不同叶龄拟南芥荧光参数研究和对强光响应

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1、不同叶龄拟南芥荧光参数研究和对强光响作者简介：师生波（1963-）,男，青海西宁人，副研究员，主要从事高原植物的光合生理和植物的强光和太阳UV-B辐射适应性研究。E-mail：sbshi@nwipb.cas.cn师生波为通讯作者。摘要：采用叶绿素荧光图像分析系统，研究了野生型拟南芥（WildArabidopsisthaliana）Col-0不同叶龄叶片的荧光参数变化及对强光的响应。结果表明，随叶片趋于成熟或衰老，20min暗适应的最大PSII光化学量子效率（F❷v/F❷m）,稳定作用光下的PSII有效和实际光化学效率（F❷//F❷和①❷PSII）以及光化学猝灭系数（qP

2、）均呈降低趋势，而非光化学猝灭系数（NPQ）增加；但短期5d的处理期间其变化都不明显。与低光强相比，强光处理时F❷v/F©n,①❷PSII,F❷v‘/F❷H和qP呈降低趋势而NPQ明显升高。说明不同发育阶段的叶片具有明显差异的光化学反应特性，强光下光抑制现象明显；NPQ增加说明拟南芥能通过非辐射的热能耗散途径消耗过多的激发能，从而能避免光合机构的继续伤害。关键词：拟南芥；叶龄；荧光参数；强光中图分类号：Q945.11文献标识码：A文章编号：1009-5500(2011)04-0051-05光是绿色植物进行光合作用不可缺少的条件，它不仅推动光合机构的光化学反应进程，而且还

3、能调节光合酶的活性、促进叶片气孔的开放等，是直接制约光合速率的关键因素之一［1］。通常情况下，光照不足限制植物的光合作用过程，但光照过强也会对光合作用产生不利的影响［2］。当叶片吸收的光能远多于光合机构的利用能力，而其又无法及时耗散过剩激发能时，可能引起光化学反应能力的降低，进而导致光合机构的光抑制［3,4］o因此，生长在自然环境中的植物如何应对不断变化的光强，并维持植物体的正常生理活动，一直是植物生理生态学关注的问题。一般来说，植物对于强光的适应有两个方面：长期适应和短期调节［5］。长期适应机制主要包括叶绿体色素组分和含量的变化、类囊体结构与功能以及电子载体的调整等［

4、6］；短期调节机制包括类囊体和基质的相互作用、两个光系统间状态转变等［7］。对于突发的光胁迫，植物没有足够的时间来合成所需的叶绿素蛋白或电子传递蛋白，因此,短期调节常表现为光合机构对光照的迅速而可逆的适应性反应。叶绿素a荧光分析技术能快速且无损伤地探测光合机构(PSII)反应中心的光化学量子效率的响应，是研究胁迫生理的有力工具［8］,而英国埃塞克斯大学研制的叶绿素荧光图像分析系统(CFImager)具有全株荧光图像分析功能，在解析植物体各个构件的光合特性时具有强大的优势［9］。此次试验应用CFImager仪器以拟南芥为材料，研究了连续短期强光处理对叶片PSII光化学反应

5、过程的影响，以及不同叶龄叶片对强光的响应。目的在于探讨植物叶片发育期间短期强光辐射对植物光合机构的影响和植物的驯化适应过程。1材料和方法1.1试验材料和处理野生型拟南芥Co1-0直接播种在含蛭石的营养土表层，经4工低温处理2d,置光照培养间萌发。14d后移植至小塑料花盆，继续培养7d至6叶龄。将植株移入人工气候室,处理光强150umol/(m2•；s),相对湿度50%,昼夜光周期8h/16h,温周期20°C/18°Co从移入人工气候室培养的第1d起，每天照光2h后，取拟南芥植株进行叶绿素荧光参数的测定。1.2叶绿素荧光测定采用叶绿素荧光图像分析系统(CFIma

6、ger；Technologica,UK),依照Baker方法进行快速无接触的叶绿素荧光参数测定：10］o光化作用光、照光处理时间、饱和脉冲光和暗适应期等测定程序，以及F❷v/F❷m①❷PSII,F❷v'/F❷，qP和NPQ等荧光参数均由测定软件控制并自动计算。荧光图像分析程序包括：(1)20min暗适应后，测定初始荧光强度F❷o和最大荧光强度F❷m；(2)随后用150umol/(m2•；s)弱作用光处理30min,每隔5min用6950卩mol/(m2•；s)饱和脉冲光测定F❷H；(3)暗适应20min后测定PSII最大光化学效率F❷v/F❷m；(4

7、)随后用1500umol/(m2•；s)强作用光处理60min,每隔10min测定F❷；(5)最后暗适应20min后测定F❷v/F❷m。2结果与分析2.1强光对PS最大光化学效率的影响及不同叶龄叶片的强光响应同样经过了20min暗适应(图1A),与150umol/(m2•；s)弱光处理相比，1500nmol/(m2•；s)强光处理后，拟南芥叶片的PSII最大光化学效率(F❷v/F❷m)明显降低；与第Id相比，两光强下的F❷v/F❷m均略有降低，但随每天的持续处理其后略有增加的趋势。150umol/(m2