外源亚精胺对生菜根区高温及高气温胁迫下植株生长和光合特性的影响

摘要

生菜（Lactuca sativa L.）是世界上常见的一种水培蔬菜。在夏季，温室内的高气温常常会导致植物根区温度过高，并严重影响植物根的功能。亚精胺(spermidine，Spd)是多胺(polyamines，PAs)的一种，与植物抗逆性息息相关。本试验主要研究在根区高温的胁迫下，外源Spd处理对生菜植株生长及光合特性的影响，以及在夏季，根区冷却(RZC)与根部亚精胺预处理(SPR)促进生菜生长的光合机制。主要结果如下: 1.采用营养液栽培方式，以长叶生菜‘Romaine’为材料，研究在夏季不同根区温度对生菜生长及光合特性的影响。生菜营养液温度分别为20℃、25℃、30℃、35℃和自然营养液温度(CK)。结果显示，25℃根区温度下，生菜植株的干重、鲜重、净光合速率(PN)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、表观量子效率(AQY)、RuBP羧化效率(CE)、饱和光强下最大光合速率（PNmax）和饱和CO2浓度下最大净光合速率(Amax)均显著升高，羧化效率(CE)无显著差异;35℃根区温度下，生菜植株的干重、鲜重及各个光合参数均显著下降。试验表明，25℃根区温度有助于提高夏季生菜的产量及PN，通过提高Gs而实现;35℃根区温度时，生菜受根区高温胁迫严重。 2.采用营养液栽培方式，以长叶生菜‘Romaine’为材料，研究根部亚精胺(sperdimine，Spd)预处理对根区高温胁迫下生菜生长及光合特性的影响。试验在营养液温度为35℃条件下进行，主要结果如下:根部预处理0.10mmol·L-1的Spd后，生菜植株的干重、鲜重、净光合速率(PN)、气孔导度(Gs)提高，胞间CO2浓度(Ci)下降，说明植株PN的提高是因为碳同化效率提高;同时，表观量子效率(AQY)、RuBP羧化效率(CE)、PNmax和Amax显著提高，表明电子传递效率和碳同化效率提高。上述结果表明，根部预处理0.10mmol·L-1的Spd提高了根区高温胁迫下生菜植株的光合作用，主要是通过提高植物的碳同化效率及有效地保护电子传递链和碳同化而实现的。 3.采用营养液栽培方式，以长叶生菜‘Romaine’为材料，研究叶面喷施亚精胺(Spd)对根区高温胁迫下生菜生长及光合特性的影响。试验在营养液温度为35℃条件下进行，主要结果如下:根区高温胁迫下，叶面喷施0.50mmol·L-1的Spd后，生菜植株的干重、鲜重显著提高，净光合速率（PN）、气孔导度(Gs)上升，胞间CO2浓度(Ci)下降，表明植株PN的提高，主要因为提高了Gs，增加CO2的供给;表观量子效率(AQY)、RuBP羧化效率(CE)、PNmax和Amax显著提高，说明电子传递效率和碳同化效率提高。上述结果表明，叶面喷施0.50mmol·L-1Spd提高了生菜植株的光合作用，主要是通过提高植株叶片气孔导度及有效地保护电子传递链和碳同化而实现的。 4.高温季节，根区的高温胁迫是水培植物生长是的一个主要限制因素。本试验主要测量在高温季节，根区冷却处理(root-zone cooling treatment，RZC;25℃)和根部外Spd胺预处理（spermidine root-pretreatment，SRP，0.10mmol·L-1）对水培生菜生长、叶片光合作用和叶绿素荧光特性的影响。结果显示:在高温季节，2个处理都显著提高了植物的生长和光合作用，但是，两者光合作用提高的机制不同。前者提高植物光合速率，主要通过提高植气孔导度(Gs)，增加CO2供给，从而促进电子传递活力和磷酸化。其本质是提高光系统Ⅱ(PSⅡ)光化学效率，而不是提高CO2同化效率。后者提高植物光合速率，主要是通过提高CO2同化效率，而不是通过气孔调节。在高温季节，RZC和SRP的组合显著的提高了生菜植株的光合作用，提高Gs促进CO2供给和促进CO2同化的同时进行。两个处理均不增加光捕获量和减少能量的耗散。

目录

声明

摘要

缩略词表

前言

第一章文献综述

1植物根区高温胁迫的研究进展

1．1根区温度的定义

1．2根区温度对植物生长的影响

2多胺提高植物抗逆性研究进展

2．1多胺的生理功能

2．2多胺对非生物胁迫下植物生长的影响

3小结与展望

第二章不同根区温度对生菜生长及光合特性的影响

1材料和方法

1．1试验材料

1．2试验方法

1．3指标测定及方法

1．4数据处理和分析

2试验结果

2．1不同根区温度对生菜生长和产量的影响

2．2不同根区温度对生菜光合特性的影响

3讨论

第三章根部亚精胺预处理对根区高温胁迫下生菜生长及光合特性的影响

1材料与方法

1．1试验材料

1．2试验方法

1．3测定指标及方法

1．4数据处理和分析

2试验结果

2．1根部Spd预处理对根区高温胁迫下生菜生长和产量的影响

2．2叶面喷施Spd对根区高温胁迫下生菜光合特性的影响

3讨论

第四章叶面喷施亚精胺对根区高温胁迫下生菜生长及光合特性的影响

1材料和方法

1．1试验材料

1．2试验方法

1．3测定指标及方法

1．4数据处理与分析

2试验结果

2．1叶面喷施Spd对根区高温胁迫下生菜生长和产量的影响

2．2叶面喷施Spd对根区高温胁迫下生菜光合特性的影响

3讨论

第五章根区冷却和根部亚精胺预处理对高温季节下生菜的生长和光合特性的影响

1材料和方法

1．1试验材料

1．2试验方法

1．3测定指标及方法

1．4数据处理与分析

2试验结果

2．1温室气温和根区温度

2．2生长指标和叶绿素含量

2．3光合指标

2．4光响应曲线和CO2响应曲线

2．5叶绿素荧光参数

2．6叶绿素荧光动力学曲线和荧光CO2响应曲线

3讨论

3．1 RZC和SRP处理促进水培生菜在高温季节的生长

3．2光合指标表明RZC和SRP处理提高叶片PN的机制不同

3．4叶绿素荧光分析表明RZC和SRP处理促进生菜PSⅡ光化学效率

3．5 RZC和SRP共同处理同时促进CO2供给和CO2同化提高PN

全文结论

创新之处

参考文献

在校期间发表论文情况

致谢