外源褪黑素對(duì)低溫脅迫下黃瓜幼苗光合系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)制.pdf

1、目前我國(guó)的農(nóng)業(yè)設(shè)施主要以塑料大棚與日光溫室為主，并且大部分設(shè)施不具備溫度調(diào)控能力。然而我國(guó)北方冬季雨雪等極端天氣頻發(fā)，并且近年來(lái)空氣污染所引起的霧霾天氣日益增多，設(shè)施內(nèi)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)低溫逆境，嚴(yán)重影響了園藝等作物的生長(zhǎng)發(fā)育;因此抵御低溫傷害是當(dāng)前設(shè)施園藝生產(chǎn)一個(gè)重要問(wèn)題。褪黑素是一類(lèi)低分子量的吲哚類(lèi)物質(zhì)，廣泛存在于動(dòng)植物體內(nèi)。已有的研究表明褪黑素可以有效提高植物的抗逆性，然而關(guān)于褪黑素在低溫脅迫下對(duì)植物光合機(jī)構(gòu)的保護(hù)機(jī)制尚不清楚，仍缺乏深入

2、的研究。
　　本文以我國(guó)設(shè)施園藝生產(chǎn)中的主栽作物黃瓜為試材，通過(guò)基質(zhì)栽培根施外源褪黑素，研究了低溫脅迫條件下外源褪黑素對(duì)黃瓜幼苗光合系統(tǒng)的影響，從多胺代謝、脫落酸代謝、光合系統(tǒng)能量利用分布，葉黃素循環(huán)、光合電子流分布、抗壞血酸—谷胱甘肽循環(huán)、活性氧水平、葉綠體超微結(jié)構(gòu)、卡爾文循環(huán)等方面，系統(tǒng)探討了低溫脅迫下外源褪黑素對(duì)黃瓜幼苗光合系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)制。本研究的主要結(jié)果如下:
　　1)褪黑素有效緩解了低溫脅迫對(duì)黃瓜幼苗的傷害。褪黑素

3、誘導(dǎo)CsZat12表達(dá)上調(diào);進(jìn)而通過(guò)調(diào)控多胺代謝酶活性，提高了多胺含量;此外Put含量的升高可能影響了ABA代謝基因的表達(dá);而褪黑素對(duì)ABA代謝的調(diào)控則改變了黃瓜幼苗ABA的變化規(guī)律。CsZat12是一個(gè)重要的逆境響應(yīng)基因，并且多胺與ABA都是與抗逆相關(guān)的重要植物激素。因此褪黑素可能通過(guò)提高CsZat12表達(dá)水平，調(diào)節(jié)多胺與ABA的代謝來(lái)緩解低溫脅迫對(duì)黃瓜幼苗的傷害。
　　(2)外源褪黑素的施用可以調(diào)控低溫脅迫下黃瓜幼苗光系統(tǒng)Ⅱ?qū)?/p>

4、所吸收光能的利用。外源褪黑素通過(guò)調(diào)控葉黃素循環(huán)基因CsVDE與CsZE的表達(dá)來(lái)加強(qiáng)葉黃素循環(huán)組分的脫環(huán)化程度從而提高調(diào)節(jié)性能量耗散的所占的比率，減少過(guò)多激發(fā)能對(duì)光系統(tǒng)造成的傷害，進(jìn)而維護(hù)光系統(tǒng)Ⅱ光能利用的最大潛能。
　　(3)低溫脅迫會(huì)導(dǎo)致黃瓜葉綠體中ROS過(guò)量產(chǎn)生，對(duì)葉綠體結(jié)構(gòu)造成巨大傷害。而外源褪黑素可以有效緩解低溫脅迫誘導(dǎo)產(chǎn)生的ROS對(duì)葉綠體造成的傷害。低溫脅迫下外源褪黑素對(duì)葉綠體中ROS水平的調(diào)控主要是通過(guò)兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn):

5、一方面褪黑素加強(qiáng)了葉綠體中AsA-GSH循環(huán)，提高了ROS的清除速率;另一方面褪黑素調(diào)節(jié)了光合系統(tǒng)的電子流分布，降低了ROS的產(chǎn)生速率。
　　(4)低溫脅迫下外源褪黑素對(duì)光合暗反應(yīng)的保護(hù)作用主要是通過(guò)兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一方面外源褪黑素上調(diào)了CsrbcL與CsrbcS的表達(dá)，減弱了低溫引起的Rubisco含量降低，同時(shí)上調(diào)了CsRCA的表達(dá)，增加了RCA的含量，促使更多的Rubisco由非活化態(tài)轉(zhuǎn)為活化態(tài)，從而提高Rubp的羧化效率