幾種酚酸類物質(zhì)脅迫下不同杉木無性系葉綠素?zé)晒鈪?shù)的比較分析.pdf

1、化感作用是指植物生長(zhǎng)過程或植物腐爛過程中產(chǎn)生的化感物質(zhì)對(duì)鄰近植物生長(zhǎng)的干擾。杉木(Cunninghamia Lanceolata)是我國(guó)南方最重要的造林樹種之一,其化感作用已經(jīng)得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的證實(shí),由于連栽導(dǎo)致地力衰退,生產(chǎn)力下降。自毒作用是導(dǎo)致其連栽障礙的一個(gè)重要原因。當(dāng)前,已經(jīng)鑒定出的杉木自毒物質(zhì)包括沒食子酸、鄰羥基苯甲酸和肉桂酸等諸多物質(zhì)。
　　 本研究采用在光自養(yǎng)培養(yǎng)箱中培養(yǎng)材料(它能在嚴(yán)格控制的環(huán)境下培養(yǎng),排除了外界環(huán)

2、境因素的干擾,并可節(jié)省時(shí)間和空間。),以組培作為實(shí)驗(yàn)手段,通過分別向無糖沙培基質(zhì)中添加外源鄰羥基苯甲酸和肉桂酸的方法,探討這兩種杉木自毒物質(zhì)對(duì)7個(gè)優(yōu)良杉木無性系組培苗葉綠素?zé)晒獾捻憫?yīng)機(jī)制。具體研究?jī)?nèi)容為:在鄰羥基苯甲酸(40mg·L-1、80mg·L-120mg·L-1)和肉桂酸(30mg·L-1、65mg·L-1、100mg·L-1)脅迫下不同杉木無性系葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化。通過測(cè)定不同脅迫時(shí)期(前期0-7天、中期8-14天、后期15

3、-21天)不同脅迫濃度各處理的葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fo、Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo、9PSⅡ、qP、qN和NPQ的變化,進(jìn)行比較分析,為選育杉木耐自毒物質(zhì)品系及建立耐自毒物質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)提供科學(xué)依據(jù)和理論參考。研究結(jié)果表明:
　　 1、不同酚酸脅迫對(duì)不同杉木無性系Fo、Fm和Fv的影響
　　 PSⅡ反應(yīng)中心的熱耗散增加導(dǎo)致Fo降低,PSⅡ反應(yīng)中心的破壞或可逆失活引起Fo的增加。因此,可根據(jù)Fo的變化推測(cè)反應(yīng)中心的狀況和可能

4、的光保護(hù)機(jī)制。就杉木無性系FS21而言,在鄰羥基苯甲酸40mg·L-1脅迫下,脅迫7天、14天、21天后的Fo值比對(duì)照處理后的Fo值分別降低3.5％、升高10.56％、升高3.1％。由此看出,不同無性系在不同酚酸濃度脅迫下,其Fo值先下降后上升,說明隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng),該無性系逐漸啟動(dòng)恢復(fù)機(jī)制,可能與其自身抗逆性較強(qiáng)有關(guān)。
　　 從測(cè)定的Fo、Fm、Fv數(shù)據(jù)看出,在不同脅迫時(shí)間下,隨著脅迫濃度的升高,不同杉木無性系Fo值逐漸升高,而

5、Fm和Fv值均呈先下降后上升趨勢(shì)。就杉木無性系師103而言,在120mg·L-1鄰羥基苯甲酸脅迫下,脅迫7天、14天、21天后的Fo值比對(duì)照處理后的Fo值分別升高了1.68％、9.42％、6.97％,脅迫7天、14天、21天后的Fv值比對(duì)照處理后的Fv值分別降低.了16.06％、9.13％、9.75％。在不同脅迫時(shí)間不同脅迫濃度下,無論是Fo上升還足Fv下降均是其抗性增強(qiáng)的表現(xiàn)。同理,由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出杉木無性系FS01、FS21和師103

6、自身抗逆性較強(qiáng)。
　　 2、不同酚酸脅迫對(duì)不同杉木無性系Fv/Fm和Fv/Fo的影響
　　 在熒光參數(shù)中,Fv/Fm和Fv/Fo被公認(rèn)為足葉片光合效率的重要依據(jù)。Fv/Fm是植物發(fā)生光抑制的敏感指標(biāo),但由于PSⅡ的光保護(hù)反應(yīng)即非光化學(xué)能量耗散和PSⅡ的傷害都可以引起此比值降低。如表所示,FS13和師103均呈下降趨勢(shì),且隨著酸脅迫濃度增大,Fv/Fm值越來越小,這表明PSⅡ活性中心受到損傷,且下降幅越大,損傷越人。同時(shí),

7、Thomas證明Fv/Fm下降足由于Fm下降和Fo上升,且主要是由Fm下降引起的。比較七個(gè)無性系Fv/Fm的降低過程,發(fā)現(xiàn)FS13和師103下降幅度較大,其余5個(gè)無性系呈弱上升趨勢(shì)。說明經(jīng)鄰羥基苯甲酸脅迫后,FS13和師103的光合功能受到影響,但仍表現(xiàn)出一定的抗酸性,而其余五個(gè)無性系比FS13和師103的光抑制較輕,即耐酸脅迫能力較強(qiáng)。
　　 本試驗(yàn)中,不同酸脅迫下不同杉木無性系Fv/Fm和Fv/Fo值變化不明顯,差異不顯著。

8、在鄰羥基苯甲酸脅迫下,隨酸脅迫濃度的增大,各無性系Fv/Fm和Fv/Fo值不斷降低,結(jié)果表明,鄰羥基苯甲酸120mg-L-1脅迫使杉木葉片PSⅡ光化系統(tǒng)受到傷害,降低了PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化效率,使杉木幼苗PSⅡ潛在活性中心受損,光合作用原初反應(yīng)過程受抑制。而在肉桂酸脅迫下,隨酸脅迫濃度的增大,各無性系Fv/Fm和Fv/Fo值先上升后下降,表明其先啟動(dòng)恢復(fù)機(jī)制,而后導(dǎo)致熒光猝滅減少,光合電子傳遞和膜的能態(tài)化逐漸受到抑制,甚至導(dǎo)致PSⅡ光化系

9、統(tǒng)受傷害,PSⅡ潛在活性中心受損。研究表明,杉木無性系FS07和FS21具有較好的抗性和較好的光合性能,為以后選育高生長(zhǎng)量、高光合速率杉木無性系提供了理論依據(jù)。
　　 3、不同酚酸脅迫對(duì)不同杉木無性系qP和NPQ的影響
　　 qN和NPQ都反應(yīng)熱耗散的變化,但是NPQ比qN能更準(zhǔn)確地反映無性系的非光化學(xué)猝滅的情況。一般qP和qN值在0.1之間變化,NPQ大于1。由測(cè)定數(shù)據(jù)可得,在不同濃度酚酸脅迫下,各無性系qP值和NPQ

10、值均大幅上升。就杉木無性系FS01而言,在肉桂酸30mg·L-1脅迫下,脅迫7天、14天、21天后的qP值比對(duì)照處理下qP值分別升高了20.41％、24.49％、40.82％,而脅迫7天、14天、21天后的NPQ值比對(duì)照處理下NPQ值分別升高了40.63％、43.75％、46.88％?？梢钥闯?在不同脅迫濃度相同脅迫時(shí)間段下NPQ值的上升幅度均比qP值高,而且NPQ值上升幅度越大,光合機(jī)構(gòu)的受損程度越小,這也在一定程度上提高了它抵抗酚酸

11、脅迫的能力.NPQ值的增加,表明其卡爾文循環(huán)的活性受抑制的程度增大,PSⅡ的潛在熱耗散能力增強(qiáng),對(duì)無性系FS01本身是一種保護(hù)作用。該試驗(yàn)篩選出,抗性較強(qiáng)的無性系有FS01、FS07、FS21和師103,而抗性較弱的無性系有FS01和FS13。酚酸脅迫對(duì)各杉木無性系造成的損害與脅迫時(shí)間有關(guān),如果脅迫時(shí)間較短,經(jīng)一定時(shí)間后其功能可恢復(fù):但如果脅迫時(shí)間較長(zhǎng),就有可能對(duì)杉術(shù)幼苗造成不可逆的損害。
　　 但是,肉桂酸65mg·L-1脅迫

12、下無性系FS13和肉桂酸100mg·L-1脅迫下無性系師103的NPQ值變化趨勢(shì)與其他處理下NPQ值變化趨勢(shì)有所不同,隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)NPQ先升高后降低。在肉桂酸65mg·L-1脅迫下,無性系FS13脅迫7天、14天、21天后的NPQ值比對(duì)照處理的NPQ值分別升高27.91％、升高40.7％、降低10.47％:在肉桂酸100mg·L-1脅迫下,無性系師103脅迫7天、14天、21天后的NPQ值比對(duì)照處理的NPQ值分別升高4.35％、升

13、高6.52％、降低10.87％。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),NPQ逐漸增加,表明其卡爾文循環(huán)的活性受抑制的程度增大,PSⅡ的潛在熱耗散能力增強(qiáng),對(duì)無性系FS13和師103本身是一種保護(hù)作用:隨著培養(yǎng)時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng),NPQ又開始下降,表明無性系FS13和師103的正常生理功能受到一定傷害,對(duì)熱能的耗散能力有所減弱。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,酚酸脅迫對(duì)各杉木無性系造成的損害與脅迫時(shí)間有關(guān),如果脅迫時(shí)間較短,經(jīng)一定時(shí)間后其功能可恢復(fù):但如果脅迫時(shí)間較長(zhǎng),就有可能