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摘要:本文采用氯化钾作为钾离子源,分析不同浓度的氯化钾对草莓叶片光合作用的影响,并观察通过添加抑制剂乙二醇双(2-氨基乙基)四乙酸(EGTA)对 叶片 PSⅡ和 PSⅠ荧光性能的变化,探讨钾离子对草莓叶片光合作用的调控机理。研究表明采用不同浓度氯化钾处理后可提高草莓叶片的净光合速率,在 1、10、30mg/L 三个浓度下,10mg/L 氯化钾处理后的草莓叶片的净光合速率最高。与未经氯化钾处理的草莓叶片相比,氯化钾在很大程度上提高草莓叶片 PSⅡ与 PSⅠ的最大光化学 效率,并提高了相应的量子产量,而钾作用抑制剂 EGTA 可以降低草莓叶片 PSⅡ与 PS Ⅰ的量子产量,所以钾离子可以保护草莓叶片的正常开放和关闭,并对 PSⅡ与 PSⅠ活性起到积极调控作用。 关键词:草莓;光合作用;氯化钾;EGTA
0 引言 草莓是棚内种植的水果类之一,其产量受到环境引起叶片光合作 用变化的影响。因此,如何提高叶片的光合作用及分析调控机理具有 实际意义。而钾离子对叶片光合作用的调控机理还未见报道,所以本 文通过对草莓叶片进行不同浓度氯化钾喷洒处理,选出合适的氯化钾 浓度,并使用抑制剂 EGTA作为对照,讨论钾离子对光合作用的调控 机理。
1 实验方法 本文中选取 8-9叶片的草莓幼苗,并转移到拱棚里培养,培养条 件为:8:00-15:00为 30℃,夜间温度为 17℃。配置不同浓度的氯 化钾溶液,分别为 1mg/L、10mg/L和 30mg/L,对草莓叶片经行喷洒, 并以去离子水处理的草莓叶片作为对比。使用钾作用抑制剂乙二醇双 (2-氨基乙基)四乙酸的浓度为 5mg/L,并喷洒在不同浓度氯化钾处理 的草莓叶片上,以便研究抑制剂对草莓叶片的调控作用。
2 测试方法 采用 LI-6400XT光合测定仪(上海蓝吉生物技术有限公司)对经 过不同浓度氯化钾处理的植株自上向下第 2片叶测试光合参数。采用 EDX4500 荧光仪(江苏天瑞仪器股份有限公司)测试在不同浓度氯 化钾处理后的植株自上向下第 2片叶的 PSⅡ与 PSⅠ的荧光参数。测试 所得数据有 Excel 2016和 Origin软件进行分析和处理。
3 结果 表 1为经过不同浓度氯化钾处理后草莓叶片的光合参数,从净光 合速率(Pn)的结果得出,10mg/L氯化钾处理的草莓叶片较好。0、 1、30mg/L氯化钾处理的草莓叶片没有明显差异。而氯化钾处理叶片 的气孔率(Gs)随浓度增加,逐渐减低,气孔值(Ls)逐渐增加,二 氧化碳浓度(Ci)没有明显差异。从整体性能分析,30mg/L 的氯化 钾容易使叶片气孔关闭,限制光合作用,因此,10mg/L 氯化钾处理 是较为合适的钾离子浓度。 表 1 经过不同浓度氯化钾处理后草莓叶片的光合参数 KCl浓 度 (mg/L ) Pn (μmol/m 2s) Gs (μmol/m 2s) Ci (μmol/m 2s) Tr (μmol/m 2s) Ls (μmol/m 2s) WUE (μmol/m 2s) 0 16 1.1 410 4 0.075 4 1 17 0.9 390 4.1 0.12 4.1 10 18 0.8 410 4.05 0.13 4.25 30 17 0.5 400 3.12 0.15 5.1 表 2 钾处理对草莓叶片的光合参数变化 KCl 浓度 (mg/ L) Pn (μm ol/m2s ) Gs (μm ol/m2 s) Ci (μmo l/m2s) Tr (μmo l/m2s) Ls (μmo l/m2s) WUE (μmo l/m2s) 0 16 1.1 410 4 0.075 4 10 18 0.8 410 4.05 0.13 4.25 EGTA 14 0.2 375 1.8 0.26 8 表 2为钾处理对草莓叶片的光合参数变化,在 10mg/L氯化钾处 理的草莓叶片上添加了 EGTA后,EGTA能使草莓叶片的净光合速率 下降、气孔率下降和二氧化碳浓度,相反明显的增加了气孔值(Ls)和水分利用率(WUD)。从上述结果显示,钾离子可以保持草莓叶片 气孔的正常光合作用。 图 1 钾离子对 PSⅡ的大化学功率的影响 图1为钾离子对 PSⅡ的大化学功率的影响,从 PSⅡ的参数可以显 示出植物所在的周围环境是否对其有利。从图中可以看出,没有经过 氯化钾处理的草莓叶片的大光化学效率(FPs)为 0.76,低于正常值 8.2,说明在此环境下抑制 PSⅡ的活性,EGTA的添加使 FPS继续下降。 表 3钾离子对 PSⅡ荧光参数的影响 KCl浓度(mg/L) F 0 Y Ⅱ qp 0 0.45 0.14 0.21 10 0.42 0.155 0.23 EGTA 0.46 0.15 0.19 表 3为 PSⅡ的荧光参数,经过氯化钾处理后,量子产量(YⅡ)增 加,初始荧光(Fo)下降,光化学(qp)增加,但是还没有达到标准 水平。EGTA 的添加处理使 Fo 增加,YⅡ有些下降,说明钾离子在信 号传输系统中对 PSⅡ的活性具有调控作用。 表 4钾离子对 PSⅠ荧光参数的影响 KCl浓度(mg/L) Y Ⅰ Y NA 0 0.25 0.16 10 0.31 0.11 EGTA 0.21 0.13 表 4为钾离子处理后对草莓叶片的 PSⅠ荧光参数变化,氯化钾处 理后明显增加了 PSⅠ的光化学效率(YⅠ),可能由于供体方向受到限 制,PSⅠ的非化学能量的量子产量(YNA)下降。经过 EGTA 处理后 可以明显降低了 YNA,在数值上还是高于只经过氯化钾处理的。说明 钾离子对 PSⅠ的保护有一定积极调控作用。导致植物光合作用降低的 主要原因有两种,第一种为外界环境(非气孔因素),第二种为气孔 因素。在文中氯化钾处理后的草莓叶片降低了叶片的气孔率,增加了 气孔值,净光合速率和蒸腾速率变化不明显,说明钾离子可以保持叶 片气孔的正常开放和关闭,从而保证了叶片的正常光合作用。EGTA 的添加处理使叶片气孔率显著降低,蒸腾速率降低,说明一部分叶片 气孔处于关闭状态。这与光合作用受到气孔因数影响一致。
4 结论 10mg/L 氯化钾处理后可以提高草莓叶片的光合作用,钾离子对 叶片气孔的正常开放和关闭具有积极调控作用。
参考文献: [1]张洁, 李天来, 徐晶, 王建锋. 不同天数亚高温处理对日光温室 番茄果实生长发育、产量及品质的影响[J]. 沈阳农业大学学报, 2007, 38(4): 488- 491.
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