CO2濃度升高和高溫脅迫對(duì)茶樹生長(zhǎng)發(fā)育的影響.pdf

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(huì)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(shì)必會(huì)對(duì)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(duì)茶樹生長(zhǎng)發(fā)育和代謝的影響對(duì)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(shí)驗(yàn)材料，

2、通過設(shè)計(jì)CO2濃度升高、高溫以及外源噴施 EBR等實(shí)驗(yàn)，利用氣體交換測(cè)定、光合熒光測(cè)定、呼吸測(cè)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(dá)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(shì)，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(qiáng)。而呼吸速率（RR）和總氮（TN）含量卻隨之下降，總碳含量不變。對(duì)主要含氮物質(zhì)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在成熟的茶樹葉片中，總氮的減少主要?dú)w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(shí)了光合適應(yīng)現(xiàn)象，并從基因表達(dá)層面分析了品質(zhì)代謝變化的機(jī)理。高濃度CO2處理后，茶樹的生長(zhǎng)受到了顯著的促進(jìn)，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(duì)茶樹葉片光合系統(tǒng)的影響及其損傷機(jī)制。受到高溫脅迫后：茶樹會(huì)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(duì)高溫脅迫的耐受性較

7、高，抗強(qiáng)光損傷能力在高溫脅迫下變強(qiáng)，而光系統(tǒng)II易受到高溫傷害，抗強(qiáng)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(duì)茶樹中高溫脅迫的緩解效應(yīng)及其生理機(jī)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(shí)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(jìn)光合碳