【word】 镉对黄瓜嫁接苗叶绿素含量、气体交换和叶绿素荧光参数的影响

【word】 镉对黄瓜嫁接苗叶绿素含量、气体交换和叶绿素荧光参数的影响 镉对黄瓜嫁接苗叶绿素含量、气体交换和叶 绿素荧光参数的影响 长互象(学术版) JOURNALOFCHANGJIANGVEGETABLES一42一 DOI:10.3865~.issn.1001-3547(x).2009.02.012 镉对黄瓜嫁接苗叶绿素含量,气体交换 和叶绿素荧光参数的影响 张嫒媛黄远别之龙 (华中农业大学园艺林学学院,教育部园艺作物生物学重点实验室,湖北武汉,430070) 摘要以津春2号自嫁苗,”超丰抗生王”和”黑籽南瓜”嫁接苗为材料, 理下,3种黄瓜 研究了0,5,10mg/LCd”处 嫁接苗气体交换及叶绿素荧光参数的变化.研究结果表明,镉处理降低了黄瓜叶片的叶绿素含量,抑制了叶片光合 作用.其中”超丰抗生王”嫁接苗受抑制程度最大,其电子传递速率,净光合速率等均下降,并且显着低于自嫁苗.”黑 籽南瓜”嫁接苗叶绿素含量维持在较高水平. 关键词镉黄瓜嫁接叶绿素气体交换叶绿素荧光 随着城市工业化的迅速发展,镉(Cd)已成为环境 中为害较大的重金属之一.其在植物体内大量积累可 对植物造成毒害.研究发现.镉能显着降低植物叶绿 素含量.1】,气孔导度和光能的吸收及电子的传递等.从 而降低植物的光合性能.嫁接是提高植物抗逆性的 有效措施之一,本试验以不同砧木嫁接的黄瓜幼苗为 材料,研究了不同浓度镉离子对其叶绿素含量,气体 交换及叶绿素荧光参数的影响.以期为重金属胁迫的 研究提供参考. l材料与方法 1.1试验处理 试验在武汉市华中农业大学华中蔬菜分中心的 玻璃温室内进行.材料为”津春2号”(天津科润黄瓜 研究所选育)自嫁苗(J/J),”超丰抗生王”(郑州果树研 究所选育)嫁接苗(C/J),”黑籽南瓜”(云南农作资源开 发研究所提供)嫁接苗(H/J)(津春2号作接穗).津春 2号,”超丰抗生王”和”黑籽南瓜”砧木种子分别于 2007年9月10日,1413,17日播种在装有基质的50 孑L穴盘中(草炭:蛭石:珍珠岩=2:1:1),津春2号接穗种 基金项目:国家科技支撑计划(2006BAD17B08),武汉市科 技攻关项目(200820422171) 张媛媛(1985一),女,硕士研究生,研究方向为设施栽培生理. 别之龙(1970一),通信作者,男,华中农业大学教授,博士,主 要从事设施栽培与生长发育调控研究. E—mail:biezl001@yahoo.corn.cn 收稿日期:2009一叭一14 子9月21日播种于70孔穴盘中,待接穗子叶展平后 嫁接,采用插接的方法进行.嫁接苗成活后移栽至装 有20LHoagland完全营养液的水培盆中,自然光下培 养7d后,更换营养液,用0,5,10mg/L的CdCI? 2.5H20处理.每个处理重复3次,每重复12株,以津 春2号自嫁苗作为对照. 1.2测定方法 取黄瓜从上往下第1片完全展开叶,用SPAD计 测定叶绿素含量:气体交换参数参照史庆华等的方 法.用英国PP—systems公司生产的TPS一1型光合仪测 定.叶绿素荧光参数的测定参照周艳虹等f3J的方法,用 英国Hansatech公司生产的FMS一2型便携式荧光仪 测定. 2结果与分析 2.1不同镉浓度处理对黄瓜嫁接苗叶绿素含量的影 响 与正常植株相比.镉胁迫显着降低了3种嫁接苗 的叶绿素相对含量(表1).比较各浓度下3种嫁接苗 的SPAD发现,”超丰抗生王”嫁接苗SPAD含量均为 最低.而”黑籽南瓜”嫁接苗的SPAD在处理前与自嫁 苗无显着差异,但是在10mg/L的镉处理后,显着高于 自嫁苗. 2.2不同镉浓度处理对黄瓜嫁接苗叶绿素荧光参数 的影响 镉处理后,自嫁苗ETR呈逐渐下降的趋势(表 1),”超丰抗生王”和”黑籽南瓜”嫁接苗ETR表现为先 —— 43——畏ji,象(学术版)2oo9年2月下半月刊 显着下降后小幅度上升.与自嫁苗相比,”超丰抗生 王”嫁接苗不同浓度下的ETR均显着低于自嫁苗.而 “黑籽南瓜”嫁接苗在未处理浓度下与自嫁苗无明显 差异,在5mg/L下显着低于自嫁苗,但是在10mg/L 时与自嫁苗相差不大 随着镉浓度的上升,3种嫁接苗的Fv/Fm均呈下 降趋势,其中”超丰抗生王”嫁接苗下降幅度最大.接 近12%,而”黑籽南瓜”嫁接苗下降最少.正常生长条件 下,3种嫁接苗F值无显着差异,而镉处理后,”超 丰抗生王”嫁接苗显着低于另外2种嫁接苗.在高浓 度下,”黑籽南瓜”嫁接苗Fv/Fm值最高. 随着镉离子浓度的增加,自嫁苗与”超丰抗生王” 嫁接苗的q~PSII呈逐渐递减的趋势,”黑籽南瓜”嫁接 苗则先显着递减后上升恢复到对照水平,其中”超丰 抗生王”嫁接苗在高浓度下的q~PSII降低了约30%. 此外数据还显示.在Cd浓度10mg/L处理下.q~PSII 值表现为”黑籽南瓜”嫁接苗>自嫁苗>”超丰抗生王” 嫁接苗. 镉处理后,”超丰抗生王”嫁接苗qP显着降低,自 嫁苗在10mg/L时下降达显着水平,而”黑籽南瓜”嫁 接苗并无显着变化.正常条件下,三者的相差不 大.5mg/L和0mg/L处理下,”超丰抗生王”嫁接苗的 qP均显着低于自嫁苗和”黑籽南瓜”嫁接苗,而后二者 间无显着差异.随着镉处理浓度的增加,自嫁苗的 qNP变化不显着(表1).”超丰抗生王”嫁接苗的qNP 在101TIg/L时显着增加了101.1%.”黑籽南瓜”嫁接苗 则先显着上升后显着下降.正常生长条件下.三者 qNP值相差不大,10mg/L时”超丰抗生王”嫁接苗>自 嫁苗>”黑籽南瓜”嫁接苗. 2-3不同镉浓度处理对黄瓜嫁接苗气体交换参数的 影响 表2显示,镉处理后,自嫁苗Pn与对照相比无显 着变化,”超丰抗生王”嫁接苗和”黑籽南瓜”嫁接苗的 Ph值则显着低于对照.正常条件以及5mg/L处理下, 三者的值无显着差异,但在10mg/L时超嫁苗 值显着低于自嫁苗和”黑籽南瓜”嫁接苗. 镉处理后,3种嫁接苗的Gs均显着降低(表2).其 中”黑籽南瓜”嫁接苗的Gs最低,显着低于自嫁苗.而 “超丰抗生王”嫁接苗的Gs与自嫁苗无显着差异. 镉处理后,自嫁苗的Evap无显着变化.”超丰抗 生王”嫁接苗的Evap值先显着下降后恢复到正常水 平,而”黑籽南瓜”嫁接苗的Evap则先保持不变后显 着上升.各浓度下自嫁苗和”超丰抗生王”嫁接苗的 Evap间无显着差异.而”黑籽南瓜”嫁接苗的Evap在 0mg/L和5mg/L时均低于自嫁苗.但是在10mg/L时 却显着高于自嫁苗 处理前后.自嫁苗和”黑籽南瓜”嫁接苗的a基本 保持不变,而”超丰抗生王”嫁接苗的C/则呈上升趋 势,且在10mg/L时显着高于未处理时.5mg/L和lO mg/L时,”超丰抗生王”嫁接苗的a显着高于自嫁苗 和”黑籽南瓜”嫁接苗,其中10mg/L时,”超丰抗生王” 嫁接苗>自嫁苗>”黑籽南瓜”嫁接苗,而且差异达显着 水平 3小结与讨论 3.1叶绿素和叶绿素荧光参数 叶绿素含量降低是植物重金属毒害的普遍表现. 大量研究发现镉处理会导致叶片变黄,关于镉胁迫导 致叶片黄化的原因,目前有3种观点:一是Cd胁迫导 致Fe,Mg等元素的亏缺旧,二是Cd胁迫间接抑制了叶 绿素的生物合成嘲,三是Cd抑制叶绿体的合成而间接 导致失绿症[71.本试验中也发现镉处理后3种黄瓜嫁 接苗的相对叶绿素含量均降低,”超丰”嫁接苗表现最 为明显,其次是自嫁苗,”黑籽南瓜”嫁接苗叶绿素含 表1镉对黄瓜嫁接苗相对叶绿素含量(SPAD).荧光参数(ETR,Fv/Fm,’ 埘,,qNP)影响 注:表中字母表示在0.05下的显着性差异,下同. 张媛媛,等.镉对黄瓜嫁接苗叶绿素含量,气体交换和叶绿素荧光参数的影响一44一 表2镉胁迫下黄瓜嫁接苗气体交换参数P门,Gs,Evap,a的变化 量最高,所受影响较小. FI厢n和1脚表示PSII最大光化学量子产量 和PSII有效光化学量子产量,分别反映了PSII反应 中心的光能转化效率和开放的PSII反应中心原初光 能捕获效率[81.表1数据显示,镉显着降低了”超丰抗 生王”嫁接苗的FI和n,表明Cd导致超嫁 苗PSII反应中心受损,抑制了光合作用的原初反应, 阻碍其光合电子传递,这可能与其叶绿素合成受到显 着抑制有关 和qNP为光化学猝灭和非光化学猝灭,分别 反映PSII天线色素吸收的光能用于光化学电子传递 的份额和不能用于光合电子传递而以热形式耗散掉 的部分『8】.本试验发现自嫁苗和”超丰抗生王”嫁接苗 在镉处理后下降,qNP维持较高水平,表明叶片电 子由PSII的氧化侧向PSII反应中心的传递受阻,用 于进行光合作用的电子减少,以热或其他形式耗散的 光能增加,同时卡尔文循环的活性受抑制程度增大, 能量利用率降低.”黑籽南瓜”嫁接苗在镉胁迫下, 保持不变,qNP值先升后降,表明其PSII的电子传递 活性较大,卡尔文循环的活性较强.有研究认为,qNP 的变化与叶黄素循环有关,重金属离子胁迫下不同 嫁接苗qNP表现差异可能是由于叶黄素循环过程不 同而引起的,有待进一步证明. 3.2气体交换 镉处理后叶片的降低(表2),”超丰抗生王”降 低最为明显.叶绿素含量降低可能是引起嫁接苗叶片 光合速率下降的原因之一. 通常认为,导致光合作用降低的因子包括气孔限 制和非气孔限制.研究认为,a值的大小是判断气孔 限制和非气孔限制的依据.,G5和值同时下降 时.Ph的下降为气孔限制.相反如果叶片P门的降低伴 随着0值的增加,说明光合作用的限制因素是非气 孔限制l】0J.通过比较发现自嫁苗和”黑 籽南瓜”嫁接苗的光合作用限制是由 气孔限制导致,由于气孔导度的下降 使得CO,供应不足,导致光合速率降 低.”超丰抗生王”嫁接苗的光合作用 的限制由非气孔限制引起,不是由于 CO供应不足,而可能是镉通过影响光 合机构或暗反应酶活性来影响光合作 用. 蒸腾速率的高低在一定程度上可 反映植物体内水分状况,表2可以看 出10mg/LCd浓度下”黑籽南瓜”嫁 接苗的蒸腾速率显着高于自嫁苗和 “超丰抗生王”嫁接苗,表明在高浓度镉胁迫下”黑籽 南瓜”嫁接苗体内水分状况依旧可以维持植物正常的 生理代谢. 参考文献 【1]胡彦,陈沁,邓志瑞,等.辣椒光合系统对重金属Cd胁迫 的响应『J1.上海大学:自然科学版,2005,l1(5):531— 534. [2】朱建玲,徐志防,曹洪麟,等.镉对南美蟛蜞菊光合特性的 影响[J】.生态环境,2008,17(2):657—660. [3】周艳虹,黄黎锋,喻景权.持续低温弱光对黄瓜叶片气体 交换,叶绿素荧光猝灭和吸收光能分配的影响fJ1.植物生 理与分子,2004,30(2):153—160. [4】史庆华,朱祝军,应泉盛,等.不同光强下高锰对黄瓜光合 作用特性的影响lJJ.应用生态,2005,6(16):1047— 1050. [5】PolleA,SchtitzendtibelA.Heavymetalsignallinginplants: linkingcellularandorganismicresponsesffHiaH.Shinoza— kiK,eta1.Plantresponsestoabioticstress[M].Berlin: Springer—Verlag,2004,l87—215. [6]SchtitzendtibelA,PolleA.Plantresponsetoabioticstress— es-heavymetal-inducedoxidativestressandprotectionby mycorrhization[J1.J.Exp.Bot.,2002,53:1351-1365. [7]PietfiniF,IannelliMA,PasqualiniS,eta1.Interactionof cadmiumwithglutathioneandphotosynthesisindeveloping leavesandchloroplastsofPhragmitesaustralis(Cav.)Trin. exSteudel[J].Plantphysio1.2003,133:829—837. 【8]张守仁.叶绿素荧光动力学参数的意义及讨论[J].植物学 通报,1999,16(4):444—448. [9]冯志立,冯玉龙,曹坤芳.光强对砂仁叶片光合作用光抑 制及热耗散的影响fJJ.植物生态,2002,26(1):77—82. [1O1孙光闻,朱祝军,方学智,等.镉对小白菜光合作用以及 叶绿素荧光参数的影响【JJ.植物营养与肥料,2005,11 (5):700—703. — 45—— 长互象(学术版) JOURNALOF?CHANGJIANGVEGETABLES DOI:IO.3865~.issn.1001-3547(x).2009.02.013 黄瓜不同砧木嫁接效应比较 刘芬向长萍 (国家蔬菜改良中心华中分中心,华中农业大学园艺林学学院,湖北武汉,430070) 摘要选择葫芦属和南瓜属的6个不同品种的砧木对黄瓜嫁接成活率,定植后不同时期嫁接苗植株性状和嫁接 苗产量差异进行了研究.研究结果表明,瓠子华瓠杂3号和黑籽南瓜是亲和性好的砧木品种.通过性状聚类分析可 将6个砧木品种分为3类. 关键词黄瓜砧木嫁接亲和力共生亲和力 黄瓜是重要的瓜类蔬菜.黄瓜嫁接可实现提早 收获_11,延长生育期,提高产量的目的.但不良的嫁 接组合会降低产量.不同砧木对相同接穗的生长和 增产效果存在基因型差异『3l.本试验通过葫芦属和 南瓜属的6个不同砧木品种对黄瓜嫁接的效应进 行研究,以期为拓宽黄瓜砧木范围提供依据. 刘芬(1984一),女,在读硕士,主要从事蔬菜生理生态及 其发生机理方面的研究 向长萍(1945一),通信作者,教授,博士生导师. E—mail:chpxiang@mail.hzau.edu.cn 收稿日期:20o8—12—03 1材料与方法 1.1试验材料 试验于2008年在华中农业大学国家蔬菜分中 心基地进行.采取的接穗品种为天津科润农业科技 股份有限公司黄瓜研究所选育的津春四号黄瓜,砧 木品种有云南楚雄市绿苗农业科技开发研究所的 黑籽南瓜,本课题组多代自交的中国南瓜品系 45,57,78,80及杂交一代瓠子华瓠杂3号(2x6)新 品种 1.2试验方法 砧木于2008年4月5日播种,接穗于4月l0 日播种,在砧木1叶1心,接穗子叶基本展开时采 EffectofCadmiumontheChlorophyllContent.GasExchangeandChloroph yll FluorescenceParametersofGraftedCucumberSeedlings ZHANGYuanyuan,HUANGYuan.BIEZhilong fCollegeofHorticultureandForestry,HuazhongAgneuhuralUniversity/KeyLaboratoryofHorticulturalPlantBiology, MinistryofEducation,Wuhan430070) Abstract:EffectofdifferentCdconcentrationsonthechlorophyllcontent,gasexchangeandchlorophyllfluorescence parameterswereinvestigatedingraftedcucumberseedlings,andthematerialswere”JinehunNo.2”,grafted “Chaofengkangshengwang”and”Heizipumpkin”.Theresultsshowedthatphotosyntheticperformanceofallgrafted— seedlingsdecreasedundercadmiumstress.However,ETRandPnofgrafted” Chaofengkangshengwang’’weresignificantly lowerthantheothergraftedplants.Incontrast.higherchlorophyllcontentandETRofgrafted”Heizinpumpkin”wereob? served,suggestingthattheCalvinCycleandenergyutilizationweremaintainedatahighlevelintheseplantsundercad— miumstress. Keywords:Cadmium;Cucumber;Grafting;Chlorophyll;Gasexchange;Chlorophyllfluorescence