两个番茄品种叶绿体超微结构及光合生理对弱光胁迫的响应

摘要

[目的]研究弱光下两个番茄品种叶绿体超微结构及光合生理特性,揭示不同番茄品种对弱光响应的差异,挖掘番茄耐弱光潜力.[方法]以本课题组筛选出的荷兰耐弱光品种'佳西娜'和国内不耐弱光品种'京丹1号'为试材,设置正常光照(CK,光强300-350 μmol·m-2·s-1),50％正常光照(弱光,光强70-80 μmol·m-2·s-1)处理15 d,观测植株叶绿素荧光成像,测定叶片叶绿素荧光参数和光合参数,并通过扫描电镜和透射电镜观察叶片气孔形态和叶绿体结构.[结果]与对照相比,弱光使2个番茄品种叶片的净光合速率(Pn)、光化学淬灭系数(qP-Lss)、叶绿素(a+b)含量(ch1.(a+b))、超氧化物歧化酶(SOD)活性、气孔密度和气孔规则分布的空间尺度降低,还导致植株干重与壮苗指数降低,叶片光稳态非化学荧光淬灭(NPQ_Ls,)、丙二醛(MDA)含量与植株株高、最大节间距提高,而'京丹1号'的变化幅度显著大于'佳西娜',且'佳西娜'的实际光量子效率(QY-Lss)、实际光化学效率QY(即ΦPSⅡ)及叶绿体结构基本没有改变,其叶片Pn显著高于'京丹1号'.另外,弱光下,'佳西娜'通过降低气孔间L(d)值来改善气孔的规则分布,并提高了叶绿素b(ch1.b)含量,降低了chl.a/b,而'京丹1号'ch1.b含量却有所降低,chl.a/b提高,气孔规则分布的空间尺度与规则程度降低,叶片受弱光影响较严重.综上,'佳西娜'捕光能力较强于'京丹1号',并将光合色素吸收的较多光能用于光化学传递,减少热耗散且提高了PSⅡ实际光化学速率及光能转化率,以维持其光合系统的运转,光合能力及产出比'京丹1号'稍高,耐弱光能力强.[结论]2个番茄品种对弱光的响应差异主要表现在ch1.b含量、气孔空间分布格局、叶绿体结构、SOD活性与光合荧光特性不同,使得荷兰耐弱光品种'佳西娜'在弱光下能维持高效率的光合作用.