大葱对不同光质的响应机理研究

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cmccetehi
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随着设施农业的快速发展,大葱栽培模式发生了重大变化。为了适应大葱工厂化生产的需要,本文研究了不同光质对大葱生长、产量品质、次生代谢、光合能力、活性氧代谢等方面的影响,并通过转录组分析,筛选关键差异基因,以期阐明大葱对不同光质的响应机理,为设施大葱光环境调控提供理论依据。主要研究结果如下:1.室内LED光源条件下,白光(W)处理的大葱相对生长速率较其他单色光处理显著提高,蓝光(B)、红光(R)、绿光(G)和黄光(Y)仅分别为W的94.36%、89.30%、84.33%和76.21%;W处理大葱叶片净光合速率(Pn)分别比B、R、G和Y提高了11.39%、24.07%和39.23%和59.62%。不同单色光处理间也存在显著差异,以B处理较好,其Pn、蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)、表观量子效率(AQY)、光饱和光合速率(Pmax)、羧化效率(CE)以及Ru BP最大再生速率显著高于R、G、Y单色光处理。2.室内LED光源条件下,W处理的大葱叶片不同形态氮和糖含量,以及硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷氨酸合酶(GOGAT)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)等活性显著高于各LED单色光处理;LED单色光处理的上述指标则以B较高,Y较低,R、G居中。叶片结构和叶绿体超微结构以W和B处理发育较好。3.室内LED组合光源条件下,白光+蓝光(WB)处理的大葱叶面积、株高、茎粗、相对生长率(RGR)、色素含量、光合能力、光合电子传递效率均显著高于白光(W)、白光+红光(WR)、白光+绿光(WG)和白光+黄光(WY)。WB处理促进了大葱的生长,其相对生长率较W、WR、WG和WY分别提高了3.43%、14.17%、21.54%和33.35%。WB处理大葱叶片的叶绿体超微结构发育较好,说明增加蓝光比率有利于提高大葱的光能利用效率。4.不同光质对大葱的器官形态和功能成分物质也有显著影响,WB处理增加了大葱可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸、粗纤维素和重要硫化合物的含量,而WY和WG则抑制了大葱的假茎和根系化合物的合成,表明WB可增加大葱营养物质含量,改善大葱的适口性和营养价值。5.田间覆盖不同颜色纱网均显著影响了大葱生长,但蓝网(BN)表现较好,产量较CK增加了14.54%,其叶片光合色素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度较高,白网(WN)次之,BN、WN均优于CK,而红网(RN)、绿网(GN)和黄网(YN)均不及WN。大葱叶片Fv/Fm、ΦPSII和q P从高到低依次为:BN>WN>CK>RN>GN>YN。BN处理大葱叶片的活性氧含量明显低于其他处理,其关键酶活性明显提高。BN还改善了大葱各器官对元素的吸收和转化能力,并显著提高了大葱可溶性糖、Vc和游离氨基酸含量,综合品质较优,可作为大葱设施栽培的专用覆盖纱网在生产中推广应用。6.采用Illumina和单分子实时(SMRT)RNA测序相结合的方法对BW、W、B处理的大葱叶片进行转录组测序。结果表明,与W相比,BW和B下分别鉴定出327和386个差异表达基因(DEGs)。通过KEGG通路分析表明,3种光照条件下的DEGs与光合作用、碳代谢、光合作用-天线蛋白、糖醛酸和二羧酸代谢、硫代谢、卟啉和叶绿素代谢、光传导、氨基酸的生物合成、RNA运输、光合生物的碳固定等途径密切相关。
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