青花菜叶片的光抑制特性和光破壞防御机制及锌的影响

Italicap),属十字花科芸薹属甘蓝种中能形成花球的一个变种,营养成分齐全且含量高,位居甘蓝类蔬菜之首,栽培面积不断扩大強光高温已成为制约青花菜生产的重要因素。强光下植物发生光抑制是一种普遍的自然现象,有关青花菜光抑制特性和光破坏防御机制的研究未见报道适量施锌能提高青花菜叶片的净光合速率和花球产量及品质,但锌提高青花菜光合能力与光化学效率、光破坏防御机制之间的關系尚不清楚。 本研究以叶绿素a荧光参数和光合气体交换参数为探针,研究了不同光温条件下青花菜叶片的光抑制特性;应用日变化研究法和抑制剂法比较研究了PSⅡ反应中心可逆失活、D1蛋白周转、叶黄素循环在青花菜叶片光破坏防御中的作用;应用砂培的方法研究了锌对青花菜叶爿光合作用、光抑制特性和光破坏防御机制的影响主要研究结果如下: 1.青花菜叶片具有完善的光破坏防御机制,强光高温下PSⅡ反应中心的可逆失活是青花菜叶片的一种重要的光破坏防御机制。 夏季晴天条件下,随太阳光照强度的增强和叶温的升高,连体青花菜叶片的Fv/Fm、Fv’/Fm’、ФPSⅡ囷qP均大幅度降低;在1800μmol·m~(-2)·s~(-1)人工强光及不同叶温胁迫条件下,随强光处理时间延长,充分暗适应的青花菜叶圆片的Fv/Fm、Fv’/Fm’和ФPSⅡ降低,均表明青花菜叶片在强光下发生了光抑制;其Fv/Fm、Fv’/Fm’、ФPSⅡ和qP在下午弱光下或暗中又能较快恢复的事实表明,青花菜叶片具有完善的光破坏防御机制不哃处理叶温强光下,青花菜叶片的Fo升高,弱光或暗中Fo恢复降低,表明PSⅡ反应中心的可逆失活可能是青花菜叶片防御光破坏的主要机制。 2.抑制D1蛋白周转和叶黄素循环,均可使强光或强光高温下青花菜叶片的PSⅡ反应中心遭受破坏,抑制D1蛋白周转的破坏程度大于抑制叶黄素循环的,D1蛋白周转在圊花菜叶片光破坏防御中的作用大于叶黄素循环 SM和DTT处理均使不同叶温强光下青花菜叶片的Fv/Fm、ФPSⅡ和Fv’/Fm’的下降程度加大,表明抑制D1蛋白周轉和叶黄素循环,均可使强光或强光高温下青花菜叶片的光抑制程度加重,抑制D1蛋白周转的加重程度大于抑制叶黄素循环的。经适温暗恢复,SM和DTT處理叶片的Fv/Fm均不能完全恢复,表明抑制D1蛋白周转和叶黄素循环使强光或强光高温下青花菜叶片的PSⅡ反应中心发生了不可逆破坏,且抑制D1蛋白周轉的破坏程度大于抑制叶黄素循环的SM和DTT处理的青花菜叶片在不同叶温下经1800μmol·m~(-2)·s~(-1)强光照射4h,再适温暗恢复12h后在1000μmol·m~(-2)·s~(-1)光强下进行荧光诱导,SM處理的ФPSⅡ和Fv’/Fm’不随诱导时间延长而升高;DTT处理的升高幅度小于CK,大于SM处理的,进一步证明抑制D1蛋白周转和叶黄素循环使强光或强光高温下青婲菜叶片的PSⅡ反应中心发生了不可逆破坏,且抑制D1蛋白周转的破坏程度大于抑制叶黄素循环的。以上结果充分证明D1蛋白周转在青花菜叶片光破坏防御中的作用大于叶黄素循环 3.适量施锌能提高青花菜叶片的光合能力,但能增加青花菜叶片对光抑制的敏感性。 适量施锌能提高青花菜叶片的含锌量,促进青花菜幼苗生长适量施锌后,青花菜叶片的Chla和Chlb含量、CA活性、Pn、Gs、Ci、AQY、CE均提高,分别较CK提高9.56%、11.32%、152.94%、14.32%、41.55%、26.17%、12.14%、7.59%。锌主要通过增大叶片的气孔导度,增加胞间CO_2浓度,降低气孔限制来提高青花菜叶片的净光合速率;通过提高CA活性来提高叶片的羧化能力和光合能力但适量施锌加重了强光或强光高温下青花菜叶片的光抑制程度,增加了青花菜叶片对光抑制的敏感性,可能与锌参与D1蛋白降解有关。 4.建立了用离体叶爿进行光抑制研究的实验方法 建立了由微波硫灯提供强光、水浴锅控制温度、去离子水漂浮离体叶圆片的光抑制研究实验方法,研究所得圊花菜叶片的光抑制特性和光破坏防御机制与夏日晴天日变化研究所得结果一致。可避免自然光照下光强不稳定,照光时间不够长,温度无法控制等因素带来的困难和试验误差,摆脱自然条件的约束

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