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摘要： 以秋冬季塑料大棚中盆栽西瓜幼苗为材料，研究了50～200mg／L 5-氨基乙酰丙酸（ALA）处理对低温弱光条件下西瓜植株光合特性、碳水化合物积累、抗氧化酶活性和丙二醛（MDA）含量的影响。结果表明，外源ALA处理显著提高了西瓜幼苗叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）。ALA处理还显著提高了叶片SOD和POD等抗氧化酶活性，但对CAT及APX活性影响不大，暗示ALA处理可能主要通过提高植株SOD和POD活性来促进西瓜幼苗活性氧代谢，从而保护细胞光合性能。处理后30d分析表明，ALA处理植株干物质重量比对照高出42％～54％，淀粉含量增加62．2％～207．0％，可溶性糖含量也增加32．0％～87．1％。以上结果说明，ALA处理可以增强低温弱光条件下西瓜幼苗抗氧化系统活性，促进光合作用与光合产物积累，并促进植株生长。
关键词: 5-氨基乙酰丙酸 ；抗氧化酶 ；碳水化合物 ；光合特性 ；西瓜
被引量
113
摘要： 菊花(Chrysanthemum morifolium Ramat.)是中国十大传统名花之一,也是产销量仅次于月季的第二大切花,在世界花卉贸易中占有重要的地位,是我国出口创汇的重要经济作物之一。目前,国内已实现切花菊的周年生产与供应,但多数地区需要利用设施结合加温进行冬季生产,大大增加了生产成本。近年来,5-氨基乙酰丙酸(ALA)和脱落酸(ABA)等植物生长调节剂人工合成量增加,其生产成本降到了农业生产能够接受的程度。利用植物生长调节剂提高园艺植物的抗寒性已有大量报道,而叶面喷施5-氨基乙酰丙酸和脱落酸对切花菊抗寒性的影响及其相关生理机理的研究国内外未见开展。为此,本文以国内主栽秋菊品种‘神马’为材料,开展了不同浓度5-氨基乙酰丙酸和脱落酸叶面喷施处理对切花菊抗寒性的影响及其相关生理机理的研究。主要结果如下：
1.5-氨基乙酰丙酸诱导切花菊抗寒性适宜浓度的筛选及相关生理机理研究
以秋冬季大棚栽培的切花菊材料,比较了停光后定期叶面喷施25～200mg·L-1ALA的切花菊与喷施清水对照叶片光合指标、相对电导率、丙二醛含量、SOD活性及可溶性蛋白含量、可溶性糖等渗透调节物质含量的变化。结果发现,ALA处理能不同程度的促进切花菊叶片的光合作用,提高在低温条件下细胞SOD酶活性,减少膜脂过氧化产物的生成,增强细胞的渗透调节能力,降低电解质外渗率,其中以50mg·L-1ALA处理效果最明显。同时,叶面喷施该浓度ALA除了能够提高切花菊抗寒性、促进光合作用和植株生长,还能够促进低温下切花菊开放,缩短成花时间。
2.脱落酸诱导切花菊抗寒性适宜浓度的筛选及相关生理机理研究
对秋冬季大棚栽培的切花菊叶面喷施10～80mg·L-1ABA,通过测定与抗寒密切相关的生理指标,发现ABA处理能不同程度的提高切花菊的抗寒能力,但对切花菊在非极端低温下的光合作用有一定程度的抑制作用,且这种抑制作用有随ABA浓度增大而增强的趋势。综合分析各项指标,认为10mg·L-1是ABA诱导切花菊抗寒的最适宜浓度。ABA处理可有效地提高抗氧化酶的活性,增强细胞活性氧清除能力,抑制细胞内活性氧的积累和膜脂过氧化物的生成,从而保护膜系统的完整性。
关键词: 切花菊 ；抗寒性 ；5-氨基乙酰丙酸 ；脱落酸 ；光合作用 ；生理机理
被引量
6
摘要： 光合作用是果树生长发育的基础,果树的光合效率越高,积累的光合产物越多,越有利于树体的健壮生长,根系发育,枝条充实,花芽饱满,最终保证果实的品质与产量。光能是整个光合作用反应的驱动力,光能的捕获与传递过程会直接影响植株光合效率的表现,但过多光能的吸收会引起光化学效率的降低。只有光合作用的光化学反应与碳同化反应相协调,植物的光合作用才会达到最佳状态。5-氨基乙酰丙酸(ALA)是所有生物体内卟啉化合物生物合成的关键前体,在农业生产上有着重要的应用前景。前人研究表明,外源ALA能够提高植物的光合作用,但在木本果树上还未见报道。本研究以梨树品种为材料,研究了梨树自身光合作用的特性以及外源施用ALA或以ALA为主要成份的叶面肥对梨树光合作用的影响,并探讨了ALA促进植物光合作用的机制。主要结果如下。
1.以10年生成年梨树为材料,利用Ciras-2光合仪和PEA植物效率仪测定了两梨品种叶片光合与叶绿素荧光特性的日变化特征,并分析了Rubisco小亚基编码基因表达差异。结果表明,成年期‘中梨1号’叶片净光合速率(Pn)显著高于‘华酥’,而且羧化效率(CE)也显著高于后者。JIP-test分析表明,‘中梨1号’叶片光合性能指数(PIABS)和PSII最大光化学效率(ψPo)均高于‘华酥’,而K相相对荧光Wk(反映PSII反应中心供体侧放氧复合体活性受抑程度)和受体侧QA被完全还原速率Mo(反映PSII反应中心关闭程度)均低于‘华酥’。此外,‘中梨1号’叶片Rubisco小亚基编码基因的表达量明显高于‘华酥’。以上结果说明,‘中梨1号’叶片不仅具有较高的光化学能量转化效率,而且具有较高的CO2同化能力。
2.以8个梨品种叶片为材料,研究了含有0.05-5 mg·L-1 ALA的“爱乐壮”氨基酸叶面肥处理对梨树叶片叶绿素相对含量、光合气体交换参数以及叶绿素快速诱导荧光参数的影响。结果表明,新梢生长期叶面喷施“爱乐壮”叶面肥能不同程度地提高梨树叶片SPAD,增加净光合速率(Pn),提高PSII反应中心供体侧与受体侧光合能量转换活性,减少热能量耗散。相关性分析表明,梨树叶片叶绿素相对含量与Pn相关性并不显著,而光合性能指数(PIABS)、放氧复合体活性(Wk)、PSII反应中心最大关闭速率(Mo)、捕获激子将电子传递到QA-下游其它电子受体的概率(Ψc)、PSII反应中心用于电子传递的量子产额(ψEo)以及用于能量热耗散的量子比率(ψDo)等荧光参数与Pn密切相关,说明“爱乐壮”氨基酸叶面肥是通过提高梨树叶片光化学能量转换效率来促进光合作用。
3.以‘明水’梨叶片为材料,研究以新梢生长期喷施0.5 mg·L-1 ALA对梨树叶片光合作用日变化的影响。结果表明,与对照相比,ALA能够显著提高梨叶片的净光合速率(Pn),PSII最大光化学效率(ψPo),Rubisco初始活性,过氧化氢(H202)含量和抗氧化酶活性(SOD, APX, CAT),同时减少丙二醛(MDA)含量。本实验结果说明,H202可能作为信号分子,参与调控抗氧化酶的活性,从而提高梨叶片光合能力。
4.在‘丰水’梨盛花末期,喷布600、900和1200mg·L-1ALA溶液,可以明显在促进花朵脱落的同时,提高叶片光合性能,增加采收期果实单果重,并改善内在品质。分析ALA处理后梨花器官抗氧化特性表明,高浓度ALA诱导梨花器官超氧阴离子大量生成,并降低超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,说明氧化胁迫是梨花脱落的重要原因。本研究还发现,虽然ALA是在花期喷施的,但仍然可以在相当长时间内提高梨树叶片光合性能,包括叶片净光合速率(Pn)、表观光量子效率(AQY)、PSⅡ最大光化学效率(ψPo)和光合性能指数(PIABS)在内的光合荧光参数均显著高于对照叶片。因而,花期喷施适当浓度ALA,不仅可以疏花,减少人工疏除量,而且可以促进叶片光合作用,促进果实品质提高。这是以前从未报道过的生理功能。
关键词: 5-氨基乙酰丙酸 ；梨 ；光合作用 ；过氧化氢 ；疏花 ；果实品质
被引量
9
摘要： 设施西瓜栽培已经成为许多地区农业生产的特色产业。但是,种子萌发和植株生长往往受到多种不良环境条件的影响。为了提高西瓜种子的萌发率,促进保护地栽培西瓜生长,提高产量,改善品质,本研究采用外源5-氨基乙酰丙酸(ALA)和“绿色生机”两种外源物质处理西瓜种子或者浇灌根系,发现适当浓度的ALA和绿色生机均能促进西瓜种子萌发、幼苗生长和产量提高。本研究还将酿酒酵母菌ALA合酶基因(Yheml)转入西瓜子叶,通过Km、 GUS、 PCR、 RT-PCR以及内源ALA含量检测,筛选出3株ALA过量合成系株系,为培育多抗性西瓜新品种奠定了基础。现将主要试验结果介绍如下。
1.ALA、绿色生机、ALA+绿色生机浸种处理研究表明：ALA10mg/L、绿色生机0.075%以及ALA+绿色生机均能促进种子的萌发。ALA和ALA+绿色生机在30。C时促进萌发的效果最为明显,绿色生机单独在35℃时处理效果最好。不同处理均能提高西瓜黄化苗SOD、 POD、 APX活性,其中ALA处理作用最好,绿色生机次之。
2.以夏秋季大棚西瓜植株为材料,研究了外源ALA处理20d和40d的西瓜叶片叶绿素快速荧光特性。结果表明,根系浇灌100mg/LALA能显著提高叶绿素荧光产额。ALA处理西瓜叶片最大光化学效率(Fv/Fm)、光合性能指数(PIABS)、电子传递性能指数(ETo/CS)以及有活性的反应中心密度(RC/CS)等均显著高于对照叶片,而与反应中心关闭有关的荧光参数Mo和Vj均显著低于对照。ALA处理显著提高PS Ⅱ反应中心受体侧性能参数包括Fk-j、Fj-i和Fi-p等,却降低供体侧荧光参数Wk,表明ALA处理提高了西瓜抵抗夏秋季环境胁迫的能力。
3.ALA和绿色生机共同处理能提高大棚西瓜叶片的SOD、 POD、 APX活性,其中ALA100mg/L的效果最好,暗示着西瓜幼苗活性氧代谢受到促进。ALA处理后还能增加叶片叶绿素和果实可溶性固形物含量,其中可溶性固形物含量比对照增加20%。在大棚中,ALA100mg/L处理植株急性萎蔫病和霜霉病的发病率均低于对照,小区产量显著高于其它处理。可见,适当浓度ALA处理可以提高西瓜抗氧化酶活性,增强植株抗病性。
4.以‘甜王七号’、‘超甜京欣王,和‘早佳’3个西瓜品种子叶为材料,建立再生体系结果表明,西瓜组织不定芽诱导率为67%～87%,MS培养基诱导,1～2mg/L6-BA与0.1～0.3mg/L NAA配合有利于不定芽再生。西瓜组织再生以子叶近胚端为好,苗龄以淡黄色转为淡浅绿色为好。下胚轴可以直接诱导不定芽产生,诱导率为63%,远远高于从愈伤组织再分化的诱导率。不定芽置于1/2MS+NAA0.1mg/L中生根,可形成为完整再生植株。
5.通过对影响西瓜转化效率的浸染时间、卡那霉素液浓度及抑菌抗生素浓度等因素进行比较试验,建立了农杆菌介导的Yheml基因转化西瓜子叶的遗传转化体系。即,切取转化受体材料放入OD=0.4的MS悬浮液中浸染8min,灭菌滤纸吸干,放入MS+1.0mg/L BA+0.5mg/L NAA共培养基中暗培养3-4d。然后,将子叶转入Ms+1.0mg/L BA+0.5mg/L NAA+100mg/L Km+250mg/L Cb中进行筛选分化培养,出芽后转入MS+0.5mg/LNAA中进行增殖筛选。
6.过量合成内源ALA转基因植株的鉴定。在优化的西瓜子叶转化体系上,将Yheml基因导入西瓜,共获得5个抗性植株,抗性芽诱导率为0.8%。经GUS.PCR和RT-PCR检测显示,3株为转基因植株。内源ALA含量测定表明,转基因植株可以过量合成ALA。
关键词: 西瓜 ；5-氨基乙酰丙酸(ALA) ；ALA过量合成 ；抗氧化酶 ；YhemI基因 ；遗传转化
被引量
2
摘要： 50-200mg／L 5-氨基乙酰丙酸（ALA）处理显著提高了秋冬季塑料大棚中西瓜幼苗叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、细胞间隙CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr）。ALA处理还显著提高了叶片SOD和POD等抗氧化酶活性，暗示着西瓜幼苗活性氧代谢受到促进。ALA处理后30d分析表明，处理植株生物积量增幅为42％-54％，淀粉含量比对照增加了62.2％-207.0％，可溶性糖含量也增加32.0％-87.1％。说明ALA处理可以促进促进西瓜光合产物合成和积累，增强抗低温弱光能力。
ALA处理后对暗适应下叶片的初始荧光（F_o）有显著影响（P＜0.05），对最大荧光（Fm）、可变荧光（Fv）、PSⅡ最大光化学效率（Fv／Fm）、PSⅡ潜在光化学效率（Fv／F0）以及暗适应下叶片可获得光能的能力（1／Fv-1／Fm）均有显著提高。
ALA处理5天后，在同一作用光下，随着时间的延长，西瓜叶片PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、荧光猝灭系数（qP）、非光化学荧光猝灭系数（NPQ）、电子传递速率（ETR）、光化学速率（PCR）、光化学效率（P）、热耗散速率（HDR）及天线热耗散（D）的光动力曲线均上升；稳态荧光（F_t）和PSⅡ反应中心非光化学耗散（E）的光时间曲线逐渐下降。在600μmol m-2 s-1和1600μmol m-2 s-1作用光下，ΦPSⅡ、qP、光化学速率、ETR、P及E的曲线波动较大。在400、1000和1600μmol m-2 s-1作用光下，50-200mg／L ALA处理的叶片ΦPSⅡ、qP、PCR、ETR、P和D高于对照，F_t和E则低于对照，并且200mg／L ALA处理的效果更好；600μmol m-2 s-1作用光下，ALA处理效应不显著。说明在较弱光强和高光强下，ALA处理提高了光化学效率，促进了电子传递速率，利于光合作用的进行。
ALA处理12天后，从整体看，随着作用光的增强，西瓜幼苗叶片的PSⅡ有效光化学效率（Fv'／Fm'），PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)，荧光猝灭系数（qP）、光化学耗散（P）和PSⅡ反应中心非光化学能量耗散（E）逐渐下降，非光化学荧光猝灭系数（NPQ）、电子传递速率（ETR）、光化学速率（PCR）以及天线热耗散（D）的逐渐升高；在作用光40μmol
m-2 s-1处，Fv'／Fm'、ΦPSⅡ、qP、NPQ、D、P及E的光响应曲线均存在一拐点，即当作用光低于40μmol m-2 s-1时，随光强的增加，曲线走势与整体变化呈相反趋势。50-200mg／L 5-氨基乙酰丙酸（ALA）处理显著提高了上述荧光参数值，但各处理浓度间的差异不明显。ALA处理对暗适应下叶片的初始荧光（F_o）影响不大，但200mg／L ALA对
关键词: 5-氨基乙酰丙酸 ；光合特性 ；叶绿素荧光 ；光时间曲线 ；光响应曲线 ；抗氧化酶 ；西瓜
被引量
6
摘要： 光合作用是地球上最重要的生物化学反应,是绿色植物(包括藻类)大规模地利用太阳能,把廉价的二氧化碳(CO2)和水(H2O)合成为富能的有机化合物,并释放出氧气(O2)的过程。5-氨基乙酰丙酸(ALA)是所有生物体内卟啉化合物(如叶绿素、血红素等)生物合成的关键前体。外源施用ALA可以提高植物的光合效率。本研究以大棚栽培的西瓜幼苗为材料,探讨了外源ALA处理对逆境(弱光、低温、强光、高温)胁迫下叶片光合作用与光抑制的调节效应,分析了ALA促进植物光合效率的生理机理。主要研究结果如下。
1.遮荫(弱光)条件显著降低西瓜叶片光合速率和最大光化学效率。外源ALA处理可以提高遮荫条件下生长的西瓜幼苗叶片净光合速率(Pn)。叶绿素荧光参数的测定结果显示,遮荫显著降低叶片光化学效率,而ALA处理提高弱光下幼苗叶片的PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、表观光合电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)以及光化学反应能量分配率(Pc)。使用植物效率仪对西瓜叶片的原初光化学反应分析表明,遮荫显著降低以吸收光能为基础的性能指数(PⅠABS)、PSⅡ反应中心吸收光能用于电子传递的量子产额(ψEo)、捕获激子将电子传递到电子传递链QA-下游其他电子受体的概率(Ψo)等快相叶绿素荧光参数,而外源ALA处理有提高遮荫生长西瓜幼苗叶片PⅠABS、φEo、Ψo的趋势,降低了QA的最大还原速率(Mo),表明ALA处理可以减轻弱光生长下西瓜幼苗光抑制的程度。
2.低温胁迫后西瓜幼苗叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线测定结果表明,4℃低温胁迫导致叶片快速叶绿素荧光诱导曲线JIP相逐渐降低,而ALA处理叶片可以保持较高的荧光产额。低温胁迫下西瓜叶片光合性能指数(PⅠABS)、捕光性能(PTR)和传递电子性能(PET)随着胁迫时间延长而大幅下降,而ALA处理叶片PⅠABS、PTR和PET一直保持较高水平。低温胁迫96h后,ALA处理叶片PSⅡ最大光化学效率(Po)、PSⅡ反应中心吸收光能用于电子传递的量子产额(ψEo)以及捕获激子将电子传递到电子传递链QA-下游其他电子受体的概率(Ψo)等,均明显高于对照,而与反应中心关闭有关的荧光参数Mo和Vj均显著低于对照。ALA处理提高低温下西瓜叶片单位受光面积有活性的反应中心数量(RC/CS),以及与PSⅡ反应中心受体侧性能有关的荧光参数包括Fk-j、Fj-i和Fi-p等,说明ALA处理对低温下西瓜叶片光合作用的促进效应与其提高PSⅡ反应中心受体侧电子传递链受体获得电子的能力有关。
3.西瓜幼苗叶片存在光合“午休”现象。快速叶绿素荧光诱导动力学曲线日变化结果分析表明,中午的强光导致西瓜幼苗叶片(φEo、Ψo、ETo/CS和ETo/RC等与光化学效率有关的荧光参数显著降低。使用PAM-2100调制荧光仪测定结果显示,强光显著降低西瓜幼苗叶片ΦpSⅡ、qP和Pc,而外源ALA处理可以提高强光下ΦpSⅡ、qP和Pc,说明ALA处理可以提高西瓜幼苗在强光下的光化学效率。
4.高温胁迫下西瓜幼苗叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线测定结果显示,在30-49℃之间,随着温度升高,西瓜幼苗叶片的J、I、P相显著降低。46℃以上高温下处理0.5h将明显伤害叶片光化学效率。ALA预处理可以保护高温胁迫下西瓜幼苗叶片光合机构,维持较高的光化学效率。在49℃下,ALA处理西瓜叶片以吸收光能为基础的性能指数(PⅠABS)、捕获光能的性能指数(PTR)、将激发能转化为电子传递的性能指数(PET)、PSⅡ反应中心吸收光能用于电子传递的量子产额(ψEo)和激子将电子传递到电子传递链QA-以远的效率(Ψo)均显著高于对照叶片；K相出现的幅度(Wk)和最小荧光(Fo)低于对照叶片,说明ALA处理缓解了高温导致的放氧复合物失活和对类囊体膜的损伤。
5.不同抑制剂试验表明,ALA处理对逆境中西瓜叶片光合与光抑制的保护效应可能与其诱导的抗氧化酶活性上升有关,而与叶黄素循环等关系不密切。超氧化歧化酶(SOD)抑制剂DDC处理,可以在弱光、低温、强光和高温等逆境条件下降低西瓜叶片光化学效率,而外源ALA处理可以部分逆转DDC的抑制效应。另外,酶活性测定结果表明,ALA处理可以提高西瓜叶片SOD、POD、APX等酶活性。据此认为,外源ALA通过增强PSⅠ附近SOD等抗氧化酶活性,促进水-水循环,增加热耗散,提高光合电子传递速率,减少逆境胁迫诱导的光抑制,提高逆境中西瓜幼苗叶片的光化学效率,因而,在弱光、低温、强光、高温等逆境胁迫下均有良好的保护效应。
关键词: 5-氨基乙酰丙酸 ；西瓜 ；低温 ；高温 ；光合效率 ；光抑制 ；抗氧化酶 ；强光 ；弱光 ；叶绿素快速荧光 ；叶绿素慢速荧光
被引量
26