钛离子注入种子对油茶幼苗叶绿体DNA、叶绿素含量和光合参数的影响

摘要

[目的]探讨钛离子注入对油茶生长过程中叶绿体及光合作用的影响,利用离子注入技术进行油茶种质创制及选育提供科学依据。[方法]以油茶品种华硕为试材,设置6×10^16、9×10^16、12×10^16、15×10^16和18×10^16Ti^2+/cm^2 5种剂量的钛离子,分别注入油茶种子,以未进行注入处理的种子作为对照,在相同条件下播种培育。采摘幼叶进行DNA提取,对叶绿体基因组的部分基因片段的序列进行扩增、纯化,并定期测量其叶绿素含量和光合参数,连续3年(2016—2018年)追踪研究其叶绿体DNA的变异、叶绿素相对含量及净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)的变化规律。[结果]钛离子注入处理会引起叶绿体DNA少数碱基置换,虽然注入剂量越大置换相对增多,但不存在明显的缺失或插入现象;叶绿素相对含量和光合参数均呈现马鞍形变化;钛离子注入浓度为6×10^16和12×10^16 Ti^2+/cm^2时,叶绿素含量相对较高,但随着生长年份增加,优势逐渐减小;处理后当年各试验组Pn差异不显著(P>0.05,下同),但第2和第3年,6×10^16Ti^2+/cm^2注入组Pn显著高于对照组(P<0.05,下同),分别增加13.94%和12.56%;第1、2年中Gs和Tt各组差异不明显,而第3年差异开始增大,在注入浓度为0及6×10^16Ti^2+/cm^2时Gs分别为最低组的235.78%和249.55%,而在注入浓度为6×10^16Ti^2+/cm^2 Tr是最低组的239.24%;在第1年中,对照组Ci为508.4074μL/L,是最低组的213.72%,第2年中对照组与其他各组均存在显著差异,达该年度最高值,为288.2563μL/L,较其他处理组增加6.66%~17.98%,但第3年对照与其他组差异减小。[结论]钛离子注入浓度的差异对叶绿素的影响暂时不稳定,但当钛离子注入浓度为6×10^16 Ti^2+/cm^2时,对油茶的综合作用效果最佳,能促进油茶净光合速率的提升以及蒸腾作用的加强。