【摘要】：在玉米-大豆帶狀套作栽培模式下,高位作物玉米會對低位作物大豆造成蔭蔽,而蔭蔽不僅是光強(qiáng)減弱還伴隨著紅光/遠(yuǎn)紅光比值下降,為明確大豆形態(tài)及光合特性對蔭蔽下光強(qiáng)和光質(zhì)變化的響應(yīng)特征,以南豆12為材料,設(shè)置4個(gè)不同的光環(huán)境處理分別為:正常光照(CK),正常光照+遠(yuǎn)紅光(A1),弱光(A2),弱光+遠(yuǎn)紅光(A3)。研究蔭蔽下光強(qiáng)和光質(zhì)對大豆形態(tài)、葉片結(jié)構(gòu)及光合特性的影響,分析不同光環(huán)境對大豆葉片光合作用相關(guān)的差異表達(dá)蛋白的調(diào)控機(jī)制,為提高套作大豆產(chǎn)量提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:1.就形態(tài)而言,弱光條件下,A2,A3處理大豆株高顯著增加,分別比對照處理增加了94.54%和81.20%;但莖粗顯著低于對照處理,分別減少了19.76%和17.33%。低紅光/遠(yuǎn)紅光比值能增加大豆幼苗葉柄長度,A1處理下各葉柄長度分別顯著高出對照77.67%、30.97%、35.74%、58.77%。2.蔭蔽下光強(qiáng)和光質(zhì)對大豆葉片及葉綠體結(jié)構(gòu)影響如下:A1處理下大豆葉片柵欄組織、海綿組織較對照處理下降了17.66%和10.26%。A2處理柵欄組織和海綿組織厚度分別為對照處理的46.63%和62.14%,葉片厚度顯著降低32.92%。A3處理柵欄組織分化受到嚴(yán)重抑制,比對照處理減少了51.73%,葉片厚度顯著低于對照處理。弱光能明顯改變大豆葉綠體形狀、減少淀粉粒面積和數(shù)量,增加基粒片層垛疊程度。在正常光下降低紅光/遠(yuǎn)紅光比值,大豆葉綠體形態(tài)差異不大,但葉綠體內(nèi)淀粉粒面積顯著增加。3.光環(huán)境變化引發(fā)大豆葉片光合特性改變:與對照相比,A1處理大豆葉片隨著氣孔導(dǎo)度和胞間CO_2濃度的增加,凈光合速率顯著提高;A2、A3處理葉片氣孔導(dǎo)度和胞間CO_2濃度都增大,但凈光合速率顯著降低。正常光添加遠(yuǎn)紅后大豆葉片葉綠素a含量減少,類胡蘿卜素含量增加;弱光條件及弱光添加遠(yuǎn)紅光下兩個(gè)處理葉綠素a含量和葉綠素a/b降低,葉綠素b含量增加。4.利用iTRAQ技術(shù)在不同光環(huán)境下的大豆葉片中篩選出了定位在葉綠體中的20個(gè)與光合作用相關(guān)的差異表達(dá)蛋白,主要涉及卟啉與葉綠素生物合成代謝途徑、捕光色素蛋白復(fù)合體代謝途徑、光合磷酸化和蔗糖淀粉代謝途徑。當(dāng)只減少光強(qiáng)時(shí),大豆葉片原葉綠素酸酯合成酶,鐵氧還原蛋白、質(zhì)體藍(lán)素以及葉綠素a/b蛋白復(fù)合體都表達(dá)上調(diào)。而在只降低紅光/遠(yuǎn)紅光比值條件下,原葉綠素酸酯還原酶以及捕光色素蛋白復(fù)合體表達(dá)下調(diào)。在蔗糖淀粉代謝途徑中,只減弱光強(qiáng)使蔗糖合酶與顆粒結(jié)合淀粉合成酶上調(diào),而在低紅光/遠(yuǎn)紅光比值條件下,未發(fā)現(xiàn)與之相關(guān)的差異蛋白。在弱光和低紅光/遠(yuǎn)紅光比值共同變化的條件下,大豆葉片中主要參與蔗糖生成的蔗糖合酶表達(dá)上調(diào)以及促進(jìn)淀粉生成的葡萄糖-1-磷酸腺苷酰轉(zhuǎn)移酶下調(diào)。綜合以上研究結(jié)果,在弱光和低紅光/遠(yuǎn)紅光比值環(huán)境下,大豆通過調(diào)控自身形態(tài)、葉片結(jié)構(gòu)、光合特性及光合代謝途徑中蛋白質(zhì)差異表達(dá)來適應(yīng)光環(huán)境的變化。
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S565.1
【圖文】：

圖 2 蔭蔽下光強(qiáng)和光質(zhì)對大豆葉片解剖結(jié)構(gòu)的影響Fig.2 Influence of shading light intensity and light quality on soybean leaf anatomy、A1、A2、A3 分別代表正照、正常光+遠(yuǎn)紅光、弱光、弱光+遠(yuǎn)紅光下的大豆; Ue:上表皮，Pt:柵欄組織，St:海綿, A1, A2, and A3 respectively represent soybean processing under normal light, normal light and far red light, low lighht; Ue: upper epidermis, Pt: palisade tissue, St:sponge tissue, Le: lower epidermis.表 6 蔭蔽下光強(qiáng)和光質(zhì)對大豆葉片解剖結(jié)構(gòu)的影響Table 5 Influence of shading light intensity and light quality on soybean leaf anatomyent葉片厚度（μm）Leaf thickness柵欄組織厚度（μm）Palisade tissue海綿組織厚度（μm）Sponge tissue上表皮厚度（μm）Upper epidermis下表Low124.85±0.51a 61.13±0.74a 15.19±0.53a 15.56±0.40a 1119.04±1.81a 50.51±0.87b 13.63±0.14b 12.90±0.30b 183.74±6.90b 28.51±0.97c 9.44±0.17c 9.13±0.26c 789.88±2.40b 29.51±2.10c 13.89±0.54b 13.39±0.41b 7列中，不同大小寫字母的值差異分別達(dá) 0.05 顯著水平。CK、A1、A2、A3 分別代表正照、正常光+遠(yuǎn)紅光、弱光豆。

分別減小了 29.36%和 28.78%。A1、A2、A3 處理葉綠體面積顯著低于對照，且 A2、A3 處理葉綠體面積顯著小于 A1 處理。10k 倍電鏡下單個(gè)葉綠體中，單獨(dú)添加遠(yuǎn)紅光 A1 處理淀粉粒個(gè)數(shù)多于 CK 處理，總淀粉粒面積顯著大于對照，是 CK處理淀粉粒面積的 1.36 倍；淀粉粒面積/葉綠體面積比值最大，達(dá) 67%顯著高于對照；基粒片層厚度小于 CK 處理。弱光下，A2 處理，淀粉粒個(gè)數(shù)、總淀粉粒面積顯著小CK 處理，只有 CK 處理的 59.47%和 17.92%，淀粉粒/葉綠體面積比值比 CK 處理減少了 43%，基粒片層堆疊程度增加，基粒片層厚度比 CK 處理增加了 75.75%。弱光添加遠(yuǎn)紅光 A3 處理較 A2 處理，淀粉粒個(gè)數(shù)、總淀粉粒面積、淀粉粒/葉綠體面積比值稍減小，基粒片層厚度增加，但差異不顯著；而淀粉粒個(gè)數(shù)顯著少于 CK 處理和A1 處理，總淀粉粒面積和淀粉/葉綠體面積比值最小，總淀粉粒面積只有 CK 處理和A1 處理的 12,89%和 9.57%，基粒片層厚度最大，顯著高于 CK 處理和 A1 處理，分別是它們的 1.85 倍和 1.97 倍。C

圖 4 蔭蔽下光強(qiáng)光質(zhì)對大豆葉片葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響Fig.4 Influence of shading light intensity and light quality ultrastructure of chloroplast (10K)注： CK、A1、A2、A3 分別代表正照、正常光+遠(yuǎn)紅光、弱光、弱光+遠(yuǎn)紅光下的大豆;，St: 淀粉粒，Sl:基粒片層。Note: CK, A1, A2, and A3 respectively represent soybean processing under normal light, normal light and far red light, low light, low light andfar red light; St:Starch grain, Sl:Stroma lamellae.表 7 蔭蔽下光強(qiáng)光質(zhì)對的大豆葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響Table 7 Influence of shading light intensity and light quality on ultrastructure of chloroplast (10k)注：同一列中，不同大小寫字母的值差異分別達(dá) 0.05 顯著水平。CK、A1、A2、A3 分別代表正照、正常光+遠(yuǎn)紅光、弱光、弱光+遠(yuǎn)紅光下的大豆處理。理 葉綠體數(shù) 葉綠體長度 葉綠體寬度 葉綠體面積 淀粉粒數(shù) 總淀粉粒面積淀粉粒面積/葉綠體面積基粒片atmentChloroplastnumber(個(gè))Chloroplastlength(μm)Chloroplastwidth(μm)Chloroplastarea(μm2)Chloroplastnumber(個(gè))Chloroplastarea(μm2)Starch/Chloroplastarea rationGrthic(μCK 4.67±0.33a 6.08±0.34a 3.44±0.005a 12.90±0.42a 5.33±0.33a 6.36±0.28b 0.57±0.024b 0.33±A1 4.33±0.33a 4.98±0.46a 2.76±0.16ab 11.08±0.07b 5.83±0.17a 8.65±0.08a 0.67±0.029a 0.31±A2 4.33±0.33a 5.69±0.41a 2.43±0.43b 7.98±0.35c 3.17±0.17b 1.14±0.04c 0.14±0.003c 0.58±A3 4.67±0.67a 5.78±0.67a 2.45±0.35b 8.12±0.17c 2.67±0.33b 0.82±0.09c 0.10±0.011c 0.61±

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本文編號：2753626