黄瓜幼苗对不同波动光的适应生理机制研究

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植物处于光照强度不断发生变化的波动光照环境,为更好挖掘植物光合潜力,本试验以‘津优35号’黄瓜品种作为供试材料,在相同的日光照积累量(9.288 mol·m-2·d-1)和光周期(10 h·d-1)条件下设置光强为258μmol·m-2·s-1的稳态光照、光强为80→460→80μmol·m-2·s-1逐渐变化的移动光照和光强为80→460→80μmol·m-2·s-1交替变化的频闪光照3个光照处理。探究了不同波动光对黄瓜幼苗光合荧光特性、生化反应的影响,揭示了黄瓜幼苗叶片对不同波动光的生理适应机制,主要结果如下:1、波动光处理均显著降低了黄瓜幼苗的干鲜重、株高、壮苗指数和根系活力,但茎粗、叶面积、叶柄长、根冠比没有达到显著差异水平;各指标在不同波动光处理间无显著性差异。2、频闪光照处理下的黄瓜幼苗叶片组织结构紧密度(CTR)、表观量子效率(AQY)降低,叶绿素a/b、光补偿点(LCP)升高、LHCLL基因表达量下调,单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)降低,单位面积有活性反应中心数量增加;单位面积吸收光能(ABS/CSo)和捕获的光能(TRo/CSo)在不同光环境下无显著性差异。3、波动光处理显著降低了黄瓜幼苗PSⅡ实际光化学效率Y(II)、PSⅡ光化学淬灭系数(q P)、PSⅠ实际光合效率Y(I),并下调了Psb A和Psa A基因表达量,提高了PSⅡ非光化学淬灭系数(q N)、调节性能量耗散的量子产量Y(NPQ);抑制了电子从QA向QB的传递和氧化还原PQ库的能力,并下调Cytb6/f基因表达量,从而降低了PSⅡ的相对电子传递速率ETR(Ⅱ)、PSⅠ的相对电子传递速率ETR(Ⅰ)和净光合速率(Pn),各指标在不同波动光处理间无显著性差异。4、波动光处理均显著提高了黄瓜幼苗叶片铁氧还蛋白-NADP氧化还原酶(FNR)、NADPH依赖性硫氧还蛋白还原酶C(NTRC)和Rubisco活化酶(RCA)的活性,进而激活碳同化关键酶活性。此外,波动光处理均显著增加了黄瓜幼苗叶片淀粉含量和ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGP)活性,降低了蔗糖、可溶性糖和单糖含量以及蔗糖合酶(SS)和磷酸蔗糖合酶(SPS)活性;各指标在不同波动光处理间无显著性差异。5、波动光处理均显著提高了黄瓜幼苗叶片丙二醛(MDA)和活性氧(ROS)的含量,同时显著提高了抗氧化酶SOD、POD、CAT的活性以及超氧阴离子清除能力;与移动光照相比,频闪光照处理下相关参数更高。
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