5-氨基乙酰丙酸(ALA)提高逆境條件下西瓜幼苗葉片光合與光抑制保護機理研究.pdf

1、光合作用是地球上最重要的生物化學反應，是綠色植物（包括藻類）大規(guī)模地利用太陽能，把廉價的二氧化碳(CO2)和水(H2O)合成為富能的有機化合物，并釋放出氧氣(O2)的過程。5-氨基乙酰丙酸(ALA)是所有生物體內卟啉化合物（如葉綠素、血紅素等）生物合成的關鍵前體。外源施用ALA可以提高植物的光合效率。本研究以大棚栽培的西瓜幼苗為材料，探討了外源ALA處理對逆境（弱光、低溫、強光、高溫）脅迫下葉片光合作用與光抑制的調節(jié)效應，分析了ALA促

2、進植物光合效率的生理機理。主要研究結果如下。
　　 1.遮蔭（弱光）條件顯著降低西瓜葉片光合速率和最大光化學效率。外源ALA處理可以提高遮蔭條件下生長的西瓜幼苗葉片凈光合速率(Pn)。葉綠素熒光參數的測定結果顯示，遮蔭顯著降低葉片光化學效率，而ALA處理提高弱光下幼苗葉片的PSⅡ實際光化學效率(ΦPsⅡ)、表觀光合電子傳遞速率(ETR)、光化學猝滅系數(qP)以及光化學反應能量分配率(Pc)。使用植物效率儀對西瓜葉片的原初光化學

3、反應分析表明，遮蔭顯著降低以吸收光能為基礎的性能指數(PIABS)、PSⅡ反應中心吸收光能用于電子傳遞的量子產額(φEo)、捕獲激子將電子傳遞到電子傳遞鏈QA-下游其他電子受體的概率（Ψo）等快相葉綠素熒光參數，而外源ALA處理有提高遮蔭生長西瓜幼苗葉片PIABS、φEo、Ψo的趨勢，降低了QA的最大還原速率(Mo)，表明ALA處理可以減輕弱光生長下西瓜幼苗光抑制的程度。
　　 2.低溫脅迫后西瓜幼苗葉片快速葉綠素熒光誘導動力學

4、曲線測定結果表明，4℃低溫脅迫導致葉片快速葉綠素熒光誘導曲線JIP相逐漸降低，而ALA處理葉片可以保持較高的熒光產額。低溫脅迫下西瓜葉片光合性能指數(PIABS)、捕光性能(PTR)和傳遞電子性能(PET)隨著脅迫時間延長而大幅下降，而ALA處理葉片PIABS、PTR和PET一直保持較高水平。低溫脅迫96h后，ALA處理葉片PSⅡ最大光化學效率(φPo)、PSⅡ反應中心吸收光能用于電子傳遞的量子產額(φEo)以及捕獲激子將電子傳遞到電子

5、傳遞鏈QA下游其他電子受體的概率（Ψo)等，均明顯高于對照，而與反應中心關閉有關的熒光參數Mo和Vj均顯著低于對照。ALA處理提高低溫下西瓜葉片單位受光面積有活性的反應中心數量(RC/CS)，以及與PSⅡ反應中心受體側性能有關的熒光參數包括Fk-j、Fj-i和Fi-P等，說明ALA處理對低溫下西瓜葉片光合作用的促進效應與其提高PSⅡ反應中心受體側電子傳遞鏈受體獲得電子的能力有關。
　　 3.西瓜幼苗葉片存在光合“午休”現象?？焖?/p>

6、葉綠素熒光誘導動力學曲線日變化結果分析表明，中午的強光導致西瓜幼苗葉片φEo、Ψo、ETo/CS和ETo/RC等與光化學效率有關的熒光參數顯著降低。使用PAM-2100調制熒光儀測定結果顯示，強光顯著降低西瓜幼苗葉片ΦPsⅡ、qP和Pc，而外源ALA處理可以提高強光下ΦPSⅡ、qP和Pc，說明ALA處理可以提高西瓜幼苗在強光下的光化學效率。
　　 4.高溫脅迫下西瓜幼苗葉片快速葉綠素熒光誘導動力學曲線測定結果顯示，在30-49℃

7、之間，隨著溫度升高，西瓜幼苗葉片的J、I、P相顯著降低。46℃以上高溫下處理0.5h將明顯傷害葉片光化學效率。ALA預處理可以保護高溫脅迫下西瓜幼苗葉片光合機構，維持較高的光化學效率。在49℃下，ALA處理西瓜葉片以吸收光能為基礎的性能指數(PIABS)、捕獲光能的性能指數(PTR)、將激發(fā)能轉化為電子傳遞的性能指數(PET)、PSⅡ反應中心吸收光能用于電子傳遞的量子產額(φEo)和激子將電子傳遞到電子傳遞鏈QA-以遠的效率（Ψ0）均顯

8、著高于對照葉片；K相出現的幅度(Wk)和最小熒光(F0)低于對照葉片，說明ALA處理緩解了高溫導致的放氧復合物失活和對類囊體膜的損傷。
　　 5.不同抑制劑試驗表明，ALA處理對逆境中西瓜葉片光合與光抑制的保護效應可能與其誘導的抗氧化酶活性上升有關，而與葉黃素循環(huán)等關系不密切。超氧化歧化酶(SOD)抑制劑DDC處理，可以在弱光、低溫、強光和高溫等逆境條件下降低西瓜葉片光化學效率，而外源ALA處理可以部分逆轉DDC的抑制效應。另外