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NO_3~-胁迫对黄瓜幼苗光合与激发能分配的影响

苏秀荣  
【摘要】: 植物光合功能对盐胁迫响应的研究已取得了长足进展,但大多是以NaCl盐胁迫为条件的,温室土壤次生盐渍化的阴离子类型以NO_3~-为主,对于温室土壤中NO_3~-积累对黄瓜光合作用与激发能分配的影响研究较少。 本课题在已有研究的基础上,采用水培技术,设定营养液中不同NO_3~-浓度处理7d,探讨了NO_3~-胁迫下黄瓜幼苗叶片的光合速率与相关参数的变化,PSⅡ的光化学效率及激发能分配,依赖叶黄素循环的能量耗散与启动,研究了NO_3~-胁迫下的光合作用的变化,为改良根际环境,减轻盐渍化危害奠定理论基础。主要结果如下: 1.以Ca(NO3)2与KNO3(1:1)为营养液N源,不同浓度NO_3~-处理的黄瓜幼苗,NO_3~-浓度在较低(14~98 mmol·L-1)范围内,适当增加NO_3~-浓度,黄瓜幼苗净光合速率、羧化效率、光饱和点、绝对叶面积增长均高于对照;表观量子数和CO2补偿点均低于对照,但与对照差异不显著。所以在一定范围内增加NO_3~-施用量,可使植物光合作用增加,有利于光合物质的积累及植株的生长。 2.当NO_3~-浓度较高(140~182 mmol·L-1)时,净光合速率及其光合作用的各项参数与对照相比出现显著的变化: (1)随NO_3~-浓度的增大,光合速率显著降低,原因是由气孔限制转化为非气孔限制; (2)随NO_3~-浓度增大,光饱和点、表观量子效率、羧化效率减小,光补偿点、CO2补偿点升高,黄瓜幼苗利用强光与弱光的能力降低,幼苗的Rubisco活性以及利用低浓度CO2的能力降低; (3)当NO_3~-浓度为182 mmol·L-1时,叶绿体的超微结构受到损伤。叶绿体中基粒数和基粒片层数减少,淀粉粒减少并变小; (4)随NO_3~-浓度增大,黄瓜幼苗的生长势递减,叶面积和株高显著低于对照;在182 mmol·L-1NO_3~-处理时,叶面积出现负增长,干重也显著低于对照。 3.当NO_3~-浓度较高(140~182 mmol·L-1)时,黄瓜幼苗叶片叶肉细胞气孔扩散阻抗增加,Fv/Fm、Fv’/Fm’下降,ΦPSⅡ、qP也下降,电子传递受到抑制,两个光系统之间激发能分配不平衡,光化学效率降低,CO2同化能力下降,影响幼苗生长;同时NPQ升高,在吸收的光能中,分配到光化学反应的比例(P)减小,天线热耗散的比例(D)增加,导致叶片光合效率下降。 4.当较高浓度的NO3(-140~182 mmol·L-1)与强光共同胁迫时,黄瓜幼苗NPQ升高,DTT处理后NPQ降低,叶片中NPQ与(A+Z)/(V+A+Z)%变化趋势一致,说明依赖叶黄素循环的热耗散为非辐射能耗散的主要成份,是NO_3~-胁迫下耗散过剩光能的重要防御机制。 5.较高浓度的NO_3~-(140~182 mmol·L-1)与强光共同胁迫,使黄瓜幼苗内更易产生过剩激发能,黄瓜幼苗叶片依赖叶黄素循环的启动强度都高于对照,使其能及时、有效地耗散过剩的光能,当NO_3~-浓度为182 mmol·L-1时,依赖叶黄素循环的热耗散启动减慢。 6.在分别以Ca(NO3)2与KNO3(1:1)、Ca(NO3)2和KNO3三种盐为营养液N源,在NO_3~-浓度为140 mmol·L-1时,黄瓜幼苗均出现胁迫症状: (1)黄瓜幼苗净光合速率、羧化效率、表观量子效率减小,黄瓜幼苗的生长势低于对照。 (2)使幼苗光化学效率降低,CO2同化能力下降;在吸收的光能中,热耗散的比例增加,依赖叶黄素循环的热耗散启动程度增大。 (3)以Ca(NO3)2与KNO3(1:1)和Ca(NO3)2为营养液N源时,处理间光合参数与荧光参数的变化差异不显著;KNO3处理的差异明显,净光合速率、羧化效率、表观量子数降低程度最大,叶绿体基粒片层受到损伤,天线转化效率和PSⅡ光化学效率降低,依赖叶黄素循环的热耗散启动减慢,表现伤害最为严重。


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