低温弱光胁迫对设施“红提”葡萄叶片影响机理和预警模型的研究

发布时间：2020-05-05 20:42

【摘要】：本研究以设施“红提”葡萄为试材,从葡萄叶片光合、荧光和衰老特性三个方面出发,系统研究低温、弱光、低温弱光及弱光下不同低温胁迫及恢复对设施红提葡萄叶片生理生化参数的影响,探讨光合模型和气孔导度模型对胁迫环境下葡萄叶片的适用性,揭示葡萄叶片对低温弱光胁迫的响应机理。筛选出反映葡萄叶片受胁迫程度的指标,构建设施葡萄低温弱光胁迫指数方程,并对胁迫等级进行划分,进而构建设施葡萄低温弱光胁迫程度指数预测模型(等级预测模型)。为江苏设施葡萄低温弱光气象灾害防御及精细化服务提供科学依据。主要研究结果如下:(1)低温、弱光和低温弱光胁迫均使葡萄叶片净光合速率(Pn)受到抑制,胁迫初期Pn的降低可能与气孔限制因素有关,中后期胁迫程度较深时主要影响因素为非气孔限制。胁迫使葡萄叶片可利用光强范围减小,光合潜力减弱,弱光下的光能转换效率降低。弱光条件增加了低温胁迫下葡萄光合能力的减弱程度。光响应曲线的拟合效果以直角双曲线修正模型为最优(R2=0.993),指数模型(R2=0.984)和非直角双曲线模型(R2=0.984)同样具有较好的拟合效果,BB模型(R2=0.984)和BBL(R2=0.984)模型均能对气孔导度进行模拟,后者模拟效果更好,Jarvis模型对葡萄叶片气孔导度随光合有效辐射变化的模拟优于BBLP耦合模型,模型拟合效果随胁迫程度的增加而变差。(2)葡萄叶片PSII的Fv/Fm和qP随胁迫时间增加和温度的降低而减小,NPQ变化趋势则相反。胁迫对Fv/Fm影响程度要弱于qP和NPQ。弱光可缓解低温胁迫对葡萄叶片调制荧光参数的影响。低温弱光胁迫下叶片主要通过增加天线色素热耗散来抵御胁迫对光合机构造成的伤害,胁迫使用于PSII反应中心的能量减少;葡萄叶片OJIP曲线受低温弱光胁迫发生明显的形变,恢复期相对可变荧光(△Vt)曲线显示重度低温弱光胁迫降低了葡萄叶片PSⅡ的热耗散调节能力;低温和低温弱光胁迫使葡萄叶片放氧复合体(OEC)受到破坏,弱光胁迫则无明显影响。PSⅡ受体侧和供体侧对胁迫的响应速度和程度上均弱于反应中心。葡萄叶片PSⅠ在低温弱光环境下有更好的稳定性PSⅠ相对活性和PSⅡ反应中心效率都表现为降低的趋势。(3)POD和SOD对胁迫响应迅速,14/4℃胁迫超7d即超过SOD调节范围,随胁迫强度增加,MDA则增加,叶绿素含量减小。胁迫对叶绿素a的影响大于叶绿素b。(4)本研究25个指标的主成分综合得分结果表现为同一胁迫时间下CKLLTT。方便实际应用,综合指标的生物学意义、指标测量的难易程度、指标间的相关性、以及其在主成分分析中的得分系数筛选出Pn、Fv/Fm、Plabs、MDA、和Chl作为反映葡萄叶片受胁迫程度的指标,通过再次主成分分析得到各指标权重,构建胁迫指数(SI)方程。各处理胁迫指数与主成分综合得分排名的R2为0.97,根据恢复期各处理胁迫指数将低温弱光灾害分为轻、中、重、极重四个等级。(5)构建基于低温弱光胁迫下葡萄叶片生理生化响应特性的低温弱光胁迫程度指数(等级)预测模型,模型包括低温弱光胁迫效应、低温胁迫效应和抗逆效应三部分。模型对处理期SI的模拟(R2=0.86)弱于恢复阶段(R2=0.94)。
【图文】：

光响应曲线,葡萄叶片,光响应曲线,模型

ＢＩ邋ＣＫ邋ＤＬＴ）邋ＨＬＴ２邋ＢＬＴ３邋？ＬＴ４逡逑０．７逡逑＿＿逡逑胁迫处理Ｓｔｒｅｓｓ逦｜逦恢复处理Ｒｅｃｏｖｅｒｙ逦｜！逡逑图３－６弱光环境下不同低温胁迫及恢复后葡萄叶片气孔限制值Ｌｓ的变化逡逑Ｆｉｇ．３－６邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｓｔｒｅｓｓ邋ａｎｄ邋ｒｅｃｏｖｅｒｙ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｌｏｗ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｐｏｏｒ邋ｌｉｇｈｔ邋ｏｎ邋Ｇｓ邋ｏｆ邋ｇｒａｐｅ邋ｌｅａｖｅｓ．逡逑３．２低温弱光胁迫下葡萄叶片光响应曲线的模拟逡逑直角双曲线模型（Ａ）、直角双曲线修正模型（Ｂ）、指数模型（Ｃ）、非直角双曲线模逡逑型（Ｄ）４种模型对弱光环境下不同低温胁迫后葡萄叶片光响应曲线的模拟如图３－７所示，逡逑由图可知，不同温度处理下，，光响应曲线变化趋势与对照（ＣＫ）相似。葡萄叶片净光逡逑合速率对光合有效辐射的响应大致可分为三个阶段，第一段为光合有效辐射较弱时，即逡逑ＰＡＲ夕０0Ｍｍ0ｒｎｆ２＿ｄ时，净光合速率随着ＰＡＲ的增加而迅速增加，大致呈线性关系；逡逑第二阶段净光合速率随光合有效辐射的增速减缓，呈现出曲线上升的趋势，此时的ＰＡＲ逡逑范围大致在２０（Ｖｍｏｌ邋ｍ＇２，ｓ＿１到８００｜ａｍｏｂｍ—２．ｓ＿１之间；第三阶段为净光合速率随光合有效逡逑辐射的增加逐渐趋于平稳阶段，葡萄叶片的光饱和点（ＬＳＰ）出现在这一阶段，随着胁逡逑迫程度的加深

耦合模型,弱光,光响应,拟合曲线

由于直角双曲线修正模型为葡萄叶片净光合速率的最优拟合模型，且ＢＢＬ模型能逡逑较好的拟合气孔导度，故将两模型方程联立得到气孔导度与净光合速率耦合模型（ＢＢＬＰ逡逑耦合模型），用以描述气孔导度对光和有效辐射的响应情况。由图３－９可见，Ｊａｒｖｉｓ模逡逑型（Ａ）和ＢＢＬＰ耦合模型（Ｂ）均能够较好的对不同低温弱光胁迫下葡萄叶片气孔导逡逑度进行模拟。不同温度处理下，两种模型的拟合效果有所差异。当温胁迫程度较深时（ＬＴ３，逡逑ＬＴ４）邋Ｊａｒｖｉｓ模型的的模拟值与实测值的重合度要明显高于ＢＢＬＰ耦合模型。不同光合有逡逑效辐射下，模型的拟合效果也不相同，当ＰＡＲ较弱（ＰＡＲｇＯＯ＾ｕｎｏＫ２＾１）时，Ｇｓ随逡逑ＰＡＲ增加迅速增加，之后增速减缓。表明影响气孔导度的主要因素为温度而不是光强。逡逑两种模型均在３００￣１２０（Ｈｍｉｏｌ＿ｍ＜ｓ邋＿１之间模拟值与实测值有较好的重合度，优于其他光逡逑强范围。同时，当ＰＡＲ为０时，Ｊａｒｖｉｓ模型对应的Ｇｓ为０，邋ＢＢＬＰ耦合模型则有不同的逡逑取值。逡逑从两种模型拟合值的决定系数和均方根误差（表３－５）也可以看出，随着温度的降逡逑低，Ｒ２呈减小的趋势。Ｊａｒｖｉｓ模型ＣＫ、ＬＴ１、ＬＴ２、ＬＴ３、ＬＴ４处理的Ｒ２分别为０．９６４、逡逑０．９９２、０．９６６、０．９３３、０．６７３．。除ＣＫ的Ｒ２略小于ＢＬＰ耦合模型
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S663.1

【参考文献】