不同温度对苋菜光合特性及光合作用相关基因表达的影响

摘要

以苋菜(Amaranthus tricolor Linn.)品种‘苏苋1号’(‘Suxian No.1’)为试验材料,比较了不同温度〔25℃(对照)、20℃、15℃和10℃〕处理下苋菜株高以及叶片中甜菜色素含量、叶绿素含量和叶绿素荧光参数的变化,并探究了温度对苋菜光合特性及光合作用相关基因表达的影响。结果显示:处理3和6 d的苋菜株高以及叶片中甜菜色素和叶绿素含量随着温度降低呈现降低的趋势,叶片的PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、PSⅡ实际光量子产额〔Y(Ⅱ)〕、相对电子传递速率(rETR)、非光化学淬灭系数(qN)和调节性能量耗散的量子产量〔Y(NPQ)〕总体呈现波动降低的趋势,非调节性能量耗散的量子产量〔Y(NO)〕呈现波动升高的趋势;其中,15℃和10℃处理下苋菜的株高以及叶片中甜菜色素和叶绿素含量极显著低于对照,10℃处理下叶片的F_(v)/F_(m)、Y(Ⅱ)、rETR、qN和Y(NPQ)值总体极显著低于对照,Y(NO)值则极显著高于对照。qRT-PCR结果显示:总体上看,苋菜叶片AtrPPCK、AtrPEPC、AtrMDH、AtrNADP-MDH、AtrNAD-ME、AtrNADP-ME和AtrPPDK基因的相对表达量在多数温度下处理3和6 d与对照有显著差异;温度较低(10℃)会抑制除了AtrPPCK基因外的其他基因的表达,随着处理时间延长,基因相对表达量略有回升。相关性分析结果显示:温度与处理3和6 d苋菜的株高以及叶片中甜菜色素含量、叶绿素含量和多数叶绿素荧光参数呈极显著或显著相关。综合分析结果显示:低温会降低苋菜的叶绿素含量,破坏光合系统,抑制光合作用相关基因的表达,从而降低甜菜色素含量,抑制苋菜生长。