外源水杨酸对梨叶片叶绿素荧光特性的影响_叶绿素荧光动力学测定叶片衰老

　　摘要 研究外源水杨酸诱导后鸭梨茎尖组培苗叶片中叶绿素荧光参数的变化。结果表明，在MS继代培养基上添加0.02、0.2、2.0mmol/L水杨酸培养后，叶片叶绿素初始荧光（F_{o）、最大荧光（Fm）升高；提高了叶片PSⅡ原初光能转换效率（Fu/Fm）、最大电子传递速率（ETRmax）和非光化学猝灭系数（NPQ）；表明水杨酸对梨叶片光合机构的稳定及周转具有促进作用，浓度以0.2mmol/L效果较好。
　　关键词 水杨酸 梨 叶片 叶绿素荧光参数 光能转换效率 电子传递速率 非光化学猝灭系数
　　叶绿素荧光分析技术是以光合作用理论为基础，利用植物体内叶绿素为探针，来研究和探测植物光合生理状况的一种新型植物活体测量和诊断技术。目前，该技术主要应用于光合作用机理、植物抗逆生理研究等方面，了解植物生长、病害及受胁迫等生理状况。
　　水杨酸是一种简单的酚类化合物，由于它能够调控植物体内一些重要的代谢过程，例如诱导植物开花、影响性别分化、调节植物的光周期等，因而被认为是一类新型的植物激素。有研究表明，水杨酸能够改善光合机构的性能，在生物或非生物胁迫下保护植物的光合系统，提高植物的光合能力。本试验通过研究外源水杨酸诱导后鸭梨茎尖培养苗叶片中叶绿素荧光参数的变化，探讨了水杨酸对梨叶片光合生理特性的影响，以期为水杨酸在梨生产中的应用提供依据。
　　1 材料与方法
　　1.1试验材料
　　试验材料为鸭梨茎尖培养苗，在河北农业大学园艺学院生物技术实验室培育，采用每天常温继代保存。培养条件：培养室温度（25±2）℃，每天光照时间16h，光照强度1500～2000lx。
　　1.2试验设计
　　在MS继代培养基中加入水杨酸溶液，配制水杨酸浓度分别为0.02、0.2、2.0mmol/L的培养基，以加入等量无菌水为对照。将继代培养45天的鸭梨茎尖培养苗整株转接至含不同浓度水杨酸及对照的培养基上，每个处理3瓶，每瓶3株，正常条件下培养。分别在培养1、2、3、4、5天随机摘取中部叶片进行叶绿素荧光相关参数的测定，每个处理每次测定选3瓶梨苗，每瓶摘3片叶，每个处理每次共摘9片叶。
　　1.3叶绿素荧光参数测定
　　采用德国WALZ公司生产的成像荧光仪MINI-IMAGING-PAM，测定梨叶片叶绿素荧光参数，包括初始荧光（Fo）、最大荧光（Fm）、PSⅡ原初光能转换效率（Fu/Fm）、PSⅡ实际光量子产量[Y（Ⅱ）]、光化学猝灭系数（qP）和非光化学猝灭系数（NPQ），最大电子传递速率（ETRmax）为光响应曲线的最大值，PSⅡ原初量子效率（Q）为光响应曲线的初始斜率。测定前叶片暗适应20min，将待测叶片置于样品台上，选定3个直径1cm的AOI（area ointerest）后，先照射测量光（强度为0.1μmol·m-2·s-1，脉冲频率1Hz），测定诱导产生的初始荧光（Fo），随后用饱和脉冲光（强度为5000μmol·m-2·s-1，脉冲时间0.8s）激发产生最大荧光（Fm）。当荧光从最大值降低到接近初始荧光水平时，用光化光（强度为40μmol·m-2·s-1）诱导荧光动力学，在软件Kinetics窗口检测各叶绿素荧光参数的动力学变化曲线，相应数据直接从Report窗口导出。
　　用DPS3.01软件对数据进行分析，采用Duncan氏新复极差测验法进行平均数的比较。
　　2 结果与分析
　　2.1水杨酸对鸭梨叶片初始荧光（Fo）和最大荧光（Fm）的影响
　　由图1可知，在水杨酸浓度为0.02、2.0mmol/L的培养基上培养后，鸭梨叶片初始荧光变化趋势与对照基本一致，无显著差异；在水杨酸浓度为0.2mmol/L的培养基上培养2天时，叶片初始荧光迅速升高，显著高于对照及其他浓度水杨酸处理。叶片最大荧光在培养1天后逐渐升高，在培养4天时达到峰值，而后迅速下降，在培养2、3、4天时显著高于对照，也显著高于其他浓度水杨酸处理；在水杨酸浓度为0.02、2.0mmol/L的培养基上培养，叶片最大荧光变化比较平缓，与对照相近。
　　2.2水杨酸对鸭梨叶片PSⅡ原初光能转换效率（Fu/Fm）和PSⅡ实际光量子产量[Y（II）]的影响
　　如图2所示，在水杨酸浓度为0.02、2.0mmol/L的培养基上培养后，鸭梨叶片PSⅡ原初光能转换效率与对照无显著变化；在浓度为0.2mmol/L水杨酸的培养基上培养1天时，鸭梨叶片PSⅡ原初光能转换效率显著高于对照和其他浓度水杨酸处理。PSⅡ实际光量子产量反映实际PSⅡ光能捕获的效率，在浓度为0.2mmol/L水杨酸的培养基上培养后，叶片PsⅡ实际光量子产量逐步升高；水杨酸浓度为0.02mmol/L处理先下降再升高，最后与对照持平；2.0mmol/L水杨酸处理的先升高后下降再升高，最后与对照相近。
　　2.3水杨酸对鸭梨叶片光化学猝灭系数（qP）和非光化学猝灭系数（NPQ）的影响
　　鸭梨茎尖培养苗在不同浓度水杨酸的培养基上培养后，叶片光化学猝灭系数和非光化学猝灭系数的变化如图3所示。0.02mmol/L水杨酸处理后叶片光化学猝灭系数逐渐下降，在培养4天时最低，而后升高；在0.2mmol/L水杨酸的培养基培养1天时，叶片光化学猝灭系数显著低于对照，之后逐渐升高；除培养2天外，2.0mmol/L水杨酸处理后叶片光化学猝灭系数与对照相比无显著变化。在0.2mmol/L水杨酸培养基上培养1天时，叶片非光化学猝灭系数最高，显著高于对照和其他浓度水杨酸处理，且在培养2、3、4天均高于对照；在0.02、2.0mmol/L水杨酸培养基上培养4天和3天，非光化学猝灭系数显著高于对照。 　　2.4水杨酸对鸭梨叶片最大电子传递速率（ETR-max）和PSⅡ原初量子效率（Q）的影响
　　由图4可知，鸭梨茎尖培养苗在不同浓度水杨酸培养基上培养后，叶片最大电子传递速率变化明显，在2.0mmol/L水杨酸培养基上培养2天时，叶片最大电子传递速率迅速升高，显著高于对照，随后迅速下降，至培养5天时，与对照相差不大；在0.02mmol/L水杨酸培养基上培养3天时，叶片最大电子传递速率达到最大，显著高于对照和2.0mmol/L水杨酸处理，与0.2mmol/L水杨酸处理相差不大；在0.2mmol/L水杨酸培养基上培养4天时，叶片最大电子传递速率达到最大，显著高于对照和其他处理。分别在0.02、0.2mmol/L水杨酸培养基上培养3天和5天时，叶片的PSⅡ原初量子效率显著高于对照，而2.0mmol/L水杨酸处理后梨叶片的PSⅡ原初量子效率与对照差异不显著。
　　3 小结与讨论
　　试验结果表明，鸭梨茎尖培养苗分别在0.02、0.2、2.0mmol/L水杨酸培养基上培养1～5天，叶片的叶绿素荧光参数发生了明显变化。在0.2mmol/L水杨酸培养基上培养2～4天，叶片初始荧光（Fo）和最大荧光（Fm）升高，显著高于对照和0.02、2.0mmol/L水杨酸处理，说明水杨酸可抑制鸭梨茎尖培养苗叶片的电子传递效率下降。在0.02、0.2、2.0mmol/L水杨酸培养基上培养的鸭梨茎尖培养苗分别在培养4、1、3天时，叶片的非光化学猝灭系数（NPQ）达到最大，显著高于对照，其中以0.2mmol/L水杨酸处理效果最明显。在0.02、0.2、2.0mmol/L水杨酸培养基上培养的鸭梨茎尖培养苗分别在培养3、4、2天时，叶片最大电子传递速率（ETRmax）达到最大，显著高于对照。
　　有研究报道，施用外源水杨酸可以减轻增强UV-B辐射对黄瓜叶片光合机构的胁迫伤害，减轻高温强光胁迫对小麦叶片光合机构的损伤，修复变形的叶绿体和基粒片层结构。叶绿素荧光参数能够在一定程度上反映环境因子对植物光合作用的影响。非光化学猝灭系数反映的是PSⅡ反应中心的非辐射性热耗散能力，是植物的一种自我保护机制，对光合结构起一定的保护作用。本试验中，鸭梨茎尖培养苗分别在不同浓度水杨酸培养基上培养后，叶片的非光化学猝灭系数（NPQ）显著升高，说明水杨酸处理能够提高鸭梨叶片的非辐射耗散能力，有效避免PSⅡ反应中心因吸收过多光能而引起光抑制和光氧化，以水杨酸浓度为0.2mmol/L时，处理效果较好。
　　外源水杨酸影响鸭梨叶片叶绿素荧光的内在机理尚有待进一步研究。}

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