鈨xIMAGING－PAM測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)。適應(yīng)黑暗之后，通過打開飽和脈沖光，測(cè)定暗熒光產(chǎn)額（Fo）、最大熒光產(chǎn)額（Fm）和熒光產(chǎn)額（F），并計(jì)算葉片的最大光合效率（Fv/Fm）［（Fv/Fm）=（Fm-Fo）/Fm］、PSⅡ?qū)嶋H光合效率Y（Ⅱ）［Y（Ⅱ）=（Fm′-F）/Fm′］。照光一段時(shí)間后，測(cè)定光下最大熒光產(chǎn)額（Fm′），F(xiàn)m′對(duì)光下最小熒光產(chǎn)額（Fo′）的淬滅機(jī)制與Fm對(duì)Fo的淬滅機(jī)制相同，因此可以通過Fm′的測(cè)定估算Fo′［Fo′= Fo/（Fv/Fm+Fo/Fm′）］，計(jì)算最大光能轉(zhuǎn)化潛力（Fv/Fo）［（Fv/Fo）=（Fv/Fm）/（1-Fv/Fm）］、非光化學(xué)淬滅（non－photochemical quenching，NPQ）［NPQ=（Fm-Fm′）/Fm′］、光化學(xué)淬滅系數(shù)（photochemical quenching，qL）［qL=（Fm′-F）/（Fm′-Fo′）×Fo′/F］，調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)額Y（NPQ）［Y（NPQ）=1-Y（Ⅱ）-1/（NPQ+1+qL（Fm/Fo-1）］、非調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)額Y（NO）［Y（NO）=1/（NPQ+1+qL（Fm/Fo-1）］和表觀光合傳遞速率（electron transport rate，ETR），每組處理重復(fù)3次。

1.3.4 抗氧化酶活性測(cè)定 取生長(zhǎng)1周不同處理濃度下的小麥新鮮葉片和根剪碎，稱取0.25 g樣品放入研缽中，加入6 mL磷酸緩沖液（0.05 mol·L－1，pH=7.8），冰浴研磨成漿，轉(zhuǎn)入離心管中冷凍離心（4 ℃，4 000 rpm·min－1）20 min，取上清液4 ℃保存?zhèn)溆?。超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑還原法測(cè)定，過氧化物酶（peroxidase，POD）的活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定，過氧化氫酶（catalase，CAT）酶活采用分光光度計(jì)方法測(cè)定（陳建勛和王曉峰，2006），每組處理重復(fù)3次。

1.3.5 生理指標(biāo)測(cè)定 丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定（陳建勛和王曉峰，2006），可溶性蛋白（soluble protein，SP）含量采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定（高俊鳳，2006），每組處理重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2016對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用Origin 8.5和Graphpad prism 8軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 褪黑素對(duì)小麥葉和根生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

圖1結(jié)果表明，褪黑素對(duì)小麥的形態(tài)建成具有調(diào)節(jié)作用，隨著褪黑素濃度的升高，小麥葉和根的長(zhǎng)度及干鮮重等生長(zhǎng)指標(biāo)均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)褪黑素濃度達(dá)到1 μmol·L－1時(shí)，其對(duì)小麥生長(zhǎng)的促進(jìn)效果最為明顯，其中，1 μmol·L－1褪黑素處理小麥4 d后，處理組的根長(zhǎng)較CK增加17.3%，葉片長(zhǎng)度較CK增加2%；1 μmol·L－1褪黑素處理小麥1周后處理組的根長(zhǎng)較CK增加21.6%，根部干鮮重較CK分別增加了21.3%和24%，葉片長(zhǎng)度較CK增加6.4%，葉片干鮮重較CK相比分別增加了20.5%和3.5%。隨著褪黑素處理濃度的增加，處理組小麥的生長(zhǎng)指標(biāo)逐漸降低，褪黑素濃度達(dá)到200 μmol·L－1時(shí)，處理組小麥的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)均低于CK?？傮w而言，褪黑素處理對(duì)小麥葉和根生長(zhǎng)的影響趨勢(shì)一致，而褪黑素對(duì)小麥根長(zhǎng)和鮮重的影響變化較葉片的變化更為顯著。

2.2 不同濃度褪黑素對(duì)小麥葉綠素含量的影響

由表1可知， 隨著褪黑素濃度的增加，葉綠素a（Chlorophyll a，Chl a）、葉綠素b（Chlorophyll b，Chl b）和葉綠素（a+b） ［Chlorophyll （a+b），Chl （a+b）］整體上呈現(xiàn)先上升后下降至趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，其中，當(dāng)褪黑素濃度達(dá)到0.1 μmol·L－1時(shí)，這3項(xiàng)指標(biāo)增加最為顯著，較CK分別增加了20.5%、15.7%和18.7%；當(dāng)褪黑素濃度達(dá)到10 μmol·L－1時(shí)葉綠素（a/b） ［Chlorophyll （a/b），Chl （a/b）］增加最為顯著，與CK相比增加了53.3%。但是，高濃度褪黑素處理時(shí)，小麥葉綠素各項(xiàng)指標(biāo)并無明顯變化。這表明較低濃度的褪黑素處理小麥可使其葉片葉綠素含量維持在較高水平，并在一定程度上緩解葉綠素的降解。

2.3 不同濃度褪黑素對(duì)小麥葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

圖2結(jié)果表明，隨著褪黑素濃度的增加，F(xiàn)v/Fm逐漸下降，各處理間無顯著性差異，當(dāng)褪黑素濃度達(dá)到200 μmol·L－1時(shí)，與CK相比，F(xiàn)v/Fm顯著下降，表明較低濃度褪黑素處理并未引起小麥幼苗葉片光化學(xué)效率的改變，直到濃度增加到200 μmol·L－1， 褪黑素抑制小麥幼苗光化學(xué)效率。

Fv/Fo（圖2：B）的變化趨勢(shì)與Fv/Fm一致，高濃度褪黑素處理抑制小麥幼苗最大光能轉(zhuǎn)化潛力。不同濃度褪黑素并未引起Y （Ⅱ）和Y （NO）的變化，各處理間無顯著性差異（圖2：C，D），表明不同濃度褪黑素對(duì)PSⅡ?qū)嶋H光合效率和非調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)額無顯著影響。此外，隨著褪黑素處理濃度的增加，Y （NPQ）、ETR和NPQ的變化趨勢(shì)整體上基本一致（圖3），當(dāng)褪黑素濃度達(dá)到0.1 μmol·L－1時(shí)，其3項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最大值，與CK相比分別增加了20%、36.9%和20%，其他處理間則無顯著性差異。這表明不同濃度褪黑素處理使小麥幼苗有能力通過自身的調(diào)節(jié)機(jī)制耗散掉過剩的光能而自我保護(hù)。由圖3：D可知，隨著褪黑素濃度增加，qL先下降后升高，而各處理與CK相比無顯著性差異，表明不同濃度褪黑素處理小麥幼苗，其光合活性均維持在與CK同一水平。

2.4 褪黑素對(duì)小麥抗氧化酶活性和生理指標(biāo)的影響

圖4和圖5分別測(cè)定了POD、CAT、SOD的酶活性以及MDA和SP等生理指標(biāo)。隨著褪黑素濃度的升高，小麥葉和根中POD活性的變化趨勢(shì)基本一致，均呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，與CK相比，低濃度褪黑素處理顯著降低了小麥POD活性，高濃度褪黑素處理顯著增加了小麥POD活性（圖4：A）。與CK相比，小麥根CAT活性并未隨褪黑素處理濃度的增加而顯著變化，表明不同濃度褪黑素對(duì)小麥根部CAT的活性無顯著影響，然而，除100 μmol·L－1褪黑素處理外，其余濃度的褪黑素處理均顯著降低了小麥葉CAT活性（圖4：B）。此外，小麥根和葉中SOD活性在各組處理間均無明顯變化，推測(cè)對(duì)小麥?zhǔn)┘硬煌瑵舛韧屎谒靥幚砗螽a(chǎn)生的氧化應(yīng)激主要是由POD和CAT調(diào)節(jié)而與SOD關(guān)系不大。

本研究中，小麥根中MDA含量隨褪黑素濃度的增加呈先下降而后上升的趨勢(shì)，低濃度褪黑素處理MDA含量降低，高濃度褪黑素處理MDA含量上升，而各處理組中小麥葉片MDA的含量變化則無顯著差異，表明小麥根MDA含量對(duì)不同濃度褪黑素處理比較敏感。不同濃度褪黑素處理后，小麥根中SP含量無顯著變化。當(dāng)褪黑素濃度為0.1 μmol·L－1時(shí)，小麥葉中SP含量顯著降低，其他濃度處理則無顯著變化，表明不同濃度褪黑素處理對(duì)小麥可溶性蛋白影響不大。

3 討論與結(jié)論

到目前為止，關(guān)于褪黑素對(duì)植物影響的研究主要集中在植物的地上部分，有研究表明褪黑素對(duì)根系的生長(zhǎng)有顯著的影響。Hernàndez－Ruiz等（2005）發(fā)現(xiàn)褪黑素對(duì)單子葉植物根生長(zhǎng)的抑制作用與IAA相似；Chen等（2009）研究表明外源施加褪黑素可以促進(jìn)薺菜根系的生長(zhǎng)；Sarropoulou等（2012）報(bào)道了褪黑素可以促進(jìn)櫻桃砧木根系的再生；習(xí)林杰等（2019）研究雖然發(fā)現(xiàn)外源施加褪黑素抑制生菜根系的生長(zhǎng)，但并未發(fā)現(xiàn)可以促進(jìn)生菜根系生長(zhǎng)的條件。根的生長(zhǎng)發(fā)育與各種激素之間的調(diào)控作用密不可分，通過上述前人的研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素作為一種植物激素與植物根系的生長(zhǎng)發(fā)育息息相關(guān)，既可以呈現(xiàn)正向調(diào)控，又可以呈現(xiàn)負(fù)向調(diào)控。本研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素對(duì)小麥的生長(zhǎng)調(diào)控呈現(xiàn)低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的現(xiàn)象。雖然小麥根和葉在不同濃度褪黑素處理下生長(zhǎng)總體趨勢(shì)一致，但褪黑素對(duì)小麥根的影響遠(yuǎn)大于對(duì)葉的影響，這可能是因?yàn)楦凳切←溛账趾宛B(yǎng)分最主要的器官，水培方式使褪黑素對(duì)根系的影響大于葉。因此，使用褪黑素對(duì)小麥進(jìn)行處理時(shí)，噴施時(shí)的濃度可以適當(dāng)提高，而灌根或者水培時(shí)則應(yīng)該使用較低濃度的褪黑素。

葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)是一種快速便捷且對(duì)植物無損傷用來檢測(cè)植物光合效應(yīng)的理想技術(shù)（楊馥霞等，2021）。Wang等（2016）發(fā)現(xiàn)，50～150 μmol·L－1褪黑素緩解了鹽脅迫下黃瓜葉片葉綠素含量的降解，并降低了 PSⅡ電子傳遞下降速率，顯著提升了黃瓜的光合能力進(jìn)而促進(jìn)了黃瓜生長(zhǎng)發(fā)育。Yang等（2018）發(fā)現(xiàn)，100 μmol·L－1褪黑素可提高 PSⅠ 和 PSⅡ光化學(xué)的電子傳遞速率和量子產(chǎn)率，顯著提升番茄光合能力。盡管褪黑素對(duì)植物光合能力的影響在黃瓜、番茄等多種物種中均已被驗(yàn)證，但褪黑素對(duì)小麥光合能力是否有影響還未見報(bào)道。因此，為了探究不同濃度褪黑素對(duì)小麥葉光合生理的影響，本研究利用葉綠素?zé)晒鈨xIMAGING－PAM測(cè)定了Fv/Fm、qL、Y （Ⅱ）等熒光參數(shù)以及葉綠素含量。結(jié)果表明，不同濃度褪黑素處理下qL、Y （Ⅱ）并未有顯著變化，只有Fv/Fm在褪黑素濃度達(dá)到200 μmol·L－1時(shí)與CK相比下降4.4%，變化不大，這與徐向東等（2010）對(duì)黃瓜的研究結(jié)果一致。0.1 μmol·L－1外源褪黑素處理提高了小麥葉片的NPQ及ETR，說明褪黑素處理能提高光能利用效率和電子傳遞能力，增強(qiáng)了小麥植株葉片潛在光合能力。葉綠素是植物光合作用中必不可少的色素，植物葉片受到傷害時(shí)，葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的色素分子。研究表明，鹽、干旱、高溫等非生物脅迫使植物中葉綠素極易降解并使葉綠素的合成受到影響，從而導(dǎo)致植物的葉綠素含量明顯下降，進(jìn)而影響光合作用（徐向東等，2010；葉君等，2015；吳雪霞等，2017；李陽等2021）。已有研究結(jié)果表明，外源褪黑素處理可以提高植物的葉綠素含量（史中飛等，2019）。本研究結(jié)果表明，0.1 μmol·L－1褪黑素處理顯著提高了小麥葉片中Chl a和Chl b的含量，較CK分別提高了20.5%和15.7%，這與前人的研究結(jié)果基本一致。但是，隨著處理濃度的升高，小麥葉片中Chl a、Chl b和Chl （a+b）的含量均呈下降趨勢(shì)，100 μmol·L－1褪黑素處理后小麥葉片Chl a、Chl b和Chl （a+b）含量均低于CK，可能是由于低濃度褪黑素處理可以使葉片維持較高的光合色素水平且一定程度上緩解光合色素的降解；而高濃度的褪黑素可能對(duì)植株產(chǎn)生脅迫，進(jìn)而影響其葉綠素的含量。

抗氧化酶是植物響應(yīng)環(huán)境壓力的主要抗氧化劑，已有研究表明干旱脅迫下小麥幼苗POD、CAT和SOD等抗氧化酶活性均有不同程度的升高（葉君等，2015）。本研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度褪黑素處理下小麥根中CAT、SOD以及SP含量等指標(biāo)均與CK無顯著性差異。MDA含量是反映機(jī)體抗氧化潛在能力的重要參數(shù)，可以反映機(jī)體脂質(zhì)過氧化速率和強(qiáng)度，也能間接反應(yīng)組織過氧化損傷的程度。小麥根中MDA含量隨褪黑素處理濃度的升高呈先降低后升高的趨勢(shì)，說明低濃度的褪黑素降低了小麥根中的氧化損傷， 而高濃度的褪黑素處理對(duì)小麥根部造成脅迫，進(jìn)而導(dǎo)致了MDA含量的升高。褪黑素處理下小麥葉片MDA含量無顯著差異，說明褪黑素對(duì)小麥MDA含量的影響主要集中在根部。POD是活性較高的適應(yīng)性酶，能夠反映植物生長(zhǎng)發(fā)育的特性、體內(nèi)代謝狀況以及對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)性，同時(shí)也是植物體內(nèi)抗氧化酶系統(tǒng)的重要組成部分，能催化有毒物質(zhì)的分解，其活性高低能反映植物受害的程度。本研究表明，隨著褪黑素濃度的升高，小麥葉和根POD活性變化均呈先降低后升高的趨勢(shì)，反映了高濃度褪黑素對(duì)小麥根系造成了一定的損害，而在高濃度褪黑素處理下，雖然MDA含量較CK有所升高但并不顯著，可能是因?yàn)镻OD活性的升高緩解了MDA對(duì)小麥根系造成的損害。在小麥葉中各種抗氧化酶及生理指標(biāo)在不同褪黑素處理下影響均不大，可能是褪黑素對(duì)小麥葉片的生長(zhǎng)未造成較大影響的原因。

綜上所述，本文就不同濃度褪黑素對(duì)小麥葉和根的生長(zhǎng)指標(biāo)、葉綠素及葉綠素?zé)晒鈪?shù)、抗氧化酶活性、生理指標(biāo)的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明褪黑素處理對(duì)小麥生長(zhǎng)調(diào)控起到低濃度促進(jìn)，高濃度抑制的作用，這為實(shí)際生產(chǎn)中通過灌溉外源褪黑素以提高小麥對(duì)各種環(huán)境脅迫的耐受性提供了理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

ARNAO MB， HERNNDEZ－RUIZ J， 2007. Melatonin promotes adventitious and lateral root regeneration in etiolated hypocotyls of Lupinus albus L.［J］. J Pineal Res， 42（2）： 147-152.

CHAO LH， WU C， HUANG XF， 2014. Characteristics and high－yield cultivation techniques of a new wheat variety Liangxing 99 ［J］. Mod Agric Sci Technol， （9）： 57.［晁林海， 武超， 黃雪峰， 2014. 小麥新品種良星99特征特性及高產(chǎn)栽培技術(shù) ［J］. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技， （9）： 57.］

CHEN JX， WANG XF， 2006. Experimental guidance in plant physiology ［M］. Guangzhou： South China University of Technology Press.［陳建勛， 王曉峰， 2006. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) ［M］. 廣州： 華南理工大學(xué)出版社.］

CHEN Q， QI W， REITER RJ， et al.， 2009. Exogenously applied melatonin stimulates root growth and raises endogenous indoleacetic acid in roots of etiolated seedlings of Brassica juncea ［J］. Aust J Plant Physiol， 166（3）： 324-328.

CHEN ZC， JIN XJ， LI H， et al.， 2021. Effects of exogenous melatonin on growth， photosynthetic fluorescence characte－ristics and yield components of Adzuki bean ［J］. Crops， （6）： 88-94.［陳忠誠(chéng)， 金喜軍， 李賀， 等， 2021. 外源褪黑素對(duì)紅小豆生長(zhǎng)、光合熒光特性及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 ［J］. 作物雜志， （6）： 88-94.］

CUI Q， LI XL， ZHAI SZ， 2006. Spectrophotometric method for determination of chlorophyll content in wheat leaves ［J］. J Anhui Agric Sci， 34（10）： 2063.［崔勤， 李新麗， 翟淑芝， 2006. 小麥葉片葉綠素含量測(cè)定的分光光度計(jì)法 ［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 34（10）： 2063.］

DU Z， HOU W， WANG L， et al.， 2020. Effects of exogenous melatonin on maize seedlings under drought stress ［J］. Chin Agric Sci Bull， 36（27）： 14-19.［杜卓， 侯雯， 王麗， 等， 2020. 外源褪黑素對(duì)干旱脅迫下玉米幼苗的影響 ［J］. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)， 36（27）： 14-19.］

GAO JF， 2006. Experimental guidance in plant physiology ［M］. Beijing： Higher Education Press. ［高俊鳳， 2006. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) ［M］. 北京： 高等教育出版社.］

HERNNDEZ－RUIZ J， CANO A， ARNAO MB， 2004. Melatonin： a growth－stimulating compound present in lupin tissues ［J］. Planta， 220（1）： 140-144.

HERNNDEZ－RUIZ J， CANO A， ARNAO MB， 2005. Melatonin acts as a growth－stimulating compound in some monocot species ［J］. J Pineal Res， 39（2）： 137-142.

HERNNDEZ－RUIZ J， ARNAO MB， 2010. Melatonin stimulates the expansion of etiolated lupin cotyledons ［J］. Plant Growth Regul， 55（1）： 29-34.

HUANG YZ， JIANG H， WANG N，et al.， 2018. Effects of exogenous melatonin on the growth of rice seedlings under As stress ［J］. Chin J Ecol， 37（6）： 1738-1743. ［黃益宗， 蔣航， 王農(nóng)， 等， 2018. 外源褪黑素對(duì)砷脅迫下水稻幼苗生長(zhǎng)的影響 ［J］. 生態(tài)學(xué)雜志， 37（6）： 1738-1743.］

KAYA C， OKANT M， UGURLAR F， et al.， 2019. Melatonin－mediated nitric oxide improves tolerance to cadmium toxicity by reducing oxidative stress in wheat plants ［J］. Chemosphere， 225： 627-638.

KOLA J， MACHA KOVA I， EDER J， et al.， 1997. Melatonin： occurrence and daily rhythm in Chenopodium rubrum ［J］. Phytochemistry， 44（8）： 1407-1413.

LEI XY， ZHU RY， ZHANG GY， et al.， 2004. Attenuation of cold－induced apoptosis by exogenous melatonin in carrot suspension cells： the possible involvement of polyamines ［J］. J Pineal Res， 36（2）： 126-131.

LI Y， CHEN J， LIU SD， et al.， 2021. Effects of exogenous melatonin on growth and photosynthetic characteristics of cotton seedlings under salt stress ［J］. Xinjiang Agric Sci， 58（8）： 1418-1426.［李陽， 陳靜， 劉紹東， 等， 2021. 外源褪黑素對(duì)鹽脅迫下棉花幼苗生長(zhǎng)及光合特性的影響 ［J］. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)， 58（8）： 1418-1426.］

MURCH SJ， CAMPBELL SSB， SAXENA PK， 2001. The role of serotonin and melatonin in plant morphogenesis： regulation of auxin－induced root organogenesis in in vitro－cultured explants of St. Johns wort（Hypericum perforatum L.） ［J］. In Vitro Cell Dev Biol－Plant， 37（6）： 786-793.

NI J， WANG QJ， SHAH FA， et al.， 2018. Exogenous melatonin confers cadmium tolerance by counterbalancing the hydrogen peroxide homeostasis in wheat seedlings ［J］. Molecules， 23（4）： 799-817.

REITER RJ， TAN DX， BURKHARDT S， et al.， 2010. Melatonin in plants ［J］. Nutr Rev， 59（9）： 286-290.

SARROPOULOU V， DIMASSI－THERIOU K， THERIOS I， et al.， 2012. Melatonin enhances root regeneration， photosyn－thetic pigments， biomass， total carbohydrates and proline content in the cherry rootstock PHL－C（Prunus avium×Prunus cerasus） ［J］. Plant Physiol Biochem， 61： 162-168.

SHI ZF， LIANG HJ， ZHANG XH，et al.， 2019. Effects of exogenous melatonin on cold resistance of Brassica rape seedlings under low temperature stress ［J］. Agric Res Arid Areas， 37（4）： 163-170.［史中飛， 梁娟紅， 張小花， 等， 2019. 外源褪黑素對(duì)低溫脅迫下油菜幼苗抗寒性的影響 ［J］. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 37（4）： 163-170.］

TRETHOWAN RM， MUJEEB－KAZI A， 2008. Novel germplasm resources for improving environmental stress tolerance of hexaploid wheat ［J］. Crop Sci， 48（4）： 1255-1265.

WANG LY， LIU JL， WANG WX， et al.， 2016. Exogenous melatonin improves growth and photosynthetic capacity of cucumber under salinity－induced stress ［J］. Photosynthetica， 54（1）： 19-27.

WEI W， LI QT， CHU YN， et al.， 2014. Melatonin enhances plant growth and abiotic stress tolerance in soybean plants ［J］. J Exp Bot Agric， 66（3）： 695-707.

WU Q， DING KX， YU ML， et al.， 2020. Effects of new plant growth regulator B2 on photosynthetic fluorescence characteristics and yield of maize ［J］. Crops， （5）： 174-181.［吳瓊， 丁凱鑫， 余明龍， 等， 2020. 新型植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑 B2 對(duì)玉米光合熒光特性及產(chǎn)量的影響 ［J］. 作物雜志， （5）： 174-181.］

WU XX， ZHU ZW， ZHANG AD，et al.， 2017. Effects of exogenous melatonin on the growth， photosynthesis and antioxidant systems of eggplant （Solanum melongena L.） seedlings under low temperature stress ［J］. Acta Bot Boreal－Occident Sin， 37（12）： 2427-2434.［吳雪霞， 朱宗文， 張愛冬， 等， 2017. 外源褪黑素對(duì)低溫脅迫下茄子幼苗生長(zhǎng)及其光合作用和抗氧化系統(tǒng)的影響 ［J］. 西北植物學(xué)報(bào)， 37（12）： 2427-2434.］

XI LJ， WANG CY， YAN LL， et al.， 2019. Effect of exogenous melatonin on root growth and endogenous melatonin content of lettuce ［J］. N Hortic， （6）： 7-11.［習(xí)林杰， 王晨雨， 嚴(yán)露露， 等， 2019. 外源褪黑素對(duì)生菜根系生長(zhǎng)及內(nèi)源褪黑素含量的影響 ［J］. 北方園藝， （6）： 7-11.］

XU XD， SUN Y， SUN B， et al.， 2010. Effect of exogenous melatonin on active oxygen metabolism of cucumber seedlings under high temperature stress ［J］. Chin J Appl Ecol， 21（5）： 1295-1300.［徐向東， 孫艷， 孫波， 等， 2010. 高溫脅迫下外源褪黑素對(duì)黃瓜幼苗活性氧代謝的影響 ［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 21（5）： 1295-1300. ］

YE J， DENG XP， WANG SW， et al.， 2015. Effects of melatonin on growth， photosynthetic characteristics and antioxidant system in seedling of wheat under drought stress ［J］. J Tritic Crops， 35（9）： 1275-1283.［葉君， 鄧西平， 王仕穩(wěn)， 等， 2015. 干旱脅迫下褪黑素對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)、光合和抗氧化特性的影響 ［J］. 麥類作物學(xué)報(bào)， 35（9）： 1275-1283.］

YANG FX， TANG L， HE H， et al.， 2021. Studies on low temperature adaptability of two strawberries cultivars by chlorophyll fluorescence technology ［J］. Chin Fruit， 63（3）： 13-19.［楊馥霞， 湯玲， 賀歡， 等， 2021. 利用葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)分析2個(gè)草莓品種的低溫適應(yīng)性 ［J］.中國(guó)果樹， 63（3）： 13-19.］

YANG XL， XU H， LI D， et al. 2018. Effect of melatonin priming on photosynthetic capacity of tomato leaves under low－temperature stress ［J］. Photosynthetica， 56（3）： 884-892.

ZHANG HW， 2020.Impacts of exogenous melatonin on physiological characteristics of Chinese pine seedlings ［J］. Liaoning For Sci Technol， （5）： 42-43.［張海文， 2020. 外源褪黑素對(duì)油松苗木生理特性的影響 ［J］. 遼寧林業(yè)科技， （5）： 42-43.］

ZHUANG WB， LIU TY， SHU XC， et al.， 2018. Relationship between melatonin and plant hormones during plant growth and development ［J］. J Anhui Agric Sci， 46（31）： 12-16.［莊維兵， 劉天宇， 束小春， 等， 2018. 褪黑素在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中與植物激素的關(guān)系 ［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 46（31）： 12-16.］

（責(zé)任編輯 李 莉 王登惠）