過剩光能對四季秋海棠葉片花色素苷合成的影響及調(diào)控機(jī)理.pdf

1、隨著人們對城市園林綠化和居住環(huán)境綠化要求的不斷提高，彩葉植物廣泛應(yīng)用越來越得到大家的認(rèn)可。而花色素苷則是大多數(shù)彩葉植物呈現(xiàn)色彩的主要原因，為了豐富園林綠化彩葉品種，對花色素苷在外界逆境條件下的合成及調(diào)控機(jī)理的研究也越來越博得學(xué)者的興趣。因此，本研究選用四季秋海棠（Begnoia semperflorens）綠葉品種超級奧林匹克系列為材料，以花色素苷的生物合路徑為主線，以AsA-GSH循環(huán)途徑為輔助路線，對低溫和光強(qiáng)強(qiáng)度以及過剩光能對葉綠

2、體熒光參數(shù)、花色素苷合成以及AsA-GSH循環(huán)途徑等方面進(jìn)行了研究，主要研究結(jié)果如下：
　　（1）低溫下（16/6℃）常光（200μmol m-2s-1）和高光（500μmol m-2s-1）顯著提高了四季秋海棠葉片O2-.的含量，分別是對照的143.63％、198.60%。通過假環(huán)式光合電子傳遞可知產(chǎn)生大量的過剩激發(fā)能，進(jìn)而累積大量的過剩光能；而低溫（16/6℃）低光（100μmol m-2s-1）和常溫（25/15℃）常光（2

3、00μmol m-2s-1）條件下則沒有出現(xiàn)這種情況。通過對葉綠素?zé)晒鈪?shù)的研究，低溫常光和低溫高光下Fv/Fm和Fv/Fo顯著下降且Fo顯著上升，表明PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化效率下降，光合機(jī)構(gòu)對光的利用能力下降，潛在活性中心受損，說明在這兩種處理下產(chǎn)生過剩光能；此外低溫常光和低溫高光下四季秋海棠葉片F(xiàn)v'/Fm'、ФPSⅡ、qp、JPSII、PCR顯著降低以及1-qp、NPQ、ФNPQ、HDR、JNPQ的顯著上升，再次印證了過剩光能的產(chǎn)生，

4、而低溫低光和常溫常光下熒光參數(shù)沒有明顯的變化。
　?。?）四季秋海棠葉片在低溫（16/6℃）常光（200μmol m-2s-1）光和低溫（16/6℃）高光（500μmol m-2s-1）花色素苷合成基因PAL、CHS、F3H、ANS表達(dá)量隨著過剩光能的積累程度而顯著增加，且基因表達(dá)量關(guān)系為：ANS>F3H>CHS>PAL，合成大量花色素苷。低溫常光和低溫高光下花色素苷含量分別為對照的266.10%和430.07%，從而更好的抵御外

5、界逆境條件。而低溫（16/6℃）低光（100μmol m-2s-1）和常溫（25/15℃）常光（200μmol m-2s-1）合成極少量的花色素苷，這可能是由于碳水化合物不足而影響相關(guān)合成酶活性，從而致使花色素苷合成受阻。
　?。?）在植物體內(nèi)AsA-GSH循環(huán)途徑是除了花色素苷以外另一個(gè)清除體內(nèi)活性氧抵御逆境的主要路徑，在低溫（16/6℃）常光（200μmol m-2s-1）光和低溫（16/6℃）高光（500μmol m-2s-

6、1）下，隨著O2-.和H2O2含量的不斷提升，與對照相比，AsA含量增加了47.33%和80.09%，GSH含量也分別增加了31.04%和69.32%。此外APX、GR、MDHAR、DHAR等酶活性均有不同程度的提高。與對照相比，AsA/DHA、GSH/GSSG、NADPH/NADP+等還原對比值也顯著增加，說明在低溫常光和低溫高光下植物還有足夠的還原力去應(yīng)對逆境脅迫。低溫（16/6℃）低光（100μmol m-2s-1）和常溫（25/

7、15℃）常光（200μmol m-2s-1）下AsA-GSH循環(huán)沒有明顯變化，說明在低溫低光和常溫常光處理中，植物沒有產(chǎn)生過剩光能，沒有受到逆境脅迫。
　　綜上，四季秋海棠在低溫常光和低溫高光下產(chǎn)生過剩光能，由于活性氧含量明顯增加，對葉綠素?zé)晒鈪?shù)有負(fù)面影響，對植物產(chǎn)生一定程度的光抑制；當(dāng)植物產(chǎn)生過剩光能時(shí)，通過基因表達(dá)我們可知：四季秋海棠首先增加PAL、CHS、F3H、ANS酶活性，合成大量花色素苷以“光屏障”的形式降低自身在逆