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自毒作用是引起黄瓜连作障碍现象的重要原因之一,对黄瓜植株生长和发育有很多负面影响,比如抑制根长的生长、叶绿素的合成和增加活性氧的产生等。而褪黑素(MT)在缓解植物非物胁迫中起着很重要的作用,主要通过增加侧根的形成、延缓叶片衰老和增加抗氧化能力等。由于自毒物质胁迫也是非生物胁迫的一种,因此,探索褪黑素能否缓解自毒物质胁迫对黄瓜种子萌发和幼苗生长影响的研究具有非常重要的现实意义。本论文首先探究了自毒物质对黄瓜种子萌发的影响以及褪黑素对自毒物质胁迫下黄瓜种子萌发的缓解作用;再次以对黄瓜种子萌发抑制作用明显的自毒物质肉桂酸(CA)为主要胁迫物质,探索MT和CA交互作用对黄瓜幼苗生长的影响;最后,论文探究了褪黑素缓解CA胁迫下黄瓜幼苗生长的相关生理机制。主要结果如下:(1)研究了肉桂酸、苯丙酸、苯甲酸和对羟基苯甲酸四种自毒物质对黄瓜种子萌发的影响。结果表明:较低浓度自毒物质对黄瓜种子萌发有促进作用,较高浓度有抑制作用,主要表现在种子活力指数、主根长、侧根数、根系总根长、总表面积和总体积。研究发现,肉桂酸类自毒物质比苯甲酸类自毒物质毒性更强,0.4mM肉桂酸和苯丙酸,0.8mM苯甲酸和3.2mM对羟基苯甲酸对黄瓜种子萌发出现明显的抑制作用。(2)研究了褪黑素对自毒物质胁迫下黄瓜种子萌发的缓解作用。结果表明:0.5μM和0.25μM褪黑素浸种分别缓解0.4mM苯丙酸和3.2mM对羟基苯甲酸对黄瓜种子萌发的抑制作用;1μM褪黑素浸种能缓解0.4mM肉桂酸和0.8mM苯甲酸对黄瓜种子萌发的抑制作用。褪黑素主要通过提高活力指数、主根长、侧根数、根系总根长、总表面积和总体积来缓解自毒物质对黄瓜种子萌发的抑制。(3)研究了褪黑素和肉桂酸的交互作用对黄瓜幼苗生长的影响。结果发现:10μM褪黑素有缓解0.4mM肉桂酸胁迫对黄瓜幼苗生长的潜力。0.4mM肉桂酸胁迫下,黄瓜幼苗的叶片发黄、萎蔫,叶面积和地上干重增长速率下降,10μM褪黑素预处理可以缓解肉桂酸胁迫对黄瓜幼苗的伤害,保持子叶叶绿素含量、叶面积和地上部干重达到正常水平。(4)研究了褪黑素缓解肉桂酸胁迫下黄瓜幼苗生长的相关生理机制。结果表明:褪黑素预处理保持肉桂酸胁迫下黄瓜幼苗新生叶片的叶面积和叶干重在正常水平,促进根系总根长、总表面积、总体积的生长,促进侧根的生长,尤其是主根基部1/4处一级侧根的生长,增加一级侧根的数目和在主根上着生密度,促进植株整体干物质的积累。褪黑素促进了根系的生长,从而促进了根系对养分的吸收,提升了植株整体碳、氮、磷、钾、钙和锰元素的含量,并且使这些元素更多得向根系和新叶中分配,其中,氮元素起着关键性的作用,氮素的增长与大多数形态指标和内源激素的变化有着密切的关系,因此褪黑素主要是通过调控氮元素来缓解肉桂酸的胁迫影响;此外,褪黑素主要通过调控CsNRT1.1和CsIAA14基因的表达来调控根系形态,包括总根长、表面积、一级侧根数和一级侧根密度,叶片面积,叶片干重以及全株干重,从而增加植物对氮素的吸收和转运。褪黑素主要通过降低植株整体ABA、GA3、ZR和IAA含量,调控GA3/ABA的比例来缓解肉桂酸胁迫给植物带来的伤害;子叶对肉桂酸胁迫的响应最为明显,因此褪黑素对于子叶激素的调控效果显著,使各种激素降低到正常水平。此外,褪黑素降低了各个器官MDA含量,清除植物体内的活性氧(O2·-),刺激植物各个器官抗氧化物酶活性发生变化:保持幼苗根系中有较高的SOD、APX和POD总活性,维持子叶和第二真叶中SOD和POD的总活性,提高第一真叶中CAT总活性。