环境温度对苹果幼树库源关系中光合作用调控的研究

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以‘Gala’苹果(Malus pumila Mill)幼树为试材,通过主干环剥去掉根系和梢尖的库力来改变幼树的库源关系,在两个不同温度的生长室内研究测定了库力降低后源叶光合作用及叶绿素荧光反应的短期和长期效应,同时进行了光合末端产物含量、相关酶活性及叶绿体超微结构变化的研究。结果表明,在试验初期(1-5天),环境温度不同,光合作用对降低库力的反应明显不同。低温温室内(日最高气温控制在32℃以下),库力降低导致第5天处理源叶净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)和蒸腾速率(E)的下降,叶片温度(Tleaf)升高。但在高温温室内(日最高气温在36℃以上),Pn、gs和E从第3天开始下降,而且,高温条件下的源叶光合作用对库力降低的反应程度明显比低温条件下的强烈。低温条件下下降的净光合速率与较低的胞间CO2浓度(Ci)相对应。在高温条件下Ci保持不变或升高,而且只在高温条件下发现低库力处理源叶最大光化学效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ(PSⅡ)的潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ反应中心激发能捕获效率、PSⅡ电子传递的实际量子产量和光化学猝灭系数降低,最小荧光(Fo)和非光化学猝灭系数升高。认为低库力处理初期在较低的温度条件下净光合速率的降低可能是由气孔限制引起的,而在高温条件下是由非气孔限制造成的。   在低库力处理的后期(10-12天)发现,低温条件下光合作用对低库力处理的反应明显不同于初期。Pn、gs和E出现与高温条件下相似的大幅度的降低,Tleaf升高明显,而且Ci表现为升高或保持不变,出现光合的非气孔限制。在两个温度条件下低库力处理均使Fo和单位截面热耗散明显升高,Fv/Fm、Fv/Fo及单位截面捕获的用于电子传递和还原QA的能量、反应中心数量均有不同程度的减少。低库力处理后期,两个温度条件下源叶PSⅡ供体侧放氧复合体受到一定程度的伤害,受体侧电子受体库容量减小,电子从QA向QB的传递受阻。而且以上叶绿素荧光参数对低库力处理的反应在高温条件下更为剧烈。   另外,在两个温度条件下均发现低库力处理源叶中淀粉和可溶性糖浓度的明显升高,但与之代谢相关的酶活性未有明显变化。因此认为低库力处理造成的净光合速率的下降在高、低两个温度条件下与反馈抑制没有直接关系。   低库力处理使两个温度条件下的源叶均出现大的淀粉颗粒,而且随着处理时间的延长,淀粉颗粒逐渐加大,在试验处理后期(10-12天),大的淀粉颗粒使叶绿体结构变形,甚至出现叶绿体结构破坏的现象,认为这是低温条件下低库力处理后期光合下降的主要原因。而在高温条件下,低库力处理的初期和后期均发现有类囊体基粒片层排列疏松、类囊体及叶绿体膜溶解的现象,高的叶片温度和大颗粒的淀粉二者协同作用造成低库力处理的光合及叶绿素荧光反应更为剧烈。
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