光逆境下白菜光合特性及抗逆機(jī)理的研究

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1、中文摘要光逆境下白菜光合特性及抗逆機(jī)理的研究摘要白菜(Brassicacampestrisssp．chinensisvaE．communis)在夏季栽培的難點(diǎn)是高溫、強(qiáng)光，器雨和蟲害．為此，需要采用遮陽網(wǎng)、防蟲網(wǎng)、防雨棚等夏季保護(hù)設(shè)施栽培。在長江流域以白菜為主要種類的葉菜是城市消費(fèi)的主要蔬菜之一，由于不耐貯運(yùn)，多采用城郊葉菜基地高效生產(chǎn)，工廠化立體栽培成為發(fā)展趨勢，上述栽培方式導(dǎo)致白菜栽培的弱光環(huán)境。因此篩選耐弱光、抗強(qiáng)光的品種，并對其抗逆機(jī)理進(jìn)行研究意義重大。本文對白菜的光合特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，對常見品種的耐先氧化能力進(jìn)行了鑒定和分類，對其耐光

2、氧化的生理基礎(chǔ)進(jìn)行了探討．同時(shí)，對常見品種進(jìn)行了耐弱光鑒定和分類，并從光合特性、葉綠體超微結(jié)構(gòu)，抗氧化酶代謝等方面探討了弱光下白菜的耐性機(jī)理，通過研究弱光對白菜氮素代謝的影響，提出適合弱光下白菜生長的NH4+／N03‘比例。主要研究結(jié)果如下：研究了白菜的光合作用特性，結(jié)果表明，白菜與其它蔬菜相比較，凈光舍速率和光飽和點(diǎn)較高，而光補(bǔ)償點(diǎn)較低．如‘正大抗熱青3號’光飽和點(diǎn)達(dá)1910．39mol·m-2·3．I，光飽乖凈光舍速率迭20．2C02p．mol·HI-2·s．1，光補(bǔ)償點(diǎn)為30Itmol·m-2·s．1．表明白菜在較寬的光照范圍內(nèi)均有光舍產(chǎn)物

3、的積累，屬于光合適應(yīng)能力強(qiáng)的蔬菜種類，凈光合速率日變化進(jìn)程呈雙峰曲線型，有明顯的“午休”現(xiàn)象。以人工遮蔭方法對30個(gè)白菜品種進(jìn)行弱光處理，以干物質(zhì)，葉片厚度和葉綠素a／b減少百分率3個(gè)指標(biāo)為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，用系統(tǒng)聚類分析方法，將供試的白菜品種按其耐弱光性分為3類。其中耐弱光能力強(qiáng)的品種6個(gè)，如‘暑綠’?！罂篃崆?號’、‘熱優(yōu)2號’、‘矮王’占全部樣品的20％；耐弱光能力中等的品種15個(gè)，如‘寒笑’?！_黃’，‘蘇州青’占50％；不耐弱光的品種9個(gè)，如‘綠優(yōu)’，‘四月慢’，‘矮抗6號’占30．O％。方差分析結(jié)果表明，3類品種聞的耐弱光性指標(biāo)差異極顯

4、著。以白菜的耐弱光品種‘矮王’和不耐弱光品種‘綠優(yōu)’為材料，研究弱光處理及恢復(fù)過程中植株生長、活性氧代謝和抗氧化酶活性的變化．結(jié)果表明，弱光處理后品種‘矮王’·的生長減緩，‘綠優(yōu)’的生長停滯，2品種葉片內(nèi)的MDA含量、02r產(chǎn)生速率和H202舍量呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，在弱光處理與恢復(fù)生長光照后‘綠優(yōu)’的MDA含量．02：產(chǎn)生速率和H202含量均顯著高于‘矮王’。弱光處理開始后，2品種的POD酶呈上升趨勢，而CAT、SOD，APX等酶呈先下降后上升的趨勢，在恢復(fù)生長光照后，幾種酶活均呈加速上升趨勢。表明在弱光處理后期與恢復(fù)生長光照后‘綠優(yōu)’的膜

5、脂過氧化現(xiàn)象較‘矮王’嚴(yán)重，‘矮王’通過較大程度地增強(qiáng)抗氧化酶活性，有效地減輕膜脂過氧化現(xiàn)象。采用人工光氧化技術(shù)對30個(gè)白菜品種進(jìn)行光氧化處理，以總?cè)~綠素存留率作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，利用系統(tǒng)聚類分析將供試品種劃分為5個(gè)級別(1～5級)。其中耐光光逆境下白菜光合特性及抗逆機(jī)理的研究氧化能力強(qiáng)的品種有‘青優(yōu)4號’．‘暑綠’，‘抗熱605’、‘綠揚(yáng)青’、‘矮抗6號’、‘華王’：不耐光氧化的品種有‘四倍體矮腳黃’、‘綠星’．在此基礎(chǔ)上，以耐光氧化品種‘抗熱605’與不耐光氧化品種‘綠星’為材料，研究了光氧化過程中活性氧代謝的特征。結(jié)果表明，在光氧化條件下，白菜葉

6、片內(nèi)的抗氧化酶SOD、POD、APX活性受光氧化誘導(dǎo)升高，但光氧化敏感性品種‘綠星’的酶活性很快下降，耐光氧化品種‘抗熱605’的酶活持續(xù)保持在較高的水平。因此，‘綠星’的02，生成率，H202含量及MDA的積累量均高于‘抗熱605’，最終導(dǎo)致品種‘綠星’在光氧化下總?cè)~綠素存留率低。表明‘抗熱605’植株體內(nèi)較高的抗氧化酶活性對提高植株耐光氧化能力起了重要作用．以正常光環(huán)境f1000~1200umol·m-2．s．1)為對照，以耐弱光品種‘矮王’和不耐弱光品種‘綠優(yōu)’為材料，研究了弱光(200—2409mol·m-2．s-1)處理后，白菜光合特性

7、和葉綠體超微結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明，在遮蔭處理后，‘矮王’的總?cè)~綠素和葉綠素b含量上升幅度較大，2個(gè)品種的凈光合速率、光補(bǔ)償點(diǎn)，光飽和點(diǎn)，AQY，CE均呈下降趨勢，但除光褂償點(diǎn)外，‘矮王’的下降幅度均小于‘綠優(yōu)’。葉綠素?zé)晒鈪?shù)分析表明，在弱光務(wù)件下，‘綠優(yōu)’的光系統(tǒng)II受到傷害，F(xiàn)，／F。、ETR、鉀slI，qP的下降幅度均大于耐弱光品種‘矮王’．電鏡超微觀察結(jié)果顯示，‘綠優(yōu)’的葉綠體內(nèi)部出現(xiàn)裂縫和空洞，多數(shù)基質(zhì)片層斷裂，基粒片層解體，線粒體出現(xiàn)內(nèi)舍物減少，發(fā)生空洞的現(xiàn)象；而品種‘矮王’的葉綠體結(jié)構(gòu)良好，線粒體發(fā)育正常，表明弱光處理可以影響光合機(jī)

8、構(gòu)，但對不同的品種影響不同。以耐弱光品種‘矮王’和不耐弱光品種‘綠優(yōu)’為材料，研究不同光強(qiáng)下白菜的葉片氮素含量、氮素光合利用效率、光合機(jī)