外源独脚金内酯缓解番茄幼苗弱光胁迫的机制研究

发布时间：2020-06-12 07:29

【摘要】：我国设施番茄以冬半年生产居多,而北方冬半年有较长的弱光期,影响番茄植株生长发育,特别是近年来雾霾天气增多,更增加了弱光程度及持续天数,严重降低了作物的光合能力并制约了设施番茄的高效生产。在园艺生产中,常用激素类化学生长调节剂来有效提高作物抗逆性。独脚金内酯(SLs)是一类由类胡萝卜素衍生的植物激素,能够介导作物对一些非生物胁迫(如盐胁迫、干旱胁迫、营养缺乏胁迫等)的响应。然而关于SLs在弱光胁迫(LL)诱导的光抑制及耐弱光性中的作用仍然未知。因此我们利用叶片喷施GR24(SLs的一种人工合成类似物)的方法研究了其对弱光胁迫下番茄幼苗生理生化的影响,主要结论如下:1.研究结果表明,弱光胁迫对番茄幼苗生长发育造成不利影响,显著减弱番茄叶片光合碳同化能力,阻碍光合电子传递,抑制光系统(PS)Ⅱ和PSⅠ反应中心活性,此外弱光胁迫还显著增加番茄叶片中活性氧积累并加剧其脂质过氧化程度。2.外源叶面喷施GR24有效缓解弱光逆境对番茄幼苗植株生长的抑制程度,如植株干重、鲜重、茎粗等生长指标均显著提高。此外,GR24还能显著提高番茄幼苗叶片光合色素(叶绿素a和叶绿素b)含量、净光合速率(Pn)等,从而减轻弱光胁迫对光合机构的损伤。GR24处理还促进受弱光胁迫的番茄幼苗叶片将吸收的光能更多的用于光化学反应,其中PS Ⅱ最大光化学效率Fv/Fm、PS Ⅱ和PSⅠ的有效量子产率Y(Ⅱ)和Y(Ⅰ)等显著升高,而PSⅡ处非调节性能量耗散的量子产量Y(NO)、供体侧限制引起的PS Ⅰ处非光化学能量耗散的量子产量Y(ND)及PS Ⅱ反应中心激发压1-qP等显著降低,说明GR24能增强弱光胁迫下番茄幼苗的光系统活性。3.本文研究结果还表明,外源GR24处理显著提高弱光胁迫下番茄幼苗叶片中流经PS Ⅱ和PS Ⅰ的电子传递速率ETR(Ⅱ)和ETR(Ⅰ),增大了环式电子传递量子产率和PS Ⅱ量子产率之比Y(CEF)/Y(Ⅱ)及氧化态质体醌PQ库大小,并增加了非辐射能量耗散NPQ,从而有利于在弱光下激发环式电子传递及促进过剩激发能耗散,从而减轻弱光胁迫下光抑制程度。4.通过叶片喷施GR24可以显著增强番茄幼苗叶片中抗氧化酶如超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD及过氧化氢酶CAT的酶活性及其编码基因的表达水平,从而有效降低弱光下番茄幼苗中丙二醛MDA和过氧化氢H2O2含量,减少活性氧在叶片中的积累,进而降低脂质过氧化程度和活性氧损伤。5.这些结果表明外源GR24处理可以有效增强植物对弱光逆境的耐受性:首先,GR24可以提高弱光下植物的光能吸收利用率,从而减轻由于激发能过剩和活性氧积累引起的光氧化损伤;其次,GR24可以增强弱光下植物碳固定效率和光化学效率,从而提高光合速率并满足植物生长所需的能量,进而促进植物生长。本文研究将为进一步研究独脚金内酯在调控光合代谢的作用机制提供一些基础理论,并为作物高产栽培提供理论依据。
【图文】：

图２－ｈ弱光处理番茄幼苗及喷施ＧＲ２４原理图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１：邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ逡逑２．２测定项目与方法逡逑２．２．１生长形态指标、生物量及光合色素含量测定逡逑生长形态指标株高测定通过直尺测定番茄幼苗植株根颈部到主茎顶部之间的逡逑距离（单位：ｃｍ）。茎粗测定通过游标卡尺测定番茄茎基部直径（单位：ｍｍ）。逡逑生物量将番茄幼苗从营养钵中取出，去基质并用清水冲洗干净，拭干后称植株逡逑总鲜重、地上部鲜重及地下部鲜重（ＦＷ，ｇ）。测干重前将植株在１０５°Ｃ下杀青逡逑３０ｍｉｎ，然后在８０°Ｃ下烘干至恒重，每棵植株分别测总干重、地下部干重、地上逡逑部干重（ＤＷ，ｇ）。逡逑光合色素含量取０．５邋ｇ新鲜叶片于１０邋ｍＬ邋８０％丙酮溶液，置于暗环境浸提２４邋ｈ，逡逑—１＝－逡逑

中国农业科学院博士后研宄工作报告逦３结果与分析逡逑３结果与分析逡逑３．１不同浓度ＧＲ２４处理对弱光下番茄叶片光合参数的影响逡逑不同浓度ＧＲ２４处理弱光胁迫下番茄叶片的净光合速率Ｐｎ均有所提高（图逡逑２－２Ａ），Ｌ５处理与Ｌ０处理无显著差异，Ｌ１０、Ｌ１５、Ｌ２０、Ｌ２５处理效果达到显著逡逑性水平，其中Ｌ１５和Ｌ２０处理Ｐｎ最大且二者间无显著性差异。Ｌ１５处理和Ｌ２５逡逑处理显著升高了叶片蒸腾速率Ｔｒ邋（图２－２Ｂ），Ｌ１５和Ｌ２０处理显著提高了气孔导逡逑度Ｇｓ邋（图２－２Ｃ），邋Ｌ１０和Ｌ１５处理显著提高了胞间二氧化碳浓度Ｃｉ邋（图２－２Ｄ），，逡逑同时Ｌ１０、Ｌ１５、Ｌ２０和Ｌ２５均显著提高了水分利用率ＷＵＥ，其中以Ｌ１５处理效逡逑果尤为显著。因此，从叶片光合参数及蒸腾参数指标综合分析，Ｌ１５处理是弱光逡逑胁迫下较适宜的ＧＲ２４处理浓度，其次是Ｌ２０处理，然后是Ｌ２５处理。逡逑逦逦逦逦逦邋Ｚ－５逡逑
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士后
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S641.2;S626

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本文编号：2709201