臭氧胁迫下不同葡萄品种敏感性及生理响应

摘要

当前我国大部分地区夏季容易出现高浓度臭氧污染，对包括葡萄在内的多种农作物生长造成了伤害。臭氧能造成植物叶面损伤、诱导植物叶片气孔关闭、减弱植物的光合作用、诱发植物细胞膜脂过氧化，最终引起植物生长下降，造成植物减产。逆境胁迫下植物体内的抗氧化酶和抗氧化物质协同作用清除活性氧，抵御活性氧对植物的伤害。本研究采用开顶式气室模拟臭氧浓度的升高，比较八个葡萄品种（阿考龙、白雷司令、赤霞珠、福客、摩尔多瓦、蜜桃斯、夏黑、早巨峰）对臭氧的敏感性，分析抗性不同品种（赤霞珠、福客和摩尔多瓦）葡萄叶片活性氧代谢及抗氧化系统响应，并对臭氧胁迫下葡萄抗氧化及光合途径中主要差异蛋白进行分析。研究发现： （1）臭氧胁迫下葡萄叶片光合能力下降，原初光化学反应参数Fv/Fm、ABS/CSm和RC/CSm下降。葡萄叶片叶绿素发生降解，总叶绿素素含量降低。臭氧胁迫下活性氧物质大量积累，破坏了细胞膜结构使得叶片电导率升高、MDA含量升高。综合分析各项指标发现福客、摩尔多瓦在臭氧胁迫后各项指标变化幅度大，在本研究供试品种中，耐臭氧能力最强的品种是阿考龙，较强的有白雷司令、夏黑，中等的有蜜桃斯、早巨峰、赤霞珠，较弱的为摩尔多瓦，最弱的是福客。 （2）臭氧胁迫下葡萄叶片通过抗氧化酶系统及AsA-GSH循环清除过量活性氧以减轻活性氧伤害。臭氧胁迫后葡萄叶片AsA、GSH含量下降，其中臭氧耐受品种赤霞珠自身抗氧化物质AsA、GSH含量高，赤霞珠AsA含量比福客、摩尔多瓦高23.74%和22.85%，GSH含量比福客、摩尔多瓦高39.09%和21.31%。且赤霞珠中AsA、GSH含量在臭氧胁迫后仍保持较高水平。赤霞珠抗氧化酶活性高于敏感品种福客和摩尔多瓦，并且其抗氧化酶对臭氧胁迫的响应早于敏感品种。 （3）臭氧胁迫下葡萄叶片光合参数下降，净光合速率（Pn）下降，其中赤霞珠下降最小为29.51%，福客下降最多为51.86%。气孔导度（Gs）因臭氧胁迫而降低、胞间二氧化碳浓度（Ci）因臭氧胁迫而升高，其中赤霞珠受臭氧影响较小Gs、Ci变化幅度最小。臭氧处理后不同抗性品种OJIP曲线发生下降，敏感品种摩尔多瓦、福客下降幅度大，光合能力受臭氧影响下降明显。反映光系统Ι反应中心复合体数量的指标Pm在臭氧胁迫后下降，其中福客下降幅度最大为30.18%，赤霞珠下降幅度最小为14.85%。 （4）对臭氧胁迫下赤霞珠抗氧化及光合途径中主要差异表达蛋白分析发现，差异蛋白主要位于叶绿体中，其中光反应和光合电子传递相关的蛋白发生下调，臭氧使赤霞珠葡萄叶片的光合作用下降。臭氧胁迫后紫黄质脱环氧化酶发生上调，葡萄通过增强叶黄素循环耗散过剩光能，进行光保护。臭氧胁迫下调了谷氨酸脱羧酶、谷胱甘肽S-转移酶、α-半乳糖苷、β-半乳糖苷等GSH、AsA合成的关键酶，影响葡萄合成抗氧化物质AsA、GSH，减弱AsA、GSH对活性氧的清除作用。

目录

声明

符号说明

1引言

1.1近地层臭氧污染现状

1.2臭氧对植物的伤害

1.2.1植物叶片受到臭氧伤害的表观体现

1.2.2臭氧对叶片光合系统的伤害

1.2.3臭氧胁迫诱导大量活性氧的产生

1.3植物抗氧化系统对臭氧胁迫的响应

1.3.1非酶促系统清除活性氧

1.3.2酶促系统清除活性氧

1.4臭氧胁迫对植物抗氧化系统及光合途径相关蛋白表达影响

1.5研究的目的及意义

2材料与方法

2.1试验材料及试验设计

2.1.1臭氧熏蒸系统

2.1.2不同葡萄品种敏感性比较

2.1.3臭氧胁迫下对植物抗氧化系统的影响

2.1.4蛋白质组学方法研究臭氧对葡萄叶片的影响

2.2测定指标及方法

2.2.1光合速率的测定

2.2.2叶绿素荧光的测定

2.2.3各项生理指标的测定

2.2.4蛋白质组学实验方法

2.3数据分析

3结果与分析

3.1八个葡萄品种臭氧耐受能力比较

3.1.1臭氧胁迫对不同葡萄品种叶片原初光化学反应的影响

3.1.2臭氧胁迫下不同品种总叶绿素含量及电导率的变化

3.1.3臭氧胁迫对不同品种AsA、GSH含量的影响

3.1.4主成分分析方法各品种耐臭氧能力

3.2.1臭氧胁迫对不同抗性品种膜脂过氧化影响

3.2.2臭氧胁迫对葡萄抗氧化系统的影响

3.2.3臭氧胁迫对不同抗性品种ASA-GSH循环的影响

3.3臭氧胁迫对不同抗性品种光合作用的影响

3.3.1臭氧胁迫下不同抗性品种净光合速率（Pn）的变化

3.3.2臭氧胁迫下不同抗性品种气孔导度（Gs）的变化

3.3.3臭氧胁迫下不同抗性品种胞间CO2浓度（Ci）的变化

3.3.4臭氧胁迫下不同抗性品种快速叶绿素荧光曲线的变化

3.3.5臭氧胁迫下不同抗性品种Pm的变化

3.4臭氧处理下赤霞珠叶片抗氧化系统及光合相关蛋白的表达变化

3.4.1抗氧化及光合途径中主要上调的差异蛋白

3.4.2抗氧化及光合途径中主要下调的差异蛋白

4讨论

4.1不同抗性葡萄品种对臭氧的耐受能力差异和抗氧化物质及酶的响应

4.2不同抗性品种在臭氧胁迫的光合性能响应

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文