茶樹對大氣CO2濃度與溫度升高的響應(yīng)機制研究.pdf

1、作為最重要的溫室氣體，大氣CO2濃度的升高會導(dǎo)致全球地表溫度明顯升高。預(yù)計到本世紀(jì)末大氣CO2濃度將達(dá)到780μmol/mol，全球地表平均溫度將升高1.5-5.0℃。CO2是植物光合作用的原料，溫度會影響光合作用有關(guān)酶的活性，因此大氣CO2濃度和溫度升高會對植物光合作用產(chǎn)生重要影響，而光合作用又與植物初級代謝和次級代謝息息相關(guān)的。茶氨酸、茶多酚和咖啡堿這三大類次級代謝產(chǎn)物是茶葉最主要的三大品質(zhì)成分，其含量的多少對茶葉品質(zhì)有重大影響。茶

2、氨酸合成酶(theaninesynthase，TS)基因與茶氨酸合成有關(guān);苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonialyase，PAL)基因、查爾酮合成酶（chalcone synthase，CHS）基因與茶多酚合成有關(guān);咖啡堿合成酶（caffeine synthase，TCS）基因、次黃嘌呤核苷酸脫氫酶(inosinemonophosphate dehydrogenase，TIDH)基因、s-腺苷蛋氨酸合成酶(s-ade

3、nosylmethioninesynthase，SAM)基因與咖啡堿合成有關(guān)。本論文以‘龍井長葉’品種茶苗為材料，通過開頂式氣室模擬高CO2濃度（648-658μmol/mol）和溫度升高(+0.57℃)處理，通過對不同處理后茶樹葉片光合參數(shù)、葉綠素?zé)晒鈪?shù)、葉綠素含量、游離氨基酸含量、茶多酚含量、咖啡堿含量、關(guān)鍵酶基因的定量表達(dá)量測定，研究了大氣CO2濃度和溫度升高對茶樹光合系統(tǒng)、品質(zhì)成分含量以及品質(zhì)成分有關(guān)的關(guān)鍵酶基因表達(dá)的影響，探

4、究茶樹對大氣CO2濃度與溫度升高的響應(yīng)機制，為未來氣候變化情況下優(yōu)質(zhì)茶葉的加工、茶樹的合理栽培和良種繁育提供理論依據(jù)。得出結(jié)論如下:
　　(1)與對照相比，CO2濃度升高、溫度升高、CO2濃度和溫度共同升高都能顯著提高茶樹葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)（Fv/Fm、Fv/Fo、ψo(hù)、ψEo、PIABS）。CO2濃度升高、溫度升高、CO2濃度和溫度共同升高均能提高茶樹葉片葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量，降低葉綠素a/b;且CO2濃度和溫度共同

5、升高與對照組相比差異顯著。通過對PSⅡ結(jié)構(gòu)的改善和葉綠素含量的提高，CO2濃度升高、溫度升高使茶樹葉片光合效率明顯提高， CO2濃度和溫度共同升高有協(xié)同作用。
　　(2)與對照相比，CO2濃度升高，溫度升高，CO2濃度和溫度共同升高顯著降低了茶樹葉片中游離氨基酸和咖啡堿含量，而茶多酚含量和酚氨比則提高。品質(zhì)成分含量的改變會使傳統(tǒng)綠茶產(chǎn)區(qū)的原料品質(zhì)受到不利影響，而紅茶產(chǎn)區(qū)的原料品質(zhì)受到有利影響，并且可能提高茶樹的抗蟲性，特別是CO2

6、濃度和溫度共同升高的影響最大。
　　(3)與對照相比，CO2濃度升高、溫度升高、CO2濃度和溫度共同升高會使茶樹葉片TS、TIDH、TCS基因的相對表達(dá)量降低，而PAL、CHS基因的則增加;CO2濃度升高、CO2濃度和溫度共同升高會使茶樹葉片SAM基因的相對表達(dá)量增加，溫度升高使SAM基因的表達(dá)量降低。
　　(4)將茶樹葉片中游離氨基酸、茶多酚、咖啡堿含量與其對應(yīng)的關(guān)鍵酶基因相對表達(dá)量進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn):對于茶氨酸含量，TS