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文檔簡介
1、目前大氣中的CO2濃度已經(jīng)由100年前的260~280μmol mol-1上升到現(xiàn)在的380μmol mol-1左右,而且還在以每年1~2μmol mol-1的速度上升。大氣中的CO2升高會引起全球平均溫度的上升,導(dǎo)致極端高溫天氣頻繁發(fā)生。大氣 CO2濃度的上升以及高溫脅迫勢必會對植物造成極為嚴(yán)重的影響,因此,研究 CO2濃度升高和高溫脅迫對茶樹生長發(fā)育和代謝的影響對茶葉生產(chǎn)有著極其重要的意義。為此,本論文以茶樹品種龍井43為實驗材料,
2、通過設(shè)計CO2濃度升高、高溫以及外源噴施 EBR等實驗,利用氣體交換測定、光合熒光測定、呼吸測定、相關(guān)性分析、高效液相色譜品質(zhì)分析、抗氧化酶活性分析、基因表達分析等手段,研究了茶樹初生代謝和次生代謝在CO2濃度升高和高溫脅迫下的響應(yīng),結(jié)果如下:
1.研究了不同葉位下茶樹葉片光合呼吸代謝及碳氮代謝的差異特征,明確了茶葉中主要含氮物質(zhì)及品質(zhì)成分在葉位下的變化趨勢,探討了光合呼吸代謝與品質(zhì)代謝的關(guān)系。隨著茶樹葉片的成熟化,其葉綠素含
3、量(TChl)逐漸增加,光合能力(ΦPSⅡ)增強。而呼吸速率(RR)和總氮(TN)含量卻隨之下降,總碳含量不變。對主要含氮物質(zhì)進行分析發(fā)現(xiàn),在成熟的茶樹葉片中,總氮的減少主要歸因于咖啡堿(CAF)和氨基酸(AA)含量的減少。此外,可溶性糖(SS)含量下降,但淀粉含量增加,表明在茶樹葉片成熟過程中其源庫關(guān)系發(fā)生了變化。相關(guān)性分析的結(jié)果顯示,ΦPSⅡ與RR、SS、淀粉、茶多酚、兒茶素和TN負(fù)相關(guān),但與TChl正相關(guān);而RR與TN、SS、TP
4、和咖啡堿正相關(guān),與TChl和淀粉含量負(fù)相關(guān)。研究結(jié)果表明,不同葉位下,葉綠素、兒茶素和茶多酚的生物合成與光合呼吸代謝關(guān)系緊密。
2.研究了 CO2濃度升高環(huán)境下茶樹光合代謝及品質(zhì)代謝的響應(yīng),證實了光合適應(yīng)現(xiàn)象,并從基因表達層面分析了品質(zhì)代謝變化的機理。高濃度CO2處理后,茶樹的生長受到了顯著的促進,葉片的單位面積鮮重增加,根冠比也顯著提高,茶樹的葉片、莖和根的鮮重均有所增加;茶樹葉片的葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量均有所提
5、升,但葉綠素a與葉綠素b之比卻無顯著變化。短期內(nèi),茶樹的凈光合速率提高,Vc,max和 Jmax提高,ΦPSⅡ顯著提高;12天后出現(xiàn)光合適應(yīng)現(xiàn)象,凈光合速率不再上升。高濃度CO2處理后,茶樹葉片的茶多酚、氨基酸含量顯著上升;而咖啡堿含量顯著降低;茶樹葉片中的兒茶素總體上升增加。茶樹葉片中的兒茶素合成相關(guān)基因普遍上調(diào),咖啡堿合成相關(guān)基因(TIDH、sAMs、TCS1)顯著下調(diào),氨基酸合成相關(guān)基因有的上調(diào)有的下調(diào)。
3.研究了高溫
6、脅迫對茶樹葉片光合系統(tǒng)的影響及其損傷機制。受到高溫脅迫后:茶樹會表現(xiàn)出一系列的熱害癥狀;茶樹葉片的光合速率持續(xù)下降,Rubisco最大羧化速率(Vc,max)以及RuBP的最大再生速率(Jmax)顯著降低;Fv/Fm、Y(II)和Y(I)迅速降低,Y(NO)和Y(NA)上升,說明光系統(tǒng)II和光系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)在高溫脅迫下受到了傷害;茶樹的ΦPSⅡ、ETR(II)和ETR(I)均顯著下降,表明電子傳遞受到嚴(yán)重破壞;光系統(tǒng)I對高溫脅迫的耐受性較
7、高,抗強光損傷能力在高溫脅迫下變強,而光系統(tǒng)II易受到高溫傷害,抗強光損傷能力在高溫脅迫下變?nèi)酢?br> 4.研究了外源油菜素內(nèi)酯對茶樹中高溫脅迫的緩解效應(yīng)及其生理機制。葉面噴施EBR能顯著提高高溫脅迫下茶樹葉片的Pn、Gs、Vc,max、Jmax和Fv/Fm;同時外源EBR處理后,高溫脅迫下茶樹葉片中的APX、CAT、SOD和POD活性顯著提高,而MDA的含量則顯著下降。結(jié)果表明,外源 EBR主要通過解除非氣孔因素的限制、促進光合碳
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