线粒体交替呼吸途径对植物光合作用及挥发性化合物影响的研究

【摘要】：呼吸和光合作用是植物最基本的两大代谢途径，并且与其他物质代谢紧密联系。由于呼吸是植物物质代谢和能量代谢的中心，因此研究呼吸对光合以及其他物质代谢的影响，有利于人们更清楚的认识植物生理代谢之间的关系。作为植物区别于动物的主要特征—抗氰呼吸，在植物生理代谢中所扮演的角色也越来越多的受到人们重视。本文以呼吸，尤其是抗氰呼吸（又称为交替呼吸途径），作为切入点，研究了呼吸的抑制对植物光合作用及光合作用依赖的挥发性气体释放的影响，讨论了它们之间的关系。 为了研究抗氰呼吸与光合之间的关系，本论文首先以架豆(Phaseolus vulgarisL.）为材料，对浓度梯度NaCl胁迫下叶绿素荧光参数变化作了初步调查，选取了200mmol/L的NaCl浓度作为后续研究的胁迫条件，并初步探讨了浓度梯度的盐胁迫下叶绿素荧光参数的变化规律。又利用交替氧化酶AOX的特异性抑制剂SHAM进一步研究了盐胁迫下植物交替呼吸途径的抑制对叶绿素荧光参数、H_2O_2以及叶绿素含量的影响。结果表明，AOX的抑制可以导致PSⅡ的最大光量子效率Fv/Fm、实际光量子效率Y（Ⅱ）、非光化学淬灭参数NPQ、光化学淬灭参数qP和叶绿素含量的下降，并导致H2O2的上升。这些结果表明了交替呼吸途径在盐胁迫下对光合起到了保护作用。 为了研究呼吸作用对于光合依赖的挥发性气体释放水平的影响，本论文以杨树（Populus alba L.)叶片为材料，首先以光照为条件，调查了在不同光照时间下呼吸抑制剂对杨树叶片光合作用以及异戊二烯释放水平的影响。结果显示：持续的光照增加了杨树叶片的呼吸容量、光合速率以及异戊二烯的释放水平；用KCN和SHAM分别抑制了细胞色素途径、交替呼吸途径以及总呼吸后，光照下叶片的光合速率和异戊二烯的释放水平降低，同时PSⅡ的光量子效率和光化学淬灭系数也降低。这些结果表明了呼吸作用可能有助于光合作用的正常运行和光照下植物异戊二烯的释放。 再次，本论文以温度作为条件，研究了在不同温度下呼吸作用对于光合依赖的挥发性气体释放水平的影响。结果显示：温度的升高增加了叶片异戊二烯的释放水平，却降低了线粒体呼吸速率；用线粒体呼吸途径的抑制剂处理叶片能够增加叶片异戊二烯的释放水平；然而，同样的处理对PSⅡ的叶绿素荧光参数并没有显著性的影响，但降低了叶片的光合速率。这表明植物可以通过对呼吸的抑制维持异戊二烯的合成与释放。

【关键词】：呼吸作用 AOX 光合作用 异戊二烯释放
【学位授予单位】：西北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：Q945
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