不同光強(qiáng)下結(jié)球萵苣光保護(hù)機(jī)制和營養(yǎng)成分形成關(guān)系的研究.pdf

1、光是植物生長必須的，也是影響植物生長發(fā)育最重要的環(huán)境因子之一，光環(huán)境對植物的直接作用就是光合作用，光合作用能吸收光能并把它轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。光不足無疑會限制光合作用的快速進(jìn)行。但是，光過量也嚴(yán)重影響植物的生長發(fā)育，當(dāng)葉片吸收光能過多，不能及時有效地加以利用或耗散時，植物就會遭受強(qiáng)光脅迫，引起光合能力降低，發(fā)生光合作用的光抑制，嚴(yán)重時還會造成光合機(jī)構(gòu)的光氧化破壞。然而，植株在長期的進(jìn)化過程中逐漸形成了一整套保護(hù)機(jī)制，從而防止光合器官受到傷害深

2、入研究這些保護(hù)機(jī)制不僅有助于我們理解植物對于逆境的克服和適應(yīng)機(jī)制，同時也為我們通過提高植物抗氧化能力，從而為達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培目的打下基礎(chǔ)。此外，通過增強(qiáng)植物的保護(hù)系統(tǒng)的同時也可望提高作物的營養(yǎng)水平。因此，本研究致力于不同光強(qiáng)下光保護(hù)機(jī)制中產(chǎn)生的物質(zhì)同結(jié)球萵苣營養(yǎng)品質(zhì)的關(guān)系影響。研究結(jié)果如下： 1)研究了不同光照強(qiáng)度對結(jié)球萵苣幼苗生長、光合特性和營養(yǎng)品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，不同的光強(qiáng)對結(jié)球萵苣葉片光合機(jī)構(gòu)的影響不同。與對照相比，強(qiáng)光

3、下結(jié)球萵苣葉片的光合速率(Pn)明顯下降，強(qiáng)光下，光合速率下降的主要原因是氣孔限制，而弱光下，Pn的下降主要是由于非氣孔限制。隨著光強(qiáng)的增加，結(jié)球萵苣的產(chǎn)量卻顯著增加，提高光強(qiáng)也有利于結(jié)球萵苣可溶性蛋白、碳水化合物等營養(yǎng)成分的合成，進(jìn)而提高了結(jié)球萵苣的營養(yǎng)品質(zhì)。 2)研究了不同光照強(qiáng)度對結(jié)球萵苣葉片熒光參數(shù)，光能吸收、利用、耗散的影響。結(jié)果表明，強(qiáng)光下，結(jié)球萵苣葉片的最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)發(fā)生明顯的下降，證明強(qiáng)光下結(jié)球萵苣

4、發(fā)生了光抑制。強(qiáng)光也導(dǎo)致PSⅡ光化學(xué)量子效率(ΦPSⅡ)明顯下降，而ΦPSⅡ的下降伴隨光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)和開放PSⅡ中心激發(fā)能捕獲效率的(Fv'/Fm')下降，表明光合機(jī)構(gòu)的電子傳遞可能被過度還原。弱光下，F(xiàn)v/Fm、ΦPSⅡ、qP和Fv'/Fm'卻有不同程度的增加，說明適當(dāng)?shù)恼谑a反而有利于提高PSⅡ的光化學(xué)效率。結(jié)球萵苣在不同光強(qiáng)條件下所吸收光能的多少不同，所吸收的光能的分配于各個部分的比例也大相徑庭。雖然增加光強(qiáng)能夠提高植株對光

5、能的吸收，但是，強(qiáng)光下，用于光化學(xué)反應(yīng)部分的光量子效率(ΦPSⅡ)下降，用于天線色素上耗散光量子效率(ΦNPQ)和反應(yīng)中心由非光化學(xué)反應(yīng)耗散的光量子效率(Φf，D)增加，這就加重了結(jié)球萵苣的膜脂過氧化程度。強(qiáng)光下，結(jié)球萵苣隨著光氧化脅迫的發(fā)生，同時產(chǎn)生了一系列的保護(hù)機(jī)制來避免高光對植株造成過度損傷。強(qiáng)光下，較對照相比結(jié)球萵苣明顯的提高了葉黃素脫氧化還原狀態(tài)(DPS)和非光化學(xué)猝滅(NPQ)，從而有效地將過剩的光能以熱能的形式消耗掉，這對

6、植株起到了很大程度上的保護(hù)作用，此外，還能通過減少色素含量來降低對光能的吸收。而弱光下，用于天線色素上耗散光量子效率ΦNPQ和反應(yīng)中心由非光化學(xué)反應(yīng)耗散的光量子效率Φf，D均下降，因此植株均為發(fā)生明顯的膜脂過氧化現(xiàn)象，且葉黃素脫氧化還原狀態(tài)和非光化學(xué)猝滅不但沒有增加反而較對照低很多。 3)研究了不同光照條件對結(jié)球萵苣葉片光合電子流分配、活性氧產(chǎn)生和抗氧化保護(hù)等方面的影響。結(jié)果表明：強(qiáng)光脅迫使結(jié)球萵苣葉片的PSⅡ總的電子流(Je(

7、PSⅡ))、用于光合碳還原的電子流(Je(PCR))以及用于光呼吸碳氧化的電子流(Je(PCO))增加，并伴隨交替電子流Ja的增加，這主要是由于強(qiáng)光下，結(jié)球萵苣葉片中碳同化電子庫的相對較小所致。弱光下，結(jié)球萵苣葉片的Je(PSⅡ)、Je(PCR)、Je(PCO)、Ja的值均較對照要低，Je(PCR)占Je(PSⅡ)的比例增加，Je(PCO)、Ja占(PSⅡ)均下降，表明弱光限制了結(jié)球萵苣葉片的電子傳遞。強(qiáng)光下，Ja的增加勢必導(dǎo)致活性氧的

8、大量產(chǎn)生，隨之植株體內(nèi)一些重要的抗氧化酶：抗壞血酸過氧化物酶(APX)、過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、愈創(chuàng)木酚過氧化物酶(GPOD)、單脫氫抗壞血酸還原酶(MDHAR)、脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)、谷胱甘肽還原酶(GR)的活性和抗氧化物質(zhì)：還原型抗壞血酸(AsA)、還原型谷胱甘肽(GSH)、α-生育酚的含量大幅度提高，以清除過量的活性氧，以免光能過剩時自由基對光合器官造成嚴(yán)重的損傷；而弱光條件下，Ja的值非常低，結(jié)