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《山东农业大学》 2010年
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非生物胁迫下花生叶片的光抑制机理

秦立琴  
【摘要】: 花生(Arachis hypogaea L.)是我国乃至全球的重要经济作物,在世界范围内广泛分布。在生育期内,花生经常会遭受到多种自然灾害天气的影响,对花生的生长发育影响较大,往往会引起光合下降、生长滞缓,严重的引起减产甚至绝产。本文以优良品种鲁花14为实验材料,模拟田间可能遇到的逆境条件对花生进行处理,以探讨非生物胁迫对花生叶片的光抑制和保护机制。通过测定快速叶绿素荧光诱导曲线以及820nm的光吸收、叶绿素荧光、抗氧化物酶的活性、丙二醛(MDA)含量,细胞膜透性、脯氨酸含量、叶绿素的含量等来具体分析胁迫对花生光系统的影响。 主要结果如下: 1、通过比较单纯强光(NH)及低温加强光(LH)胁迫,发现低温加重了花生光合系统II(PSII)光抑制,对PSII受体侧造成了严重伤害;光合系统I(PSI)的活性明显降低,表明花生叶片PSI对低温较为敏感。JIP-test分析可知,低温条件下花生天线系统(色素蛋白复合体P680)降解严重,造成光能吸收大幅降低,部分反应中心的失活引起了单位面积捕获的光量子减少,热耗散相应增大。低温条件下花生叶片1-qP升高,说明PSII的关闭程度增大,光化学反应明显下降。NPQ的增大说明花生光合系统能有效地启动了叶黄素循环来耗散过剩的激发能。低温胁迫后花生光合系统活性氧大量积累,伤害了花生细胞膜系统。低温造成了SOD酶的活性的下降,MDA含量、膜质透性及游离脯氨酸的积累量增加。 2、高温伤害了花生PSII的受体侧,而对放氧复合体(OEC)没有造成伤害;Vj升高,暗示QA到QB电子传递受到阻碍,荧光动力学曲线下降也说明光合电子传递链受到阻碍;高温导致花生叶片体内SOD酶清除能力降低,活性氧积累增加,MDA及脯氨酸含量上升,细胞膜透性增大。花生在遭受HH胁迫处理时,NPQ明显增大,说明花生光合系统能有效的进行能量耗散。 3、干旱加强光(DH)胁迫中花生叶片Fv/Fm降低了68.5%,干旱严重抑制了PSII的活性,PSI活性在干旱条件下也有小幅度的下降,但较PSII稳定。荧光动力学曲线变化反映出光合电子传递受到很大影响; PIABS、Vj、φEo、ψO、Mo的变化表明干旱胁迫伤害了花生叶片的PSII、光合电子传递链中的还原态QA积累量增加、PSII反应中心吸收的光能用于电子传递的比率减少、PSII的受体侧电子传递到QA下游的概率明显降低。MDA、脯氨酸含量及细胞膜透性分别上升了78.9%、150.0%、118.9%,说明干旱胁迫加重了对细胞膜的伤害,这与活性氧积累和发生膜脂过氧化有关。 4、盐胁迫严重抑制了PSII的活性及电子传递,PSII受体侧受到伤害,供体侧没有受到影响,MDA、脯氨酸含量及膜质透性都明显增加。花生叶片1-qP较CK及SH相比明显增加,表明PSII的关闭程度增大,光化学反应利用光能的能力明显下降。NPQ也较CK及NH处理明显增大,表明花生在遭受逆境胁迫后光合系统能有效地启动叶黄素循环耗散过剩的激发能,并具有较高的过剩能量耗散能力,以有效防御光破坏。
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