核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum(Lib.)de Bary)侵染抑制黄瓜光合作用的机理

摘要

本文以黄瓜(Cucumis sativus L.)为实验材料，通过同时测定黄瓜叶片叶绿素荧光快速诱导动力学曲线和对820nm光的吸收曲线，以及过氧化氢(H2O2)含量和过氧化氢酶(CAT)活性的变化等，研究了核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum(Lib.)de Bary)侵染黄瓜叶片后，对光系统I(PSI)和光系统II(PSII)功能的影响。 因为草酸是核盘菌的主要代谢产物，为了探讨核盘菌对黄瓜叶片的伤害和对光合作用的抑制机理，本文还比较分析了核盘菌代谢产物与等浓度草酸溶液(与代谢产物中的草酸浓度相同)对黄瓜叶片的伤害和对叶片光合作用以及活性氧代谢的影响。主要研究结果如下： 1.以0.05g菌丝侵染黄瓜叶片后，黄瓜叶片出现病斑，叶绿素含量降低，随着侵染时间延长，病斑面积逐渐增大。 2.核盘菌侵染黄瓜后，放氧速率降低，叶片叶绿素荧光诱导动力学曲线发生显著变化，K点和J点相对可变荧光Wk和Vj升高，说明放氧复合体受到伤害，QA到QB电子传递受到阻碍。这表明核盘菌侵染黄瓜后，PSII的供体侧和受体侧都受到伤害。核盘菌侵染黄瓜后，还导致单位叶面积内有活性的反应中心(RC/CSo)显著下降，表明核盘菌伤害了PSII的反应中心。 3.核盘菌侵染黄瓜后，叶片光系统II的实际光化学效率(φPSII)、PSII反应中心光能捕获效率(Fv'/Fm')下降，反应中心的关闭程度(1-qP)升高。随着侵染时间的延长，PSII的光化学性能指数(PIABs)，反应中心吸收的光能用于电子传递的量子产额φEo和捕获的激子将电子传递到QA以后的其它电子受体的概率ψo逐渐降低，表明PSII的光合电子传递能力下降。 4.核盘菌侵染黄瓜后，显著地抑制了PSI的最大氧化还原活性，破坏了PSI与PSII之间电子传递的协调性。 5.核盘菌侵染黄瓜叶片后，虽然抗坏血酸过氧化物酶(APX)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性升高，但是过氧化氢酶(CAT)活性下降，导致细胞中积累了大量的过氧化氢。这些活性氧通过攻击膜系统和抑制PSII的修复过程进一步加剧了对光合机构的伤害。核盘菌侵染黄瓜叶片后，丙二醛(MDA)含量逐渐增加，表明膜系统受到伤害。 6.核盘菌代谢产物与等浓度草酸溶液处理黄瓜叶片后，叶片均出现病斑并最终死亡，但是核盘菌代谢产物对叶片的伤害程度要显著大于等浓度草酸溶液对叶片的伤害程度。 7.核盘菌代谢产物处理与等浓度草酸溶液处理均导致叶片放氧速率与叶绿素含量下降，影响叶绿素荧光诱导动力学曲线的变化，抑制PSI和PSII的活性，抑制抗氧化酶活性，导致活性氧含量增加。但是核盘菌代谢产物对叶片的影响要显著大于等浓度草酸的影响，说明核盘菌代谢产物中，除了草酸外，还有其它的物质也参与了对叶片光合作用的抑制和对叶片的伤害过程。 总之，核盘菌侵染黄瓜叶片后，抑制了叶片的光合放氧速率和CAT的活性，导致过量活性氧的积累，直接伤害了光合机构PSI和PSII的功能；对PSI的伤害，抑制了PSII电子向PSI的传递，进一步加剧了PSII的伤害程度，导致更多过剩激发能产生，造成恶性循环，这是核盘菌抑制黄瓜光合作用的主要原因之一。此外，我们的研究还证明，草酸是核盘菌代谢产物中抑制叶片光合作用、伤害黄瓜叶片的主要物质。除了草酸外，代谢产物中还有其它的物质也参与了对叶片光合作用的抑制和对叶片的伤害。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩写符号及中英文对照表

声明

1引言

2材料与方法

2.1实验材料

2.2实验处理

2.2.1核盘菌(S.sclerotiorum)侵染黄瓜叶片处理

2.2.2核盘菌代谢产物和等浓度草酸溶液处理

2.3试验方法

2.3.1荧光参数的测定

2.3.2快速叶绿素荧光诱导动力学曲线和PSI对820nm相对吸收值△I/Io的测定

2.3.3放氧速率的测定

2.3.4抗氧化酶SOD、APX、CAT、POD活性的测定

2.3.5叶绿素含量的测定

2.3.6膜脂过氧化水平的测定

2.3.7过氧化氢含量的测定

2.3.8细胞死亡的测定

2.3.9核盘菌代谢物的制备

2.3.10核盘菌代谢物中草酸的测定

2.3.11 H2O2染色

2.3.12数据处理

3结果与分析

3.1核盘菌(S.sclerotiorum)侵染对黄瓜叶片光合作用及PSⅠ和PSⅡ光化学效率的影响

3.1.1核盘菌(S.sclerotiorum)侵染黄瓜后病害发展曲线的变化

3.1.2核盘菌(S.sclerotiorum)侵染黄瓜叶片后叶绿素含量的变化

3.1.3核盘菌(S.sclerotiorum)侵染对黄瓜叶片光合放氧的影响

3.1.4核盘菌(S.sclerotiorum)侵染对黄瓜叶片光系统Ⅱ功能的影响

3.1.5核盘菌(S.sclerotiorum)侵染对黄瓜叶片光系统Ⅰ的影响

3.2核盘菌(S.sclerotiorum)侵染对黄瓜叶片活性氧、抗氧化酶、膜脂过氧化的影响

3.2.1核盘菌(S.sclerotiorum)侵染对黄瓜叶片过氧化氢(H2O2)含量的影响

3.2.2核盘菌(S.sclerotiorum)侵染对黄瓜叶片抗氧化酶活性的影响

3.2.3核盘菌(S.sclerotiorum)侵染对黄瓜叶片膜脂过氧化的影响

3.3核盘菌(S.sclerotiorum)代谢产物和等浓度草酸处理对黄瓜叶片伤害机制的探讨

3.3.1核盘菌代谢产物及等浓度草酸溶液处理对黄瓜叶片的伤害和对细胞死亡的影响

3.3.2核盘菌代谢产物及等浓度草酸溶液处理对黄瓜叶片PSⅠ和PSⅡ光化学效率的影响

3.3.3核盘菌代谢产物与草酸溶液处理后黄瓜叶片活性氧含量的变化及抗氧化酶活性的变化

4讨论

5结论

参考文献

致谢

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