低温胁迫下菊花叶片光抑制与膜脂构成变化

摘要

冬春季节低温伤害是影响菊花(Chrysanthemum morifolium)生长发育的重要因素。本研究以菊花品种‘唐宇金秋’为实验材料,分析细胞膜和类囊体膜脂肪酸组分的变化与脂肪酸去饱和酶基因、叶绿素荧光参数的相关性,探究菊花叶片膜脂组分对低温胁迫响应的生理机制。结果表明∶在菊花细胞膜脂肪酸中,脂肪酸不饱和指数(index of unsaturated fatty acid,IUFA)随温度的降低显著上升,菊花Δ9-硬脂酰-ACP脱氢酶(Δ9 stearoyl acyl-carrier-protein desaturase,SAD)基因(CmSAD)和菊花脂肪酸去饱和酶(fatty acid desaturase,FAD)基因(CmFAD2和CmFAD7)在低温下表达量的变化与细胞膜脂肪酸含量的变化并不完全一致;随着温度下降,在类囊体膜脂肪酸中,饱和脂肪酸棕榈酸(palmitic acid,C16∶0)、硬脂酸(stearic acid,C18∶0)含量显著下降,不饱和脂肪酸油酸(oleic acid,C18∶1)、亚油酸(linoleic acid,C18∶2)、亚麻酸(linolenic acid,C18∶3)含量总体呈上升趋势。与细胞膜脂肪酸相比,脂肪酸去饱和酶基因对类囊体膜脂肪酸不饱和度的调控有更直接地作用。类囊体膜的IUFA与多个叶绿素荧光参数具有显著相关性,表明不饱和脂肪酸含量的变化与光抑制具有一定的联系,推测不饱和脂肪酸含量的增加可能通过减少光系统Ⅱ(photosystemⅡ,PSⅡ)受体侧的电子传递和增加热耗散等途径来缓解光抑制。低温处理后菊花叶片脂肪酸去饱和酶基因的表达量显著上调,促进细胞膜和类囊体膜脂不饱和度的增加,维持了膜的稳定性,这可能在一定程度上缓解了低温对光系统造成的伤害。本研究为进一步探讨植物在低温胁迫下膜脂组分变化与光抑制的关系提供理论依据。