半胱氨酸衍生物协调光合作用性能与渗透调节，提升菜用大豆的耐旱性

《BMC Plant Biology》：Cysteine derivatives coordinate photosynthetic performance and osmotic adjustment to enhance drought tolerance in vegetable soybean

　　

摘要

背景

干旱胁迫会严重限制菜用大豆的光合效率。然而，基于半胱氨酸的生物刺激剂在协调光合作用调控与渗透调节中的作用仍不明确。本研究探讨了N-乙酰半胱氨酸（NAC）和N-乙酰半胱氨酸三硫化物（NAC-TS）如何调节光合作用功能、光保护作用及渗透调节，从而提升两种具有不同产量潜力及干旱敏感性的菜用大豆品种（UVE17和AGS429）在干旱条件下的生长与繁殖表现。

结果

这两种半胱氨酸衍生物均能在干旱条件下略微提高气孔导度。在UVE17中，NAC提升了光系统II的功能，表现为性能指数上升、每个反应中心的能量吸收与捕获能力增强、能量耗散减少以及色素稳定性提高。而在AGS429中，NAC-TS则引发了更强的光化学和能量流响应，同时促进了UVE17中叶绿素和类胡萝卜素的积累。这些反应与品种特有的渗透调节机制密切相关：NAC提高了UVE17的相对含水量和可溶性糖含量，而NAC-TS则增强了AGS429中的脯氨酸和可溶性糖含量。水分状况、色素稳定性及渗透平衡的协同改善有助于在干旱胁迫下维持光合活性并保护光合结构。因此，这些生理调节进而提升了植物的生长与繁殖表现，且这种提升效果也因品种和处理方式的不同而有所差异。NAC提升了UVE17的地上部生物量、叶面积和株高，而NAC-TS则使两种品种的株高和叶面积均有所增加。在繁殖方面，NAC-TS通过增加荚果数量提升了AGS429的繁殖发育水平。

结论

NAC和NAC-TS通过协同调节光合作用、光保护、渗透调节及水分关系，提升了菜用大豆的耐旱性，进而改善其生长与繁殖表现。它们的作用效果受品种和遗传特征的显著影响，这凸显了为有效缓解干旱，需根据基因型特点优化半胱氨酸衍生物的应用策略。