光合固碳对异戊二烯释放及其调控机制的研究

来源 :浙江农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wcfsoa2009
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陆生植物以很高的速度释放大量的异戊二烯,约占全球所有人为和生物源挥发性有机化合物排放量的三分之一。由于异戊二烯的高丰度和活性,对区域和全球大气的氧化和颗粒物起着重要的作用,同时在植物抵抗逆境胁迫方面也发挥重要的作用,特别是对光合系统的保护。异戊二烯通过甲基赤藓醇-4-磷酸(MEP)途径在叶绿体中合成的,以甘油醛-3磷酸(GAP)和丙酮酸作为初始底物,消耗ATP和NADPH。为研究光合固碳对异戊二烯释放及其调控机制的影响,本实验采用光呼吸抑制剂(Na HSO3)、碳同化抑制剂(DL-甘油醛)及其复合处理对欧美杂交杨叶片进行处理。研究结果表明:(1)Na HSO3处理对欧美杂交杨植株生理特性的影响纯水对照中,与0min相比,欧美杂交杨895叶片在5、50和110min时光合参数、光呼吸速率、异戊二烯释放速率和色素含量均无显著性差异,乙醇酸氧化酶(GO)活性显著下降。Na HSO3处理时,与0min相比,欧美杂交杨895叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)在50,110min处理时显著下降(P<0.01);色素含量在不同时间处理时均无显著性差异(P>0.05);光呼吸速率在110min时显著降低(P<0.01);异戊二烯释放速率在110min时显著下降(P<0.01),碳消耗在50、110min时显著增加(P<0.01);NPQ显著降低(P<0.01)。(2)DL-甘油醛处理对欧美杂交杨植株生理特性的影响纯水对照中,与0min相比,欧美杂交杨895叶片在5、50和110min时光合参数、光呼吸速率、异戊释放速率、色素含量、叶绿素荧光参数均无显著性差异。DL-甘油醛处理时,与0min相比,净光合速率(Pn)在50、110min时显著下降(P<0.01)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)均无显著性差异(P>0.05);光呼吸速率在110min时显著降低(P<0.01);类胡萝卜素在5min时显著增加(P<0.01);异戊二烯释放速率在110min时显著降低(P<0.01),DMADP库大小在50、110min时显著减小(P<0.01),碳消耗在不同时间处理时均无显著性差异(P>0.05);Y(I)、Y(II),NPQ、q L均无显著性差异(P>0.05);过氧化氢(H2O2)含量在5、50和110min时均显著增加,超氧阴离子(O2-)含量在110min时显著增加(P<0.01);。(3)Na HSO3和DL-甘油醛复合处理对欧美杂交杨植株生理特性的影响纯水对照中,与0min相比,欧美杂交杨895叶片在5、50和110min时光合参数、光呼吸速率、异戊二烯释放速率和色素含量无显著性差异,乙醇酸氧化酶(GO)活性显著下降。Na HSO3和DL-甘油醛复合处理时,与0min相比,净光合速率(Pn)在50、110min时显著下降(P<0.01),胞间CO2浓度(Ci),在50、110min时显著升高(P<0.01);光呼吸速率在110min时显著升高(P<0.01);异戊二烯释放速率和DMADP库的大小在50、110min时显著降低(P<0.01),碳消耗在处理不同时间时无显著性差异(P>0.05);Y(I)、Y(II)、q L,NPQ在各处理时间下均显著下降(P<0.01);乙醇酸氧化酶(GO)活性在5、110min时均显著下降(P<0.01);过氧化氢(H2O2)含量在处理时间下均显著下降(P<0.01);超氧阴离子(O2-)含量在50、110min时显著增加(P<0.01)。综上所述光呼吸抑制剂显著抑制了植株的光合能力和光呼吸速率,减小了DMADP库大小,抑制了异戊二烯的释放,异戊二烯通过消耗植株体内过剩的还原力,保护了欧美杂交杨植株的光合机构;碳同化抑制剂处理也显著抑制了植株的净光合速率,同时减小了DMADP库的大小,抑制了异戊二烯的释放;复合处理时对植株的影响较大,净光合速率,PSI,PSII活性,光呼吸速率显著被抑制,DMADP库显著减小,显著抑制了异戊二烯的释放。各处理下净光合速率和叶绿素荧光参数与异戊二烯释放速率的相关性也表明,植株的光合固碳能力与DMADP库的大小有着紧密的关系,并显著影响异戊二烯的释放。
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