三葉半夏光能利用效率及影響因子.pdf

1、半夏為天南星科多年生宿根草本植物，是我國(guó)重要的傳統(tǒng)藥用植物，由于人們的濫采濫伐和生態(tài)環(huán)境的改變，其野生資源瀕臨枯竭，人工栽培又面臨種質(zhì)混雜、品質(zhì)衰退、病害逐年加重及栽培技術(shù)不成熟等瓶頸問(wèn)題，產(chǎn)量和品質(zhì)都得不到保證，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需要。本課題以不同生態(tài)型的半夏為實(shí)驗(yàn)材料，利用植物生理學(xué)和分子生物學(xué)的方法，系統(tǒng)研究了病毒侵染、強(qiáng)光和高溫等不同外部環(huán)境因子對(duì)半夏光合生理特征的影響，對(duì)不同生態(tài)型半夏光抑制及適應(yīng)性機(jī)理進(jìn)行了深入探討。同時(shí)利用

2、AFLP技術(shù)對(duì)不同來(lái)源地半夏進(jìn)行了聚類分析，發(fā)現(xiàn)半夏種質(zhì)一生理學(xué)特征--AFLP分子標(biāo)記三者之間具有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為半夏種質(zhì)資源的篩選和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培措施的制定提供了理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： 1.對(duì)不同來(lái)源地三葉半夏的病毒發(fā)生情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)栽培半夏病毒感染較為普遍，有些半夏植株還存在CMV和SMV兩種病毒復(fù)合侵染現(xiàn)象，并呈現(xiàn)出明顯的地域性差異；栽培半夏品種病毒侵染率遠(yuǎn)高于野生半夏樣本；感病半夏植株初期會(huì)出現(xiàn)輕微花葉

3、或斑駁癥狀，隨著病毒在植株體內(nèi)的累積，癥狀逐漸加重，葉片出現(xiàn)褪綠和皺縮現(xiàn)象，更嚴(yán)重者還會(huì)出現(xiàn)畸形甚至矮化等癥；病毒侵染使半夏葉片光合效率受到顯著抑制，感病植株的LSP、LCP、CCP和CSP都發(fā)生了一定程度地變化，其葉片的表觀量子效率(AQY)和羧化效率(CE)均顯著降低，最大光合效率也明顯下降；患病葉片PSII的潛在活性和原初光能轉(zhuǎn)化效率明顯降低，而QA還原程度增加；葉片的橫向異質(zhì)性也顯著加強(qiáng)，這可能與病毒分布的不均衡性有關(guān)。病毒的累

4、積降低了寄主植物葉片的光合速率和抗逆能力。 2.對(duì)高溫脅迫下半夏的生理學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，30℃高溫脅迫使半夏葉片MDA含量顯著增加，對(duì)半夏葉片產(chǎn)生了一定程度的氧化傷害；高溫脅迫同時(shí)誘導(dǎo)了SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性的升高，提高了葉片細(xì)胞的抗氧化能力，其實(shí)際光化學(xué)效率變化不顯著；35℃和40℃高溫下處為13-6h，半夏葉片的實(shí)際光化學(xué)效率顯著下降，PSII光能的捕獲效率顯著下降，PSII反應(yīng)中心由QA向Qs的電子

5、傳遞過(guò)程受到明顯抑制，影響了PSII的活性：脅迫溫度越高，在常溫下PSII光化學(xué)效率的可恢復(fù)比例也越低。 3.研究了強(qiáng)光對(duì)半夏光合能力的影響，結(jié)果顯示，陽(yáng)生植物和陰生植物光合誘導(dǎo)時(shí)間、光合能力和非輻射熱耗散能力存在著明顯的種間差異：中午強(qiáng)光照射下半夏Pn降低，出現(xiàn)明顯的“午休”現(xiàn)象；AQY和Fv／Fm,顯著降低，暗示中午強(qiáng)光下PSII受到明顯的光抑制；全光照和遮蔭條件下半夏葉片AQY分別下降了35．0﹪和27．3﹪，F(xiàn)v／Fm比

6、值也分別下降了32.9﹪和14.9﹪。失活PSII反應(yīng)中心的數(shù)量在中午強(qiáng)光下也明顯增加；當(dāng)轉(zhuǎn)移到弱光條件時(shí)，失活的PSII反應(yīng)中心光化學(xué)活性能夠得以恢復(fù)，表明失活是可逆的；實(shí)驗(yàn)中的強(qiáng)光條件主要是增強(qiáng)了非光化學(xué)淬滅(qN)過(guò)程，而未對(duì)光合機(jī)構(gòu)造成不可逆的破壞；長(zhǎng)期生活在較強(qiáng)光照環(huán)境中的栽培半夏對(duì)強(qiáng)光的適應(yīng)能力顯著高于野生品種。在種植過(guò)程中，適當(dāng)遮蔭處理對(duì)半夏的生長(zhǎng)還是有利的。 4.通過(guò)對(duì)不同來(lái)源地半夏樣本的聚類分析和遺傳距離測(cè)定顯

7、示，半夏種內(nèi)DNA多態(tài)性高達(dá)32.1﹪，不同地域來(lái)源半夏種質(zhì)之間存在明顯的遺傳差異；對(duì)栽培條件完全一致的心形葉、橢圓形葉和披針葉三種不同生態(tài)型半夏的生理學(xué)研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，不同生態(tài)型半夏對(duì)特定的生長(zhǎng)環(huán)境表現(xiàn)出了不同程度的適應(yīng)性，并且其形態(tài)特征、生長(zhǎng)節(jié)律和光合生理特征及葉綠素?zé)晒鈪?shù)之間存在一定的連鎖關(guān)系；通過(guò)對(duì)三種生態(tài)型半夏的光合特征及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的比較分析發(fā)現(xiàn)，披針形半夏葉片在高光強(qiáng)下的實(shí)際光化學(xué)效率最高，高光強(qiáng)下通過(guò)熱耗散來(lái)加強(qiáng)自身