持续弱光胁迫对马铃薯苗期生长和光合特性的影响

摘要：

【目的】探讨持续弱光对马铃薯幼苗光合生理特性的影响，进行不同基因型对弱光适应性差异的植物学与细胞学性状的系统研究，为马铃薯耐弱光遗传资源的筛选和利用提供依据。【方法】以马铃薯原始栽培种Yan （Solanum tuberosum subsp. andigena var. yanacochense）和普通栽培品种Favorita（Solanum tuberosum）为供试材料，选用50 g马铃薯块茎播种，进行基质盆栽，萌芽后用人工气候箱进行50μmol·m-2·s-1的持续弱光处理（对照光强为350μmol·m-2·s-1）。1个月后分析测定各处理的生长状况；采用LI-COR 6400便携式光合作用仪测定功能叶片的净光合速率、光合曲线参数、CO 2曲线参数、叶绿素含量；功能叶片主脉两侧切取大小1-2 mm 见方小块，处理后用JEM-1200EX 型电镜扫描观察叶片气孔并照相，分析统计单位面积气孔数量、测量气孔长度与宽；功能叶片经前处理后用LKB-5型超薄切片机切片，醋酸铀-柠檬酸铅双重染色，JGE-1200EX 型透射电镜观察叶绿体超微结构、测量并照相。【结果】苗期持续弱光处理使马铃薯Favorita 植株明显徒长，叶片变小变薄，但枝叶分化不受影响；原始栽培种Yan 则枝叶分化困难，处理过程中生长缓慢，处理后加强环境光照强度亦无法恢复其生长速度与长势；持续弱光处理使两种基因型马铃薯叶片光作用的表观量子效率（AQE）、光合作用饱和点（LSP）、叶片最大净光合速率（Pnmax）、CO 2饱和点（CSP）、叶绿素含量降低；表观羧化率（EC）、CO 2补偿点（CCP）上升；Favorita 的光补偿点（LCP）、表观羧化率（EC）下降；Yan 的光补偿点（LCP）上升，表观羧化率（EC）， CO 2饱和点（CSP）与对照差异不显著。长期弱光胁迫使马铃薯叶片气孔密度，叶绿体数量下降。Favorita 的叶绿体基粒数、基粒片层数含量升高，Yan 的叶绿体基粒片层数不增反降。【结论】不同基因型枝叶分化对光的敏感性不同，差异明显。环境光照不足，敏感基因型的发育与生长都受到严重阻碍，伤害无法通过后期增强光照恢复。持续弱光胁迫使马铃薯叶片光合速率显著下降，对强光的利用能力减弱。适应强的材料（Favorita）可利用最小光强下调，即对弱光的利用能力增强，同时暗呼吸速率降低；而适应弱的材料（Yan）可利用最小光强则上调，可利用光强范围变窄，暗呼吸速率仍然维持较高水平，致使有机物合成和积累困难。持续弱光胁迫改变了马铃薯叶肉细胞排列方式，使叶片气孔密度下降，气孔器变小，气孔器长宽比有增加的趋势，细胞叶绿体数量减少，叶绿素成分比例改变。适应性较强的基因型通过增加叶绿体基粒数、基粒片层数和叶绿素b的含量来提高胁迫下对有效光源的捕捉能力；敏感基因型叶绿体基粒的形成受到影响，基粒片层数，气孔密度显著减少，有效光源捕捉能力和CO 2亲和力显著下降。

关键词：马铃薯、苗期、弱光、光合特性、叶绿体超微结构、气孔

分类号：S162;S513;S718.43

资助基金：“十二五”国家科技计划农村领域项目;公益性行业农业科研专项

在线出版日期：2014-04-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：537-545