闪光频率对番茄叶片光合系统动态响应的影响

《闪光频率对番茄叶片光合系统动态响应的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、生物物理学报2014年4月第30卷第3期：216-226www．cjb．org．cnACTABIOPHYSICASINICAVo1．30No．3Apr．2014：216-226闪光频率对番茄叶片光合系统动态响应的影响朱翠敏，薛占军，高志奎，高荣孚1．河北农业大学园艺学院，河北保定071001；2．北京林业大学生物科学与技术学院，北京100083收稿日期：2013．12．12；接受日期：2014．04．17基金项目：河北省科技支撑计划项目(11220701D)，河北省现代农业产业技术体系蔬菜创新团队项目(

2、1004012)通讯作者：高志奎，电话：(0312)7528312，E-mail：gaozhikui2005@163．com摘要：在红光LED频闪光照射下，采用光合测定系统(CIRAS．2)和光纤光谱仪(QE65)，同步测定了闪光频率下番茄叶片的净光合速率、气孔导度G。、胞间二氧化碳浓度ci和叶绿素荧光信号F的动态响应。随着闪光频率从0．01Hz向10．00Hz增加，PD振荡幅度减小，至0．25Hz以上时Pn振荡幅度不显著；光合光能转化效率LCE’逐渐上升至0．25Hz以上时达最大；与光系统Ⅱ光化学活性

3、的初级醌受体暗期再氧化程度或光期再还原程度有关的光脉冲荧光相对变化量也从较高水平迅速下降，至0．12Hz时达最低值，之后较快回升，至0．50Hz以上趋稳并接近于中等水平，显示出ATP池和NADPH池的较强缓冲能力。频闪光的光期G始终维持在较高水平，对外界CO进入胞间的ci无显著影响。而频闪光的光一暗期间的光后光合碳吸收衰减或暗一光期间的暗后光合碳吸收再启动过程的相对同化负荷变化量△Acr在0．10Hz以上衰减趋0，暗示着核酮糖1，5．二磷酸(ribulose．1，5．bisphosphate，RuBP)

4、的消耗与再生趋于平衡状态，呈现出较强的RuBP池的缓冲能力。综合分析表明，频闪光下，ATP池、NADPH池和RuBP池呈现出的联合缓冲能力，对光后暗期或暗后光期RuBP的持续再生或再生恢复均有维持效应，从而增加闪光频率即相应缩短暗期和光期，致使光合碳吸收Pn的暗期下降幅度减小和光期上升幅度减少，呈现振荡幅度减小至趋稳的现象。关键词：频闪光；闪光频率；动态光合；光合振荡；RuBP池中图分类号：Q945．11，$641．2DoI：10．3724／SP．J．1260．2014．30168引言一个多世纪以来，研

5、究人员采用传统的稳态光合测试技术对高等植物叶片的光合碳吸收特性及光能高效转化机制进行了大量研究【。相比之下，动态光合测试研究起步较晚，直至20世纪70年代以后才有了关于CO：阶跃和光强阶跃下的动态光合报道[6~81，并从电子传递、碳转运、无机磷(Pi)再生供应【9~l】三方面进行了相关机制的探索研究。216朱翠敏等：闪光频率对番茄叶片光合系统动态响应的影响本实验室对日光温室茄子田间光合进程进行动态测试时，发现光合的非稳态性受环境因子的影响【。随后，我们针对CO阶跃变化下的动态光合，依据经典的光合酶触反应

6、动力学原理【埘，采用经典的控制系统传递函数分析手段㈣，建立了光合反馈控制动态生化模型旧，并计算了动态光合特征参数[16]，使CO：阶跃变化下的动态光合特性及相关机制研究得到进一步的完善。然而，光强阶跃变化下的光合诱导再启动嘲、光后光合衰减[19]、光抑制及光合生产力[2I]的动态光合研究更备受关注，因为光强阶跃是植物群体冠层内部普遍存在的一种骤然变化效应，植物叶片必须从分子到细胞、组织、器官和个体水平对其做出不同程度的快速响应；此外，光强阶跃具有持续时间短和变化幅度大的特点，又使得与其相关的田间动态光合

7、机理研究变得十分复杂。近些年，随着大功率LED灯及驱动电源的快速发展，使得应用动态光合测试技术对LED频闪光下作物光合碳吸收及光能利用效率进行研究成为可能捌，实现了室内模拟田间光强阶跃下的动态光合效应及机理研究，为LED频闪光作为设施栽培补光光源提供了参考。本实验室采用单次光强阶跃与反阶跃处理，初步研究了番茄叶片光合系统的响应动态圈，但是，频闪光(即连续光脉冲，而每个光脉冲由一个光强阶跃和一个光强反阶跃构成)下的叶片光合碳吸收及光合机构动态响应机制有待探索。因此，本试验采用LED频闪光源对番茄叶片进行低

8、频闪光频率照射处理，同步测定光合作用过程中的碳吸收速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、光系统Ⅱ光化学活性的动态响应，分析闪光频率下番茄叶片光合系统的动态响应特征，探索闪光频率下光合系统的动态响应机制，充实频闪光下的动态光合作用研究，以期进一步提高作物的光能利用效率并挖掘作物高产潜力。材料与方法试材培养供试番茄品种为‘繁荣872’，于2013年6月17Et在河北农业大学标本园目光温室内播种育苗，常规农艺管理。于2013年8月20~26日选取健壮