光调控紫叶白桦叶片花青素合成和代谢机理

摘要

紫叶白桦是杂交树种，属桦木科桦木属落叶阔叶树种，拉丁名Betula populifolia'Whitespire'×B.'Crimson Frost'，是国外引种的彩叶树种，但引种后发现叶片颜色不稳定，受光照影响作用很明显，而花青素作为植物叶片显色的重要色素其合成和代谢受光照调节。本研究以紫叶白桦紫叶苗木为研究对象，绿叶苗木作参照对象，比较不同光质、光照强度及光周期条件下苗木叶片花青素的含量以及还原糖等花青素合成相关参数的水平，再通过相关性分析，确定光照调控花青素合成的生理机理。研究结果主要包括以下几点:
　　1.光质试验中，紫叶苗木的地径生长、最大净光合速率及光补偿点等光合参数，花青素含量、还原糖含量、PAL、CHI、DFR、F3H四种酶的活性在白光条件下显著高于其他处理;红光则显著促进了叶绿素及ABA含量的升高;蓝光对苗木的高生长作用最显著;光质对苗木叶片中花青素合成的调控通过还原糖、PAL、CHI、DFR、F3H及较强的净光合速率(Pn)的正向调节和叶绿素、ABA的负调节共同完成。
　　2.光照强度试验中，强光照显著促进了苗木的生长并显著提高了最大净光合速率和光补偿点等光合参数、花青素含量、还原糖含量以及PAL、CHI和DFR三种酶的活性;而弱光则促进叶绿素及ABA含量的升高;光照强度对花青素合成的调控主要是还原糖、PAL、CHI、DFR及净光合速率Pn的正向促进和叶绿素的抑制共同作用的结果。
　　3.光周期对紫叶苗木叶片最大净光合速率影响显著，对苗木生长和其他光合参数的影响差异不显著，长光周期能显著提高花青素、叶绿素、还原糖以及ABA的含量，而短光周期显著地提高了PAL、CHI、DFR、F3H四种酶的活性;在测定的参数中，光周期对花青素合成调控主要通过促进叶绿素合成和净光合速率Pn实现。
　　综上所述，在光质调控花青素合成的过程中，还原糖、PAL、CHI、DFR、F3H及较强的净光合速率Pn促进了花青素的合成而叶绿素、ABA起抑制作用;在光照强度对花青素合成的调控过程中，还原糖、PAL、CHI、DFR及净光合速率Pn促进了花青素的合成，而叶绿素抑制花青素的合成;光周期处理中，只有叶绿素和净光合速率Pn对花青素合成起促进作用;研究结果可为紫叶白桦叶色保持技术的建立提供理论依据，同时可为花青素合成的生理机制研究提供参考依据。

目录

摘要

1 绪论

1．1 彩叶植物呈色机理及栽培研究现状

1．1．1 彩叶植物呈色的调控机理研究

1．1．2 彩叶植物的国内外栽培研究现状

1．2 花青素的结构及生物合成

1．2．1 花青素的结构

1．2．2 花青素的生物合成

1．2．3 花青素合成的光照调控

1．3 紫叶白桦生物学特性和栽培研究现状

1．3．1 紫叶白桦生物学特性

1．3．2 紫叶白桦栽培研究现状

1．4 本研究目的及意义

2 光照对紫叶白桦苗木生长的影响

2．1 材料与方法

2．1．1 材料

2．1．2 方法

2．2 结果与分析

2．2．1 光质对紫叶白桦苗木生长的影响

2．2．2 光照强度对紫叶白桦苗木生长的影响

2．2．3 光周期对紫叶白桦苗木生长的影响

2．3 讨论

2．3．1 光质对紫叶白桦苗木生长的影响

2．3．2 光照强度对紫叶白桦苗木生长的影响

2．3．3 光周期对紫叶白桦苗木生长的影响

2．4 本章小结

3 光照对紫叶白桦苗木光合作用的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 材料

3．1．2 方法

3．2 结果与分析

3．2．1 光质对紫叶白桦苗木光合特性的影响

3．2．2 光照强度对紫叶白桦苗木光合特性的影响

3．2．3 光周期对紫叶白桦苗木光合特性的影响

3．3 讨论

3．3．1 光质对紫叶白桦苗木光合特性的影响

3．3．2 光照强度对紫叶白桦苗木光合特性的影响

3．3．3 光周期对紫叶白桦苗木光合特性的影响

3．4 本章小结

4 光照对紫叶白桦苗木叶片中花青素和叶绿素含量影响

4．1 材料与方法

4．1．1 材料

4．1．2 方法

4．2 结果与分析

4．2．1 光照对紫叶白桦苗木叶片花青素含量的影响

4．2．2 光照对紫叶白桦苗木叶片叶绿素含量的影响

4．3 讨论

4．3．1 光质对紫叶白桦叶片中花青素和叶绿素含量的影响

4．3．2 光照强度对紫叶白桦叶片中花青素和叶绿素含量的影响

4．3．3 光周期对紫叶白桦叶片中花青素和叶绿素含量的影响

4．4 本章小结

5 光照对紫叶白桦叶片中还原糖含量的影响

5．1 材料与方法

5．1．1 材料

5．1．2 方法

5．2 结果与分析

5．2．1 光质对紫叶白桦叶片还原糖含量的影响

5．2．2 光照强度对紫叶白桦叶片还原糖含量的影响

5．2．3 光周期对紫叶白桦叶片还原糖含量的影响

5．3 讨论

5．3．1 光质对紫叶白桦叶片还原糖含量的影响

5．3．2 光照强度对紫叶白桦叶片还原糖含量的影响

5．3．3 光周期对紫叶白桦叶片还原糖含量的影响

5．4 本章小结

6 光照对紫叶白桦叶片中花青素合成相关酶活性影响

6．1 材料与方法

6．1．1 材料

6．1．2 方法

6．2 结果与分析

6．2．1 光质对花青素合成相关酶活性的影响

6．2．2 光照强度对花青素合成相关酶活性的影响

6．2．3 光周期对花青素合成相关酶活性的影响

6．3 讨论

6．3．1 光质对花青素合成相关酶活性的影响

6．3．2 光照强度对花青素合成相关酶活性的影响

6．3．3 光周期对花青素合成相关酶活性的影响

6．4 本章小结

7 光照对紫叶白桦苗木叶片中内源激素含量的影响

7．1 材料与方法

7．1．1 材料

7．1．2 方法

7．2 结果与分析

7．2．1 光质对紫叶白桦叶片中内源激素含量的影响

7．2．2 光照强度对紫叶白桦叶片中内源激素含量的影响

7．2．3 光周期对紫叶白桦叶片中内源激素含量的影响

7．3 讨论

7．3．1 光质对紫叶白桦苗木叶片中内源激素含量的影响

7．3．2 光照强度对紫叶苗木白桦叶片中内源激素含量的影响

7．3．3 光周期对紫叶白桦苗木叶片中内源激素含量的影响

7．4 本章小结

8 紫叶白桦苗木叶片中花青素含量与其合成相关参数的相关性分析

8．1 材料与方法

8．1．1 材料

8．1．2 方法

8．2 数据处理与统计分析

8．3 结果与分析

8．3．1 光质处理中苗木叶片花青素含量与其合成相关参数的相关性分析

8．3．2 光照强度处理中苗木叶片花青索含量与其合成相关参数的相关性分析

8．3．3 光周期处理中苗木叶片花青素含量与其合成相关参数的相关性分析

8．4 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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