光质对喜树幼苗生理生化特性及喜树碱积累机理的影响

摘要

本文以喜树一年生实生苗为试验材料，用温室土培盆栽的方法，通过设置红光、黄光、蓝光和白光这4个处理，研究了喜树幼苗生长的特性、光合作用指标、生理生化指标及喜树碱合成途径关键酶活性和相应基因表达水平的变化。光质环境的调控是获得高产喜树碱的一种有效的栽培手段。通过对各项指标的分析和比较，主要研究结果如下：　　（1）在光质处理45天的情况下，喜树幼苗的生长出现不同程度的变化。总的来讲，红光处理下喜树幼苗的总生物量，叶面积，比叶面积和苗高最大，而蓝光处理下的各生长指标最低。和白光处理相比较，随着时间的逐渐增加，红光处理对幼叶生物量的提高作用逐渐加大，而黄光处理和蓝光处理的减弱效果逐渐明显。　　（2）红光处理下的喜树幼苗叶片的MDA和REC含量较对照白光有明显下降，证明红光减少了细胞自由基的产生，减缓了膜脂过氧化。蓝光和黄光处理下的喜树幼苗叶片的抗氧化酶SOD、CAT和POD活性均增大，用来清除细胞的活性氧并减轻脂质过氧化反应，从而保护植株。不同光质处理下喜树幼苗抗氧化酶活性处于不同水平，说明其中的保护机制不同。　　（3)蓝光和黄光处理下喜树幼苗叶片的脯氨酸和可溶性蛋白含量显著升高，这可能是对膜氧化的一种保护机制。而在红光处理下喜树幼苗叶片的脯氨酸和可溶性蛋白含量显著降低，说明喜树幼苗在红光下能很好地生长。　　（4）红光处理较白光对照显著提高喜树幼苗叶片的Pn、Gs、Ci和Tr值，而蓝光处理的Pn、Gs、Ci和Tr显著降低，说明不同光质对喜树幼苗光合作用的影响不同。同时，本实验研究发现红光能促进喜树幼苗叶片中叶绿素的合成，而蓝光和黄光显著降低了喜树幼苗叶片叶绿素含量。　　（5）在本实验中，喜树幼苗的叶绿素荧光参数Fv/Fm、ETR、φPSII和qP都在红光处理下达到最大而黄光和蓝光处理下有所降低。说明在蓝光和黄光处理下，PSⅡ最大光化学效率与PSⅡ实际量子产量的下降，导致PSⅡ反应中心的电子传递受阻。蓝光和黄光处理造成了热耗散NPQ的明显增加，这说明了喜树在黄光和蓝光处理下通过能量的耗散来缓解由于光合损伤造成的膜质过氧化作用，是一种有效的光保护机制。　　（6）蓝光处理下显著减少的气孔开度和单位面积的气孔数量可能是由于喜树幼苗在单色蓝光情况下光合效率降低所导致；而红光处理下观察的明显增大的气孔开度和气孔数量使得喜树幼苗增加了CO2吸收的能力，从而促进了喜树幼苗叶片光合能力的增加。在本实验中的气孔扫描结果证明了植物的形态生长，光和作用参数和叶片内部光合器官的形态活性是显著相关的。　　（7）和其他光质处理相比较，在红光处理下观测到了更多的清晰的叶绿体基粒，这说明了红光处理对喜树幼苗叶片的叶绿体结构的生长有较好的促进作用。同时在黄光处理下的叶片超微结构中观测到肿胀的叶绿体和结构紊乱的基粒片层说明了黄光处理对喜树幼苗叶片的叶绿体结构生长造成了显著的伤害。　　（8）蓝光显著提高了喜树幼苗叶片中的喜树碱含量(黄光、红光和白光依次降低），但红光在四个光质处理中对于喜树幼苗单株喜树碱产量的提高作用最大。在本实验中，喜树碱合成途径关键酶TSB、TDC的活性以及对应基因的表达在45天时蓝光处理最大；喜树幼苗喜树碱含量的变化和酶活性及TSB、TDC1和TDC2基因表达水平有着很好的相关性。结果表明红光处理可以作为一种提高喜树碱产量的有效栽培措施。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

前言

第一章 文献综述

1.环境因子与植物生长

2环境因子与植物次生代谢

3.喜树与喜树碱

第二章 材料与方法

2.1 研究方法

2.2 测定指标及方法

第三章 不同光质处理对喜树幼苗生长的影响

3.1 不同光质处理对喜树幼苗生长指标的影响

3.2 不同光质对喜树幼苗叶片生物量的影响

3.3 小结与讨论

第四章 不同光质对喜树幼苗生理生化指标影响

4.1 不同光质处理对喜树幼苗叶片电导率和丙二醛含量的影响

4.2 不同光质处理对喜树幼苗O2.-产生速率和H2O2含量的影响

4.3 不同光质处理对喜树幼苗抗氧化酶活性的影响

4.4不同光质处理对喜树幼苗游离脯氨酸和可溶性蛋白的影响

4.5 小结与讨论

第五章 不同光质对喜树幼苗光合性能和荧光特性的影响

5.1 不同光质对喜树幼苗叶绿素和类胡萝卜素含量的影响

5.2 不同光质对喜树幼苗光合参数的影响

5.3 不同光质对喜树幼苗叶绿素荧光的影响

5.4 不同光质对喜树幼苗叶片气孔扫描和叶绿体超微结构的影响

5.5 小结与讨论

第六章 不同光质对喜树碱含量和关键酶活性及相关基因表达的影响

6.1 不同光质对单株喜树碱产量的影响

6.2 不同光质对喜树碱合成关键酶TSB、TDC活性的影响

6.3 不同光质对喜树碱合成相关基因TSB、TDC1、TDC2表达的影响

6.3小结与讨论

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

个人简介

致谢