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5-氨基乙酰丙酸调节梨树叶片光合特性的研究

作　者: 申明
导　师: 汪良驹
学　校: 南京农业大学
专　业: 果树学
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
分类号: S661.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  8-10ABSTRACT  10-13缩略词表  13-15引言  15-16第一章 文献综述  16-34  1 光合作用的定义及其主要过程  16  2 果树进行光合作用的主要部位  16-17  3 影响果树光合速率的内部因素  17-21    3.1 种与品种特性  17-18    3.2 叶片的类型及叶片生长状态  18    3.3 气孔  18-19    3.4 叶绿素  19    3.5 Rubisco及其活化酶  19-20    3.6 库容量  20-21  4 影响果树光合速率的外界因素  21-24    4.1 光照  21    4.2 温度  21-22    4.3 水分  22    4.4 矿质营养  22-23    4.5 土壤盐度  23-24  5 植物生长调节剂在果树光合作用研究中的应用  24  6 叶绿素荧光技术在果树光合作用研究中的应用  24-27    6.1 叶绿素荧光的不同测定方法  24-25    6.2 快速叶绿素荧光诱导动力学  25-26    6.3 "JIP-test"及其参数  26-27  7 ALA的生物合成及其对植物光合作用的影响  27-29    7.1 ALA的生物合成途径  27-28    7.2 ALA提高植物光合作用的机理研究  28-29  8 ROS和Redox与植物光合作用的关系  29-33    8.1 光合作用过程中活性氧(ROS)产生的途径  30-31    8.2 Redox信号参与调控植物光合作用  31-33  9 本研究的目的与意义  33-34第二章 两个梨品种光合日变化特性的比较  34-46  1 材料与方法  35-37    1.1 材料  35    1.2 梨叶片气体交换参数的测定  35-36    1.3 梨叶片叶绿素快速荧光参数的测定  36    1.4 梨叶片总RNA的提取和Rubisco small subunit RT-PCR的分析  36-37  2 结果与分析  37-44    2.1 温度、光照强度与梨叶片净光合速率日变化特征  37-38    2.2 梨品种叶片表观量子效率(AQY)和羧化效率(CE)日变化差异比较  38-39    2.3 梨品种叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线日变化差异比较  39-40    2.4 梨品种叶片PSⅡ最大光化学效率(ψP_o)和光合性能指数(PI_(ABS))日变化比较  40-41    2.5 梨品种叶片PSⅡ反应中心供体侧受抑程度(W_k)和受体侧受抑程度(M_o)比较  41    2.6 梨品种叶片PSⅡ反应中心比活性参数日变化比较  41-43    2.7 梨品种叶片2ms时有活性的反应中心的开放程度(ψ_o)与慢还原PQ库容量(F_(i-p))日变化比较  43-44    2.8 梨品种叶片总RNA及其Rubisco small subunit的RT-PCR分析  44  3 讨论  44-46第三章 "爱乐壮"对8个梨品种叶片光合作用的促进效应  46-56  1 材料与方法  47-48    1.1 试验材料及其处理  47-48    1.2 叶片叶绿素相对含量的测定  48    1.3 叶片气体交换参数的测定  48    1.4 叶片叶绿素快速荧光参数的测定  48    1.5 统计分析  48  2 结果与分析  48-53    2.1 不同ALA浓度叶面肥对梨品种叶片叶绿素相对含量的影响  48-49    2.2 不同ALA浓度叶面肥处理对梨品种叶片净光合速率(P_n)的影响  49-50    2.3 叶面肥处理对梨品种叶片叶绿素快速荧光参数的影响  50-53    2.4 梨树叶片光合荧光参数相关性分析  53  3 讨论  53-56第四章 ALA对‘明水’梨光合作用日变化的影响  56-72  1 材料与方法  57-59    1.1 试验材料及其处理  57    1.2 梨叶片气体交换参数和叶绿素快速荧光参数的测定  57    1.3 梨叶片抗氧化酶活性的测定  57-58    1.4 梨叶片RUBP羧化酶活性的测定  58    1.5 梨叶片过氧化氢(H202)含量的测定  58-59    1.6 梨叶片丙二醛(MDA)含量的测定  59    1.7 梨叶片RNA的提取和Rubisco small subunit RT-PCR的分析  59    1.8 统计分析  59  2 结果与分析  59-68    2.1 温度和光照强度的日变化  59-60    2.2 ALA处理对梨叶片气体交换参数日变化的影响  60-61    2.3 ALA处理对梨叶片表观量子效率(AQY)和羧化效率(CE)的影响  61    2.4 ALA处理对梨叶片叶绿素快速荧光动力学曲线日变化的影响  61-62    2.5 ALA处理对梨叶片PSⅡ最大光化学效率(ψP_o)和光合性能指数(PI_(ABS))日变化的影响  62-63    2.6 ALA处理对梨叶片PSⅡ反应中心Ψ_o、ψE_o、ψD_o和S_m日变化的影响  63-64    2.7 ALA处理对梨叶片PSⅡ反应中心供体侧与受体侧活性日变化的影响  64-65    2.8 ALA处理对梨叶片过氧化氢(H_2O_2)含量和丙二醛(MDA)含量日变化的影响  65-66    2.9 ALA处理对梨叶片抗氧化酶活性日变化的影响  66-67    2.10 ALA处理对梨叶片Rubisco初始活性及Rubisco small subunit表达日变化的影响  67-68  3 讨论  68-72第五章 花期喷布ALA对梨树疏花及叶片光合作用的影响  72-84  1 材料与方法  74-75    1.1 材料与处理  74    1.2 离体花粉萌发的测定  74    1.3 梨花柱头可授性的测定  74    1.4 座果率调查与疏果定果  74-75    1.5 梨花器官抗氧化酶活性测定  75    1.6 梨花器官超氧阴离子测定  75    1.7 梨叶片气体交换参数和荧光参数的测定  75    1.8 梨果实品质的测定  75    1.9 统计分析  75  2 结果与分析  75-82    2.1 ALA对离体梨花粉萌发的影响  75-76    2.2 盛花期喷布ALA对梨花柱头可授性的影响  76    2.3 盛花期喷布ALA对梨花器官外观形态的影响  76-77    2.4 盛花期喷布ALA对梨花器官超氧阴离子生成与活性氧清除酶活性的影响  77-79    2.5 盛花期喷布ALA处理对梨树座果率的影响  79    2.6 盛花期喷布ALA对梨树生长期叶片光合作用的影响  79-80    2.7 盛花期喷布ALA对梨果实品质的影响  80-82  3 讨论  82-84本文结论与创新点  84-86参考文献  86-96硕士期间发表文章及专利申请  96-98致谢  98

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中图分类: > 农业科学 > 园艺 > 果树园艺 > 仁果类 > 梨
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