景寧木蘭(Magnolia sinostellata)為木蘭科(Magnoliaceae)玉蘭屬新種,落葉灌木,自然分布區(qū)極其狹窄,主要生長于浙江麗水山區(qū)陰坡、水溝邊的針葉樹群落和闊葉箬竹群落內(nèi),屬于浙江省極小種群瀕危物種。本研究推測景寧木蘭群落內(nèi)上層優(yōu)勢樹木的遮陰及土壤含水量變化改變了適宜的生長空間環(huán)境,制約其生長發(fā)育,造成生長勢減弱。為進(jìn)一步驗證以上觀點,本研究采用人工控制光照強(qiáng)度(L_1:75%、L_2:50%、L_3:35%全光照)和不同水分條件(W_1:95±5%田間持水量、W_2:流動水)復(fù)合處理,模擬景寧木蘭野外生境條件,以全光照和每3天澆一次水至飽和為對照(CK)。測定二年生景寧木蘭抗氧化酶和光合特性指標(biāo),并利用RT-qPCR技術(shù)檢測抗氧化系統(tǒng)、葉綠素生物合成途徑和光合作用系統(tǒng)中相關(guān)基因的表達(dá)模式,探討光照和水分復(fù)合處理對景寧木蘭生長的影響。研究結(jié)果如下:(1)光照和水分復(fù)合處理對景寧木蘭葉片抗氧化酶系統(tǒng)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化酶基因表達(dá)的影響:75%光照與流動水復(fù)合處理(L_1W_2)下景寧木蘭葉片內(nèi)超氧化歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)活性上升,脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)含量增加,丙二醛(MDA)含量降低,從而維持植株體內(nèi)活性氧代謝平衡,保證景寧木蘭幼苗正常生長。Cu/ZnSOD、MnSOD基因表達(dá)量變化與酶活性變化趨勢相同,而FeSOD、POD基因的表達(dá)量變化與SOD、POD酶活性變化不一致。(2)景寧木蘭對光照和水分復(fù)合處理的光合日變化響應(yīng):不同復(fù)合處理下景寧木蘭的凈光合速率(P_n)日變化均呈“雙峰型”曲線,CK處理峰值出現(xiàn)在9:00和15:00時,而其余復(fù)合處理峰值依次出現(xiàn)在11:00和15:00時。在13:00時,景寧木蘭光合作用受到抑制,具有明顯“午休”現(xiàn)象,隨著P_n和氣孔導(dǎo)度(G_s)降低,胞間CO_2濃度(C_i)上升,表明景寧木蘭光合作用下降主要由非氣孔因素限制。(3)景寧木蘭在光照和水分復(fù)合處理下葉綠素與熒光參數(shù)變化:L_1W_2處理下景寧木蘭葉綠素(Chla、Chlb、Chl(a+b))含量增加,PSⅡ最大光化學(xué)效率(F_v/F_m)、PSⅡ光化學(xué)量子效率(ФPSⅡ)、光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)上升,非化學(xué)淬滅系數(shù)(NPQ)下降,有利于光能吸收,提高光化學(xué)反應(yīng)效率。高度遮陰與積水處理導(dǎo)致F_v/F_0、F_v/F_m、ФPSⅡ、qP下降,NPQ提高,表明景寧木蘭通過增加非輻射熱耗散來調(diào)節(jié)自身能量代謝,以此減輕PSⅡ光合機(jī)構(gòu)的損傷。(4)光照和水分復(fù)合處理下景寧木蘭葉綠素代謝途徑、光合系統(tǒng)途徑的基因表達(dá):RT-qPCR結(jié)果分析表明,葉綠素生物合成中L-谷氨酰-tRNA還原酶(HEMA)、谷氨酸酯-1-半醛(GSA)、Mg~(2+)螯合酶H亞基(CHLH)基因表達(dá)量與葉綠素含量呈顯著正相關(guān)(P0.05),且在L_1W_2處理下其表達(dá)量達(dá)到最大,而脫鎂葉綠酸a加氧酶(PaO)基因表達(dá)與之呈顯著負(fù)相關(guān)(P0.05)。光合作用過程中Rubisco大亞基(RbcL)、Rubisco小亞基(RbcS)、Rubisco活化酶(Rca)、PsaK、PsaD、PsbD、PsbP基因表達(dá)量在L_1W_2處理下上升,而其余復(fù)合處理條件下均抑制上述基因表達(dá),不利于P_n增加。綜上所述,75%光照與流動水復(fù)合處理(L_1W_2)下景寧木蘭幼苗通過葉綠素生物合成基因和光合系統(tǒng)相關(guān)基因上調(diào)表達(dá),增加葉綠素合成,提高凈光合速率,以滿足景寧木蘭幼苗生長的需要。
【學(xué)位單位】：浙江農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S685.99
【部分圖文】：

2處理均顯著低于CK，依次低于CK處理58.97%、48.72%、38.46%、38.57、69.23%(圖2.1-b)。圖 2.1 光照和水分對景寧木蘭葉片 SOD、POD 活性的影響Figure 2.1 Effect of light intensity and waterlogging on SOD、POD Activities in M. sinostellata2.2.2 光照和水分對景寧木蘭滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響2.2.2.1 景寧木蘭滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的變化不同光照與水分復(fù)合處理對景寧木蘭脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響如圖2.2所示，與CK處理相比，L1W2處理下脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大(58.45μ·g-1) (圖2.2-a)，高于CK處理37.05%，其余復(fù)合處理均低于CK處理，其中L3W2處理下含量最低(23.12 μ·g-1)。隨著遮陰程度的增加，景寧木蘭葉片內(nèi)可溶性糖含量呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢(圖2.2-b)，與CK處理相比

2.2.2.1 景寧木蘭滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的變化不同光照與水分復(fù)合處理對景寧木蘭脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響如圖2.2所示，與CK處理相比，L1W2處理下脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大(58.45μ·g-1) (圖2.2-a)，高于CK處理37.05%，其余復(fù)合處理均低于CK處理，其中L3W2處理下含量最低(23.12 μ·g-1)。隨著遮陰程度的增加，景寧木蘭葉片內(nèi)可溶性糖含量呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢(圖2.2-b)，與CK處理相比

M. sinostellata in response to light intensity and waterlogging2.2.3 光照和水分下景寧木蘭抗氧化酶基因表達(dá)分析景寧木蘭在不同復(fù)合處理下抗氧化酶基因表達(dá)模式如圖2.3所示，與CK處理相比，L1W1、L2W1、L3W1處理下Cu/ZnSOD基因均呈不同程度的下調(diào)表達(dá)，其中L3W1處理下表達(dá)量最低，低于CK處理76.4%，而L1W2處理下Cu/ZnSOD基因表達(dá)量高于CK處理1.44倍。FeSOD基因表達(dá)量隨著光照強(qiáng)度降低而下降，在光照條件一致時，W1下FeSOD基因表達(dá)量均低于W2。Mn-SOD與Cu/ZnSOD基因表達(dá)模式相同，L1W2處理下表達(dá)量達(dá)到最大
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2864409