不同番茄品种对弱光生理响应差异的研究

发布时间：2020-11-06 14:31

　　 番茄(Lycopersicon esculentum.Mill)为喜光作物,在冬春设施栽培中常遭遇弱光胁迫,严重影响其早期形态建成。为明确弱光对番茄幼苗生长发育的影响及其耐弱光机制,本研究在人工气候室条件下,以600μmol·m~(-2)·s~(-1)光强为对照,100μmol·m~(-2)·s~(-1)光强为处理,从15个番茄品种中筛选得到耐弱光番茄品种‘YF’和弱光敏感品种‘906’,并从植株生长发育、抗氧化系统、光合电子传递和转录组学等方面进一步研究。主要结果如下:1.弱光下15个番茄品种的株高、茎粗、干鲜物质量、壮苗指数、总叶绿素含量和净光合速率的变异系数在-108.16%~73.10%之间,且各指标具有一定相关性,采用主成分分析法计算特征向量并得到15个番茄品种的综合评价值,之后使用聚类分析将15个品种划分为4个等级,分别得到弱光敏感品种‘906’和耐弱光品种‘YF’。2.弱光胁迫导致‘906’和‘YF’两品种番茄幼苗生长受阻,表现为植株干鲜重、叶面积、根系构型参数和根系活力显著降低;全株N、P和K含量显著升高,Ca含量则减少;H_2O_2和O_2~-含量减少,SOD和CAT活性降低,POD活性升高,MDA则无显著差异。3.弱光下‘906’和‘YF’的叶绿素含量均显著增加,叶片厚度降低,栅栏组织/海绵组织增加;叶片对红橙光和蓝紫光吸收比例增加,表现为PSII单位反应中心吸收光能(ABS/RC)增加,但PSI和PSII实际量子产量和电子传递速率降低,热耗散增加,PSI受体侧受到严重抑制。4.与弱光敏感品种‘906’相比,耐弱光番茄品种‘YF’的生物量变化幅度较小,叶片较厚,捕光色素蛋白(LHCb1)表达量升高,植株叶片对红橙光、蓝紫光和远红光吸收率增加;其较高的PQ size和铁氧还原蛋白(Fd)表达量增强了光系统间电子传递效率,环式电子传递(CEF)的增加则减轻了PSI受体侧氧化胁迫程度。5.通过弱光敏感和耐弱光番茄品种的转录组学分析发现,差异基因主要富集在了MAPK、激素信号转导、苯丙酸生物合成和淀粉蔗糖代谢通路,且与弱光敏感品种相比,耐弱光番茄品种的SlCaM2和HY5表达量特异性上调,具有潜在的提高耐弱光能力的作用。
【学位单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：S641.2
【部分图文】：

不同番茄品种对弱光生理响应差异的研究14表6各品种的综合指标(CI)、隶属函数值(μ)、权重(μj)和综合评价值(D)Table6Comprehensiveindex(CI),membershipfunctionvalue(mu),weight(uj)andcomprehensiveevaluationvalue(D)ofeachvariety编号NO.CI(1)CI(2)μ(1)μ(2)D159.666-27.0170.289-1.007-0.186274.240-0.9711.0810.2510.777347.480-15.061-0.717-0.047-0.471440.313-28.510-0.823-0.730-0.789574.062-0.2881.0720.2440.769648.924-55.0270.080-2.508-0.868763.17013.575-0.0531.4160.485854.552-11.501-0.3150.042-0.184965.415-4.6260.5890.2110.4511066.308-2.4710.8600.3220.6631131.925-12.927-1.9900.451-1.0951235.059-7.467-1.8900.745-0.9241378.4257.6161.1670.6900.9921467.87911.3030.5601.1090.7611554.798-32.3720.089-1.191-0.380图1基于主成分分析的耐弱光聚类Fig.1Weaklighttoleranceclusteringbasedonprincipalcomponentanalysis3.2弱光对不同品种番茄幼苗生长发育和光系统活性的影响3.2.1对地上部和地下部生长发育的影响由表7和图2可知，弱光下‘906’植株较高，‘YF’株高则较低，但两者之间无显著差异；两品种植株茎粗和干鲜物质量均显著减小，与对照相比，‘906’和‘YF’的茎

山东农业大学硕士学位论文15粗分别降低11.0%和8.0%，鲜物质量分别降低47.9%和38.9%，干物质量分别降低69.3%和61.2%。弱光下‘906’植株增高，茎秆变细，徒长明显，而‘YF’变化幅度较小，同时两品种的干物质量降低幅度均大于鲜物质量，说明弱光下植株含水量增加。表7弱光对不同品种番茄形态指标的影响Table7Effectofweaklightontomatomorphologicalindexesofdifferenttomatovarieties处理Treatments株高Plantheight（cm）茎粗Stemdiameter（mm）鲜物质量Freshweightofplant（g）干物质量Dryweightofplant（g）CK90628.60±0.56c8.45±0.32a77.26±1.43a7.87±0.11bYF38.07±0.42a7.84±0.11b78.12±0.49a8.47±0.06aWL90638.83±0.60a7.52±0.14bc40.26±1.11c2.42±0.11dYF36.67±0.46b7.21±0.08c47.75±1.01b3.29±0.05c图2弱光对不同品种番茄生长的影响Fig.2Effectofweaklightonthegrowthofdifferenttomatovarieties图3弱光对不同品种番茄叶面积的影响Fig.3Effectofweaklightonleafareaofdifferenttomatovarietiesaacb0200400600800100012001400906YF叶面积Leafarea(cm2)品种VarietiesCKWL

不同番茄品种对弱光生理响应差异的研究16图4弱光对不同品种番茄叶片解剖结构的影响（PT，栅栏组织；SPT，海绵组织）Fig.4Effectofweaklightonleafanatomicalstructureofdifferenttomatovarieties(PT,palisadetissue;SPT,spongetissue)由图3可知，弱光处理下，两品种叶面积显著降低，其中耐弱光品种‘YF’降低幅度较校由图4和表8可知，弱光下两品种叶片内部空隙增大，且栅栏组织和海绵组织严重脱水，同时弱光下‘906’叶片厚度和栅栏组织厚度显著降低，‘YF’变化幅度则较校表8弱光对不同品种番茄叶片解剖结构的影响Table8Effectofweaklightonleafanatomicalstructureofdifferenttomatovarieties处理Treatments叶片厚度Leafthickness(μm)栅栏组织Palisadetissuethickness(μm)海绵组织Spongytissuethickness(μm)CK906178.87±2.21b65.73±1.68b93.00±6.71cYF261.03±13.90a97.80±4.29a136.23±6.14aWL906111.93±6.88c44.17±0.55c64.20±6.62dYF246.37±10.76a100.30±3.21a119.37±6.43b由图5可知，弱光下‘906’和‘YF’的根系活力均明显降低，且‘906’降低幅度较大。对番茄幼苗根系进行量化处理发现（表9），弱光下植株根系生物量显著降低，‘906’和‘YF’的根长度分别降低70.2%和60.1%；根系表面积分别降低85.5%和69.8%；根系体积分别降低85.9%和70.6%；根尖数分别降低60.3%%和50.4%；分叉数分别降低68.5%和62.0%。说明与‘906’相比，弱光下‘YF’的根系形态变化幅度较校
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本文编号：2873263