稀土铈对UV-B辐射胁迫下植物光合作用光反应的影响研究

发布时间：2020-11-20 15:31

　　 臭氧层衰减诱发UV-B辐射抵达地球表面增加,对陆生植物的影响引起学术界广泛关注。探讨稀土对UV-B辐射胁迫伤害植物的影响与机理,是稀土环境植物学研究的拓展和延伸,其结果可为减轻UV-B辐射伤害植物的防护对策提供参考。本文采用水培方法,以油料作物大豆(Glycine max)、品种“垦农18”为试验材料,研究稀土铈对UV-B辐射胁迫下植物光合作用光反应的影响。探讨了Ce(Ⅲ)对UV-B辐射胁迫下植物光合作用原初反应、电子传递、光合放氧及光合磷酸化的影响机制,并利用电镜技术同步观察大豆叶片叶绿体超微结构在上述条件下的相应变化。主要内容如下: i.确定了Ce(Ⅲ)对大豆幼苗的“剂量-效应”和“时间-效应” 通过叶面喷施不同剂量Ce(Ⅲ),考察大豆幼苗光合速率(Pn)动态变化,发现各个剂量处理下Pn连续15d动态变化规律不尽相同,证实Ce(Ⅲ)对大豆幼苗光合作用的影响具有剂量效应和时间效应。20mg·L-1Ce(Ⅲ)处理下Pn的增幅最大,且增幅维持较高水平的时间最长,由此确定,该剂量为本实验中的适宜剂量(下同)。 ii.确定了大豆苗期UV-B辐射的适宜剂量和时间 测定不同UV-B辐射剂量下大豆叶片Pn变化,发现UV-B辐射剂量与叶片Pn呈显著负相关。与对照植株相比,UV-B辐射强度为0.15W·m-2时,Pn显著降低;为0.45W·m-2时,Pn的降幅50%。因此确定,0.15 W·m-2和0.45 W·m-2UV-B辐射为本实验中的低(T1)、高(T2)效应剂量。 iii.发现Ce(Ⅲ)可缓解UV-B辐射对大豆光合作用伤害 Ce(Ⅲ)能提高大豆幼苗叶绿素(Chl)与类胡萝卜素(Car)含量、气孔导度(Gs)、饱和光光合速率(Ps)、饱和CO2光合速率(Pm)、表观量子效率(AQY)与羧化效率(CE),在一定程度上减缓了因UV-B辐射降解叶绿素、增加气孔阻力、降低量子产额、光合磷酸化和二磷酸核酮糖羧化酶(RuBP羧化酶)活性而导致的Pn下降。Car含量增加能有效防止UV-B辐射引起Chl发生光氧化,减轻了UV-B辐射对光系统的损伤。动态测定结果显示,由于Ce(Ⅲ)介导,减缓了5项指标在UV-B辐射期(1~5d)的下降趋势,而加快了在UV-B辐射结束后(6~11d)的上升速度,缩短了恢复历程,最终呈现较好的恢复效果,且低剂量的恢复效果好于高剂量。Pn与Chl含量、Gs、AQY及CE相关性分析结果表明,不同剂量UV-B辐射对植物光合作用的影响机制存在差异。如低剂量下Pn变化更多受Chl含量和AQY影响,高剂量下Pn消长主要与CE与Gs相关。另外,不同UV-B辐射剂量下,Ce(Ⅲ)缓解Pn递减的机制不尽一致。低剂量辐射下,Ce(Ⅲ)对AQY的调控对Pn影响最大,而在高剂量下,Ce(Ⅲ)维持较高Gs与CE活性最为关键。
【学位单位】：江南大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2006
【中图分类】：X173
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 UV-B 辐射增强的环境植物学效应
    1.2 稀土的植物学效应
    1.3 稀土对植物抗逆性的影响
    1.4 本论文的研究意义和主要研究内容
    参考文献
第二章 稀土铈和UV-B 辐射对大豆幼苗光合作用影响的剂量-效应关系研究
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
    2.3 结果与讨论
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 稀土铈对UV-B 辐射胁迫下大豆幼苗光合作用的影响
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 稀土铈对UV-B 辐射胁迫下大豆幼苗光合原初反应与电子传递的影响
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
    4.3 结果与讨论
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 稀土铈对UV-B 辐射胁迫下大豆叶片及离体完整叶绿体光合放氧与光合磷酸化的影响
    5.1 引言
    5.2 材料与方法
    5.3 结果与讨论
    5.4 本章小节
    参考文献
第六章 稀土铈对UV-B 辐射胁迫下大豆叶片叶绿体结构的影响
    6.1 引言
    6.2 材料与方法
    6.3 结果与讨论
    6.4 本章小节
    参考文献
图版说明
Legends for Figures
图版
主要结论
本文创新点
博士在读期间已发表（含待发表）论文
致谢
附录 英文缩写与中文名称对照

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本文编号：2891624