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UV-B辐射对紫花苜蓿的胁迫效应及关联光受体作用机制探讨

姜静  
【摘要】:紫花苜蓿(Medicago sativa L.),豆科苜蓿属植物,是世上种植最广泛、最重要、资源丰富的多年生牧草之一,有“牧草之王”的美称。本试验以日光灯下培育三周的紫花苜蓿为对照(CK),采用连续7天不同剂量UV-B辐射处理的方法(分别为0.5 h·d-1、1 h·d-1、1.5 h·d-1、2 h·d-1、2.5 h·d-1、3 h·d-1),研究UV-B辐射对紫花苜蓿的形态结构、光合特性、光合色素和紫外吸收物质的影响,结果表明,UV-B辐射不同程度抑制了苜蓿的根长、节间长和株高,1.5 h处理的植株外表呈现枯黄、矮小,茎与根变细弱,叶片发黄、呈现锈斑;每天处理时间大于2 h的植株叶片表面卷曲、叶面积减少、表面皱缩、凹凸不平直至枯死,通过石蜡切片技术观察到这些植株的叶肉细胞塌陷,叶绿体明显减少,茎部细胞边缘呈现歪曲形状,皮层细胞疏松紊乱,细胞因失水呈现塌陷、不饱满的状态;通过扫描电镜观察,每天处理时间大于1.5 h的植株中,叶片表面气孔闭合,表皮细胞凹陷且在处理2.5 h、3 h中凹陷情况严重;随辐射时间的延长,光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)和蒸腾速率(Trmmol)呈下降趋势,与CK相比,处理2.5 h中其光合速率下降了87.638%,气孔导度下降了94.536%,处理2 h中其蒸腾速率下降了97.483%,处理1 h中其胞间CO2浓度上升了6.733%,均达到极显著性差异(p0.01),在3 h处理中已难以测出其光合特性各指标;各时间梯度的UV-B辐射对苜蓿中叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素a+b(Chla+b)和类胡萝卜素(Car)含量的影响均有一定的抑制作用,达到极显著性差异(p0.01);UV-B辐射可显著促进紫花苜蓿中紫外吸收物质的含量,与CK相比,总酚和类黄酮的含量在2.5 h的处理中达到最高,分别上升109.951%、18.165%。花青素的含量在2 h处理时最高,上升58.741%,达到极显著性差异(p0.01)。以日光灯下培育三周的紫花苜蓿为对照(CK),设置UV-B、RL-UV-B、RL-DRL-UV-B四种处理,研究Phy参与UV-B辐射胁迫的响应机制,结果表明,与CK相比,短期(2h)UV-B辐射对紫花苜蓿的光合特性、光合色素及营养品质都有一定的抑制作用,在进行10 min红光预辐射后,各项指标都有所回升,加入远红光的预辐射后红光的保护作用消失;短期(2 h)UV-B辐射增加了紫花苜蓿紫外吸收物质的含量;短期(2 h)UV-B辐射使苜蓿体内H2O2含量上升,同时体内过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)的活性升高,进行10 min红光预辐射后,降低部分来自UV-B辐射的伤害,加入远红光的预辐射后红光的作用消失,几组处理组均使抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性降低。为了进一步研究UV-B对紫花苜蓿在分子水平上的影响,以及UV-B受体蛋白UVR8和红光受体蛋白Phy之间的相互作用,本实验室克隆了UVR8基因的核心片段,长度为1194 bp。


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