欧洲云杉PSⅡ的热稳定性对温度升高的响应

编号 zgly0001711833

文献类型 期刊论文

文献题名 欧洲云杉PSⅡ的热稳定性对温度升高的响应

作者 贾子瑞  王亚  马建伟  安三平  胡继文  王军辉 

作者单位 中国林业科学研究院林业研究所  林木遗传育种国家重点实验室  甘肃省小陇山林业科学研究所  甘肃省次生林培育重点实验室 

母体文献 林业科学 

年卷期 2020年07期

年份 2020 

分类号 S791.18 

关键词 欧洲云杉  PSⅡ  热激胁迫  荧光参数和影像  临界温度 

文摘内容 【目的】以欧洲云杉5年生幼苗为对象,研究其PSⅡ热激后自我修复能力,评估它的PSⅡ在未来气候变暖情况下的热稳定性和热损伤的自我修复能力。【方法】选择3个无性系、每个无性系10个分生株,共计30个分生株,放入人工气候室正常条件下培养,2周后应用hand-PEA和image-PAM检测叶片的荧光参数和影像作为对照。放入38℃培养箱中在低光的条件下预热5 h后,在40、42、43、44、46、48、50、52、53和54℃下分别热激30 mins,每个处理3个无性系(每个无性系1个分生株),应用hand-PEA和image-PAM检测叶片PSⅡ的荧光参数和影像,筛选2个胁迫临界温度。将热激后选择的2个临界温度处理的幼苗,再次放入人工气候室正常条件下培养2周,用hand-PEA和image-PAM继续检测叶片PSⅡ的荧光参数和影像。【结果】1)通过对参数Y(Ⅱ)、Y(NO)和Y(NPQ)荧光影像和动力学曲线研究发现,欧洲云杉在44℃热激胁迫下,达到初始胁迫温度,52℃热激胁迫下达到最大胁迫温度,与草本、木本以及近缘物种植物相比,欧洲云杉PSⅡ的热稳定性都处于较高水平。2)应用image-PAM检测临界温度下PSⅡ荧光参数F0、F_m、F_v/F_m、NPQ、q_L和q_P的影像和NPQ、q_L和q_P荧光动力学参数曲线:44℃短时热激下F_m和F_v/F_m影像减弱,q_L和q-P荧光影像增强,NPQ、q_L和q_P荧光动力学参数曲线高于对照; 52℃短时热激下F_m和NPQ被增强,F_v/F_m、q_L和q_P影像被减弱,NPQ、q_L和q_P的荧光动力学参数曲线低于对照。3)应用hand-PEA进一步检测PSⅡ荧光参数量值的变化,44℃短时热激下,F_v/F_m、OJIP曲线都没有明显变化,仅PIABS降至对照组的79.5%,叶绿素(Chl)吸收和捕获光能的能力、电子的传递、以及电子传递链中心蛋白的活性都没受到明显的抑制,并促进天线色素(Chl)吸收能量(ABC)的光化学反应的能力和荧光淬灭的能力;而52℃短时热激下,PSⅡ的功能已发生明显的抑制,OJIP曲线也出现大幅度的K带,F_v/F_m降为对照组的63.2%,PIABS仅为对照组的6.6%,F_m时刻叶绿素(Chl)对光能的吸收和捕获、光化学反应、荧光淬灭和电子传递的能力受到了严重的抑制,电子传递链的放氧复合体(OEC)也遭到严重破坏;因此,预测增温主要抑制了叶片PSⅡ反应中心的活性和受体侧电子传递,改变了PSⅡ反应中心能量流动分配,而对欧洲云杉PSⅡ供体侧的影响较小。4)经过2周的恢复后,在2种胁迫温度下幼苗针叶的荧光参数和影像都恢复到对照的水平,说明欧洲云杉对短期的胁迫有较强的恢复能力。【结论】在未来气候变化的情况下,欧洲云杉PSⅡ可能有较强的弹性适应生理机制应对极端天气午间的短期高温,它的热激胁迫可承受的温度范围在44～52℃。