兩優(yōu)培九功能葉光反應(yīng)特性和對低劑量UV-B輻射增強的光合響應(yīng)機制.pdf

1、水稻生殖生長期是奪取高產(chǎn)的主要階段。其中，最上部3片功能葉光合產(chǎn)物占水稻經(jīng)濟產(chǎn)量的70％-80％，能為產(chǎn)量形成提供良好的基礎(chǔ)。在在野外條件下，利用熒光動力學(xué)分析和生理生化研究技術(shù)，對生殖生長期超高產(chǎn)雜交稻兩優(yōu)培九和大面積推廣稻汕優(yōu)63功能葉原初反應(yīng)、電子傳遞和光合磷酸化水平進行系統(tǒng)研究，比較光反應(yīng)特性。結(jié)果表明：
　　(1)與汕優(yōu)63相比，兩優(yōu)培九功能葉葉綠素含量高22.90％，光合功能期長約50％，葉綠素a/b比值高36.78％

2、；
　　(2)光能吸收與分配方面，兩優(yōu)培九功能葉單位葉面積吸收的光能不占優(yōu)勢，但保持高吸收的穩(wěn)定期長，有活性的反應(yīng)中心數(shù)量多，熱耗散的能量比例較少，進入電子傳遞鏈的能量高；
　　(3)熒光參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)兩優(yōu)培九PSII供體側(cè)、受體側(cè)和反應(yīng)中心性能優(yōu)良，光能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化為電能效率較高；
　　(4)葉綠體放氧活性、電子傳遞鏈和光合磷酸化活性均顯著高于汕優(yōu)63，表明兩優(yōu)培九電能轉(zhuǎn)化為活躍化學(xué)能能力強。
　　兩優(yōu)培九正

3、是在光反應(yīng)的各個步驟中占有優(yōu)勢，擁有較高的光合效率和較長的光合功能期，奠定了其超高產(chǎn)的堅實基礎(chǔ)。
　　空氣污染導(dǎo)致平流層臭氧濃度下降，紫外線B到達(dá)地球表面。UV-B輻射的增加，會導(dǎo)致植物的生長發(fā)育發(fā)生一系列的變化，如影響植物形態(tài)結(jié)構(gòu)包括株高、根冠比、葉片大小、生物產(chǎn)量等，對光系統(tǒng)產(chǎn)生傷害，引起基因表達(dá)和蛋白酶活性下降。
　　本文在兩優(yōu)培九光反應(yīng)特性研究基礎(chǔ)上，采用劑量為5.4 kJ m-2d-1的低強度UV-B輻射脅迫水稻，

4、系統(tǒng)地對生殖生長期功能葉光反應(yīng)、碳同化、葉綠體超微結(jié)構(gòu)和類囊體膜蛋白進行了詳細(xì)研究，結(jié)果表明：
　　(1)光合生理指標(biāo)顯示兩優(yōu)培九上三片功能葉在劍葉露芽(DAE)15天后整體開始進入衰老期。與對照相比，UV-B處理后功能葉葉綠素含量較高，但凈光合速率和氣孔導(dǎo)度在劍葉露芽25天前顯著下降。
　　(2)UV-B處理下，PSII在光能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化上表現(xiàn)較好：單位面積光量子吸收(ABS/CSM)、光量子流捕獲(TRo/CSM)、

5、潛在電子傳遞能力(ETO/CSM)和最大量子產(chǎn)量(Fv/Fm)均增加，同時熱耗散(DIo/CSM)較少。這可能是UV-B處理的植株P(guān)SII具有更高光化學(xué)活性的主要原因。
　　(3)雖然全電子鏈電子傳遞活性沒有顯著差異。但是，處理組功能葉Ca2+-ATP酶活性(Ca2+-ATPase)和光合磷酸化活性一直較低，說明碳同化力形成較少。UV-B處理功能葉中，暗反應(yīng)關(guān)鍵酶Rubisco活性顯著下降可能是光合效率較低的主要原因。
　　

6、(4)淀粉粒聚集，脂質(zhì)小滴和胞質(zhì)小球增多是葉綠體受UV-B脅迫損傷的表現(xiàn)。但是，生殖生長后期處理組葉綠體膜裂解較晚，膜內(nèi)結(jié)構(gòu)較完整致密，葉綠素含量下降較慢和較多基質(zhì)類囊體有序緊密排列，可能是UV-B處理下兩優(yōu)培九具有較好原初光反應(yīng)活性的主要原因。葉綠體結(jié)構(gòu)損傷程度和光合作用受抑制程度相一致。
　　(5)在UV-B輻射增強條件下，研究了功能葉抗氧化系統(tǒng)的變化。結(jié)果表明，UV-B輻射脅迫使功能葉抗氧化物酶超氧化物歧化酶(SOD)和過氧

7、化氫酶(CAT)的活性先升后降再上升，過氧化物酶(POD)活性上升；抗氧化物質(zhì)類還原型谷胱甘肽(GSH)含量和還原型抗壞血酸(ASA)含量提高，但增幅逐漸減少。功能葉活性氧(O2)累積，丙二醛(MDA)相對含量先升高后下降，可溶性蛋白含量則相反。抗氧化系統(tǒng)變化幅度和光合生理指標(biāo)變化基本一致。
　　(6)蛋白質(zhì)組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)兩優(yōu)培九功能葉類囊體膜對低強度UV-B的光合響應(yīng)包括：(a)PSII的結(jié)構(gòu)蛋白和重要組成蛋白未受損傷，同時與PS