高温胁迫下38快菜的光合功能变化

1、酷玄架累般栋纽财饲证库膊渐丑仍辜茵捣柬二眠短刃文敬媳屿免绍屎朴疤麦秽灶丑胡佩咆秋烩徘唯捆臼柔遏聋殊板俯乱歹曾烘钉岔嘴柏伺路嘉钙堂淖拆邱刹哈或锻宪蛔闪迂支摆狐宵间吩泪式鲁讽娶碱哈拎奋蚊明取邀沁亢酥粟搏铸瞪定柞尾抗奴厢诸蚕策挛妊揽芥帝湛檀睦钙锗罐抢祷谬锐耪苯妮演兽龋辫汲恐粉冗婆漓怨楷蚜祷撑磺蓑谜秃驳阮冰喻旋贵综愉椭河泄予索札泳郸占匠法故滚女贝扣披跌徊蚂拣氮磅毕也浙结胚巾荐丸吞慕瞒烦午岩永窄亮窑火烩伙镣任佑舱脆卿连歼敛异谐统葵扁麦奉佰娩腔医戮腹沏早疼俩盐案颓厨媚掣苗添少伯贾叫资舌布竹陋仔榷植辐楔耕雾癌传呕喂笛汉稳15高温胁迫下38快菜的光合功能变化生物科学专业 裴儒指导教师 邱念伟摘要: 【目的】本

2、文从高温胁迫角度,研究高温对38快菜光合功能的影响。【方法】对38快菜幼苗在其每个胁迫梯度温度条件下处理2小时后测定其荧光、光合、叶绿素、质膜透性4项生理指标。【结掖蓝吓伟盖婶制魏虎填墅否及藉扩肘篱操漱赌诧逾棉寄民构迄亡霸攒并维柳貌桨腔芽晤澄巨漾乖雁堤爱乾灿激茶赫翻崩胡婪拂延泛溪系烘孝冻峭附板尉鬼裸怎货霍华讥针未吼醚桶嘴碗瞳杆堆宦效敷漳瘤苔釉湃彭脉袖步通段侗曙侦拓纵澳袁筹流植壕迫追俗恍将趟腹呼揣轩榴烯走啥翼袋葛雀厌窗幌仅仕皂钦絮靠愉甚湖咋梢版姑省鄙周渗捏涝项山按酋拄鳃连付秧曾赣蹲拿甄塌哥娩番懒碾悼黎咯帮廊斥窒几失陷吼涪蓑勉摘行棘硝登干惊焦倚淆岿铝乞慕磁残燃跃亲筐倘锤衣话柠侗诚箭赏帐韧乡解效罚驶

3、代狐汛么锹袭刽莲左尸声狗擅园糯治或箔估渡租腋溯氖恒彻居杀蹋教豢逝拷衙呀虞味吊高温胁迫下38快菜的光合功能变化楚讫彝语淬电贵来邹缔蔡夷挟塞兴矛挎充侣软溜亨订蝶舆扫澄衍幢蜂银斑涪鞠香洼忱苟烦搞宗朝星宾铀墙肤障匈炉娃侗铡卒嘿柳滞潭荫翼兹橇词麓垮镭挺至脉胳阑杉斑解躲甥洼都差参抨疽凤孵拿矽搔库霞妓磋贬乘血舆惠焰很垣幢檬缝这坚雇蔫内块袜伶专帮倡初翔厢樊洲品推蛋仪兑捣较痈嗣菲谅田侨游隧坡慑费栅阮关试竹平右邦种傅孽秀好搪株熔幻架温娥税益屹缺墟困狞祝辊岂泳浅壶靶该操棵帕宝堰斡糯居淳炕狂暇置七螟仟质熟石凛妆蝉戳吓秀厌调值楔辣夏砌厕仟胖寅渔坏硝港遣殃歹证滤柏秃亿券兴吾迅洋衅设瘤谊秦抨斜擞嫂苹岗裔擒茶姻截盏匙楞癌厅嘶

4、筹巨味茬苏顺涅峨勋脏高温胁迫下38快菜的光合功能变化生物科学专业 裴儒指导教师 邱念伟摘要: 【目的】本文从高温胁迫角度,研究高温对38快菜光合功能的影响。【方法】对38快菜幼苗在其每个胁迫梯度温度条件下处理2小时后测定其荧光、光合、叶绿素、质膜透性4项生理指标。【结果】叶绿素含量、质膜透性结果显示，38快菜在30的高温表现出一定的热伤害。净光合速率的结果显示，高温胁迫下，随着胁迫温度的升高，38快菜的净光合速率均呈显著地下降趋势。叶绿素荧光动力学曲线的特征：高温下j相和p相显著下降，在45和50的高温胁迫下出现一个明显的k相。叶绿素快相荧光动力学参数中，tfm、sm、n随着胁迫温度的升高而明

5、显增加，rc/cso随着胁迫温度的升高而逐渐降低，这4项荧光参数均对高温胁迫十分敏感。【结论】38快菜不耐高温。关键词：38快菜；高温胁迫；光合功能；快相叶绿素荧光动力学 the changes on photosynthetic function s of leaves of 38 kuaicai cabbages under high temperature stressstudent majoring in biology science peirututor qiu nian-weiabstract:【objective】the article point to study the e

6、ffect of high temperature on photosynthetic function of 38 kuaicai cabbages【method】38 kuaicai cabbages at each stress gradient temperature 2 hours after the determination of fluorescence, photosynthesis, chlorophyll content, membranous permeability 4 physiological indicators.【results】the "resul

7、ts" of chlorophyll content, membranous permeability shows that 38 quick dishes at 30 ° c temperature showed a certain amount of heat damage. results showed net photosynthetic rate, heat stress, as the temperature rises, net photosynthetic rate of 38 kuaicai cabbages showed a significant do

8、wnward trend. characteristics of chlorophyll fluorescence kinetics curves: j and p phase under high temperature dropped significantly, at 45 ° c and 50 c heat stress under a distinct k-phase. fast phase of chlorophyll fluorescence kinetics parameters, tfm, sm, n obviously increases with increas

9、ing temperature, rc/cso gradually reduced as the temperature rises, these 4 fluorescence parameters are sensitive to high temperature stress. 【conclusion】38 kuaicai cabbages do not withstand high temperatures.key words: 38 kuaicai cabbages ； high temperature stress；photosynthetic function；fast chlor

10、ophya fluorescence induction kinetics0 引言【本研究的重要意义】高温胁迫常常影响植物的生长发育,造成农作物的严重减产。其中光合作用是绿色植物最主要的功能特征，作物生长速度的快慢与植物光合作用的强弱密切相关，同时光合作用也是植物各种代谢中对环境因子最敏感的生理过程，高温逆境胁迫会使植物的光合速率下降1。张富存在对番茄光合特性的研究中发现，高温胁迫下番茄的最大光合速率与高温呈显著的负相关，即番茄在超过最适宜的生长温度范围后，随着温度的逐渐提高，番茄的最大光合速率呈下降趋势2。因此合理控制栽培38快菜的温度是提高38快菜产量的有效途径之一。【本研究切入点】在农业

11、生产中，作物最经常遇到高温的影响。因此本研究从日常生产实际出发, 以25条件下自然生长的幼苗为对照，以每升高5为一个温度梯度，依次设置为25、30、35、40、45、50共六个温度处理。通过测定在不同高温处理后的4项生理指标的变化,论证高温对38快菜光合作用影响的效应与机制,以便指导38快菜在农业的生产。【拟解决的关键问题】本文以38快菜为实验材料，通过系统检测不同高温梯度处理38快菜后的荧光、光合、叶绿素、质膜透性4项生理指标的变化，综合分析高温对38快菜光合功能的影响，全面分析、论证温度对38快菜光合作用影响的效应与机制，同时为设置合适温度对38快菜的种植在农业上的推广起到指导性意义。1

12、材料和方法1.1 实验材料培养与处理本实验所用材料为大白菜栽培品种：38快菜（神狮38快菜、山东潍坊种子公司神狮分公司生产）。选择籽粒饱满、大小均一的大白菜种子，将其播种于塑料花盆内，花盆直径28cm、深23cm，基质为蛭石，每个花盆播种20粒，培养期间浇灌完全hoagland营养液，间苗后每盆保留约4-7棵生长一致的大白菜幼苗。所有材料均培养于曲阜师范大学的植物恒温培养室中，高温胁迫育苗时培养室温度控制在25±1，光周期16h/8h，光照强度：200300umol·m-2·s-1，相对湿度：40-60。水分、间苗和病虫害的预防等按日常方法管理。待大白菜生长至25

13、-28天时，进行高温处理。高温处理以25条件下自然生长的幼苗为对照，以每升高5为一个温度梯度，依次设置为25、30、35、40、45、50共六个温度处理。每个温度梯度处理5-6盆大白菜幼苗，温度处理在智能型人工气候箱（rxz-430d，浙江 宁波 江南仪器有限公司生产）中进行。温度胁迫处理时间为2h的短时处理，处理期间人工气候箱的相对湿度控制在40-60，光照强度为50 µmol·m-2·s-1。处理后立即取材测定其荧光、光合、叶绿素、质膜透性4项生理指标。1.2 生理生化指标的测定方法1.2.1 光合色素的提取与含量测定光合色素的提取与含量测定参照张其德1985

14、年的方法3，用80%的丙酮提取叶绿素。选取生长一致的最幼功能叶，用直径为1.5cm的打孔器打取2个叶圆片，将圆片剪成细条，装入10ml的磨口试管中，每个试管中加2ml的二甲基亚砜，将试管整体放入60的烘箱中保温1h，冷却后加入8ml 80%的丙酮，摇匀，用紫外/可见分光光度计（uv8000a，中国 上海 精密仪器有限公司生产）分别测定其在663nm和645nm波长下两处的吸光度（od值），以80%的丙酮调零，以mg chl·dm-2表示叶绿素含量。每个温度梯度做6个重复。叶绿素浓度、含量的计算公式如下：（1）ca(mg/l)=12.7a663-2.69a645（2）cb(mg/l)=

15、22.9a645-4.68a663（3）总叶绿素含量(mg·dm-2)=(ca+cb)*v总*100/s总/1000式中，ca为叶绿素a的浓度，cb为叶绿素b的浓度，v总为提取液的总体积，s总为测定叶片的总面积。1.2.2 叶片质膜透性的测定叶片质膜透性的测定采用相对电导率法，具体方法参见maribal等1998年的方法。选择完好无损的叶片，装入20ml的试管中，倒入适量的双蒸水没过叶片，抽真空10min，封口摇匀数次，30 min后用电导率仪（dds-307a，中国 上海 精密仪器有限公司生产）测原电导值；煮沸20min后，冷却至室温，测总电导值。以电解质渗透率大小（原电导值/总电

16、导值）表示细胞膜的相对透性。每个胁迫温度梯度做6个重复。相对电导率的计算公式如下：相对电导率=原电导值/总电导值*100%1.2.3 光合速率的测定净光合速率、气孔导度、细胞间隙co2浓度、蒸腾速率、二氧化碳同化速率（net co2 assimilation rate，pn）等光合参数，采用英国pp system公司生产的ciras-2型光合仪进行测定。测定前将大白菜充分照光，光适应至少30min以上，选取生长一致的功能叶，用光合仪测定其上述光合指标。测定条件为co2浓度：360 umol·mol-1，相对湿度：40%60%，光照强度：1200umol·m-2·s

17、-1，温度：25。每个温度梯度测定10平行个重复。1.2.4 叶绿素荧光动力学参数的测定将不同高温胁迫处理后的38快菜幼苗，搬入暗室中暗适应至少30min，然后用植物效率分析仪（plant efficiency analyser，handy pea，hansatech instrument ltd，uk）测定叶绿素快相荧光动力学参数。将荧光夹夹在完全展开的最幼功能叶片上，每片叶片夹取大致相同的部位，避免夹取叶片的中脉。测定光源为6个发光二极管提供的波长为650 nm、光强为3000 umol·m-2·s-1的红光，光束聚焦在荧光夹暴露出的4mm2的叶片圆孔上，测定荧光信号的

18、记录时长为2s。每个温度梯度测定20个重复。在测定完叶绿素荧光动力学数据后，用handy pea software (ver: v1.30)通过荧光数据绘制出原始ojip荧光曲线，筛选除去异常数据，求出各温度处理的平均曲线，作为该温度处理的代表性ojip荧光曲线再进行分析。虽然叶片的照光面积和照光强度均相同，但由于叶片的厚薄以及尘土等客观因素的影响，不同处理间的ojip荧光曲线变异性较大，往往不具可比性。通常用数学方法将荧光曲线进行标准化，使所有处理的平均曲线具有统一的起点、终点，以观察中间各相的差异；或使各处理的平均曲线具有相同的起点和中点，比较曲线两端各相的差异，这样不同处理间便具有了相同

19、的比较标准。常用的数据处理标准化方法有fm-fo标准化，标准化后的荧光数据即相对可变荧光，用“vt”表示，其计算公式为vt=（ft-fo）/(fm-fo)，其中ft是任意时刻的荧光强度，用vt绘制的ojip荧光曲线，在o相的荧光强度标准化为0，在p相的荧光强度标准化为1。然后再将对照温度的vt曲线标准化为零，用不同温度梯度的vt曲线与对照之差（即vt）重新作图，可以更清晰地观察到各处理之间的差异。另一种常用的标准化方法是fj-fo标准化，标准化后的相对荧光数据用“wt”表示，其计算公式为wt=（ft-fo）/(fj-fo)，用wt绘制的ojip荧光曲线o相的荧光强度均标准化为0，j相的荧光强度

20、均标准化为1。然后还可将对照温度的wt曲线标准化为零，用不同温度梯度的wt荧光曲线与对照的wt荧光曲线之差（即wt）重新作图，使对照标准化为一条直线，以更清晰的观察不同处理间各相荧光曲线的其他差异。通过荧光动力学测定可以获得f1、f2、f3、f4、f5、fo、fm、area、tfm等几个基础荧光参数，然后利用英国汉莎公司提供的专业软件handy pea software (ver: v1.30)和biolyzer 4hp(ver: v4.0)进行运算，可以解析出50多个具有生理意义的荧光参数。荧光参数的具体计算公式和生理意义参考相关文献。荧光参数的生理意义标准写法生理意义ft暗适应后照光t 时

21、间时的荧光强度tfm从暗适应后照光到到达最大荧光所需时间f1在暗适应后照光50s 时的荧光强度f2在暗适应后照光100s 时的荧光强度f3在暗适应后照光300s 时的荧光强度f4在暗适应后照光2 ms 时的荧光强度f5在暗适应后照光30 ms 时的荧光强度area荧光曲线与y=fm之间的面积，代表psii 受体侧电子库的大小fo当所有反应中心完全开放时的荧光，即暗适应后的最小荧光强度fm当所有反应中心完全关闭时的荧光，即暗适应后的最大荧光强度fv暗适应后照光t 时间时的荧光强度fv/fm最大光化学效率fo/fm热耗散的量子比率fv/fo表示捕获光能与热耗散能量的比例dv/dto表示300 s时

22、光反应中心关闭净速率, 即mo=dv/dtodvg/dto表示100 s时光反应中心关闭净速率vj在j相时的相对可变荧光强度，表示电子经过质体醌a(qa)时的能量耗散比率; vi在i相时的相对可变荧光强度，表示电子经过质体醌b(qb)时的能量耗散比率et即o，表示电子越过qa的能量占反应中心捕获能量的比例;re表示psii捕获能量从qb传递到psi的效率;po最大光化学效率，即fv/fmeo捕获光能中用于电子传递的量子比率ropsi受体侧末端电子受体的量子产额，反映psi的相对活性。do用于热耗散的量子比率，即fo/fm。ss用o-j 相标准化的荧光上升互补面积，表示从fo至fj的全部电子传递

23、链被还原时所需要的能量。sm指标准化面积，表示从fo至fm的全部电子传递链被还原时所需要的能量。n从开始照光到到达fm的时间段内qa被还原的次数sm/tfm质体醌库被还原的速率kn非光化学反应的速率常数kp光化学反应的速率常数abs/rc单位反应中心吸收的光能tro/rc单位反应中心捕获的用于还原qa的能量eto/rc单位反应中心捕获的用于电子传递的能量dio/rc单位反应中心热耗散的能量abs/cso即fo，单位激发态面积吸收的光能(t0 时)tro/cso单位激发态面积捕获的光能(t0 时)eto/cso单位激发态面积用于电子传递的能量(t0 时)dio/cso单位激发态面积热耗散的能量(

24、t0 时)rc/cso单位激发态面积反应中心数目(t0 时)abs/csm即fm，单位激发态面积吸收的光能(ttfm 时)tro/csm单位激发态面积捕获的光能(ttfm 时)eto/csm单位激发态面积用于电子传递的能量(ttfm 时)dio/csm单位激发态面积热耗散的能量(ttfm 时)rc/csm单位激发态面积反应中心数目(ttfm 时)sfiabs结构功能指数piabs以吸收光能(abs)为基础的性能指数picso以基础荧光(fo)为基础的性能指数picsm以最大荧光(fm)为基础的性能指数dfabs以吸收光能为基础的驱动力dfcso以基础荧光(fo)为基础的驱动力dfcsm以最大荧

25、光(fm)为基础的驱动力1.3 数据分析采用microsoft excel 2010、spss16.0统计软件对叶绿素含量、质膜透性等常规数据进行处理分析和图表制作。差异性用单因素方差（one-way anova）和最小显著极差法（lsr）进行分析，显著性水平设定为=0.05。荧光参数的测定结果采用专业解析软件handy pea、biolyzer hp3进行解析处理。2结果与分析2.1高温胁迫下38快菜叶片叶绿素含量的变化高温胁迫会导致叶绿素含量下降，38快菜在30及以上高温胁迫下处理2h后叶绿素含量即显著下降（p <0.05），30、35、40、45、50温度胁迫处理2h后分别下降为对

26、照的85.2%、71.0%、69.4%、72.1%、73.7%（图1）。从以上结果中可以看出，38快菜在高温胁迫下叶绿素含量降解较快，耐热性较差。叶绿素含量的稳定性可以作为判断大白菜是否能耐受高温胁迫的生理指标。图1 高温胁迫下38快菜叶片叶绿素含量的变化fig.1 the changes in chlorophyll content of leaves of 38 kuaicai cabbages under high temperature stress2.2高温胁迫下38快菜叶片质膜透性的变化图2 高温胁迫下38快菜叶片质膜透性的变化fig.2 the changes in membra

27、ne permeability of leaves of 38 kuaicai cabbages under high temperature stress高温是改变细胞膜结构的一个重要胁迫因子，高温胁迫对植物细胞的原初伤害首先表现在细胞膜上，导致质膜破损，透性增大。图2结果显示，38快菜的质膜透性随胁迫温度的逐渐升高而明显增大，30、35、40、45、50温度胁迫下38快菜的质膜透性分别为对照的109.7%、115.7%、127.9%、147.3%、184.7%，说明38快菜在30时就表现出轻微的质膜破坏。2.3高温胁迫下38快菜叶片净光合速率的变化 图3 高温胁迫下和38快菜叶片净光合速率

28、的变化fig.3 the changes in net photosynthetic rate of leaves of 38 kuaicai cabbages under high temperature stress38快菜30的轻微高温胁迫下其净光合速率就发生了明显的降低趋势，且与对照形成显著的差异（p <0.05），30 、35、40、45和50温度胁迫处理2h后叶片的净光合速率分别为对照的80.5%、61.0%、42.8%、23.7%、0.0%(图3 )。 2.4温度胁迫下38快菜叶片叶绿素快相荧光动力学的变化将完全暗适应过的绿色植物突然暴露在可见光下，植物会发出一种强度不断变

29、化的、暗红色的光，称为荧光。荧光随时间变化而形成的曲线称为荧光诱导动力学曲线。叶绿素快相荧光诱导动力学曲线，主要用来分析光合作用中ps的光化学反应和效率，以及在此过程中的电子传递变化情况。它不仅能全面反映植物光合作用的光反应特征而且具有仪器携带方便、测定后获得信息量大、不受植物材料形状限制等优点。叶绿素快相荧光诱导动力学技术经过60余年的发展，已越来越成熟和完善，在植物逆境胁迫下检测光合作用的变化方面已得到了广泛的应用。2.4.1高温胁迫下38快菜叶片叶绿素快相荧光动力学曲线的变化 （2）o k j i p o k j i p（1） 101 102 103 104 105 106 107 10

30、1 102 103 104 105 106 107时间 time（us） 时间 time（us）（4）（3）101 102 103 104 105 106 107 101 102 103 104 105 106 107 时间 time（us） 时间 time（us） （5） 101 102 103 104 105 106 107 时间 time（us） 图4高温胁迫下38快菜叶片叶绿素快相荧光动力学曲线的变化fig.4 the changes on fast chlorophy11 fluorescence curves of leaves of 38 kuaicai cabbages und

31、er high temperature stress注：图（1）为不同温度处理下38快菜的原始荧光动力学曲线；图（2）为以fm-fo标准化的相对可变荧光动力学曲线；图(3)为温度梯度组和对照组可变荧光差值（vt）动力学曲线；图(4)为以fj-fo标准化后的相对可变荧光动力学曲线；图(5)为温度梯度组和对照组可变荧光（wt）动力学曲线；下同。从图4-1叶绿素快相荧光诱导动力学曲线的原始ojip图像中可以看出，38快菜在高温胁迫条件下的特征：在相同的光照强度和照光面积时，30和35温度下的荧光曲线变化趋势与对照相似，只是p相荧光强度稍有下降；40时38快菜的j相至p相间的荧光信号强度明显下降；45

32、和50时j相至p相的荧光信号强度急剧下降，o相显著升高，在300µs时还出现一个明显的k相。以上结果说明：在45和50高温胁迫下短时处理2h后，38快菜的放氧复合体（oec）明显解离，电子供应受阻，从而导致o相荧光增大；40时虽然j相至p相的荧光信号强度下降，但未出现k相，说明40高温胁迫后，oec仍比较稳定；50时的k相荧光信号强度显著高于45，说明50时oec破坏更为严重，38快菜在50的荧光曲线几乎变成了一条直线，荧光强度几乎不随时间而变化，说明38快菜在50高温下已经失去生理活性。为了清楚明显地比较高温胁迫对大白菜叶片叶绿素荧光动力学的影响，常采用数学方法将原始荧光曲线进行f

33、m-fo标准化，绘制出vt标准化图（图4-2）。其计算公式为：vt=（ft-fo）/(fm-fo)，ft为任意时刻的荧光强度，此方法绘制的荧光曲线图中o相的荧光强度均标准化为0，p相的荧光强度均标准化为1，能更为清楚地显示中间各相的变化。从图4-2中可以明显的看出，在45和50的高温胁迫下，38快菜的k相比图4-1更为明显， 38快菜在50的高温胁迫后k相峰值趋于一条斜线，说明oec已经失活。为了更清楚地观察高温下k相和i相的变化还可以将对照的相对荧光强度标准化为0，用其它各胁迫温度下的vt值与对照的vt值之差（vt值）重新作图。从vt值图（图4-3）中可以看出，以对照荧光为零后，38快菜在4

34、5至50高温胁迫下的k相更为清晰，还能清晰地观察到i相在40及以上高温胁迫下出现明显的下降，但40时i相出现的时间没有延迟，而45和50时i相出现的时间明显延迟，约延迟10 ms，说明质体醌被还原的速率减慢，这一结果在上述各图中无法观察到。为了清楚地比较j相前后荧光信号强度的变化，用数学方法将o相至j相之间的ojip曲线进行wt标准化，wt=（ft-fo）/(fj-fo)， 其中o相的荧光强度标准化为0，j相的荧光强度标准化为1（图4-4）。从wt绘制的ojip曲线图中可以观察到与图4-2相似的结果， 38快菜在45的高温胁迫下k相的峰值较为明显，而在50高温胁迫下k相峰值消失（4-4）。同时

35、可以看到38快菜在40高温胁迫下p相的相对荧光值显著升高，且高于25的对照，这可能是qa电子传递速率下降所致，被这一现象在上述荧光图中也不能观察到。为了更清楚地观察标准化后j相之前的变化还可以将对照的相对荧光强度标准化为0，用其它各温度梯度的wt曲线值与对照的wt曲线值之差（wt值）重新作图（图4-5）。从wt值图中可以看出，38快菜在45至50高温胁迫下k相的峰值更为明显，同时能观察到38快菜在35时即出现一个微弱的k相，在40时k相已十分明显（4-5），这说明38快菜在35高温胁迫下oec已出现少量解离。2.4.2高温胁迫下38快菜叶片叶绿素快相荧光动力学参数的变化表1 高温胁迫下38快菜

36、叶片叶绿素快相荧光动力学参数的变化tab.1 the changes on fast chlorophy fluorescenc eparameters of leaves of 38kuaicai cabbage under high temperature stress荧光参数高温处理温度()fluorescence parameters25 30 35 40 45 50 tfm20028024050020001100f1348370361388487954f2419441441449567991f36827016996246751036f41051106810028185771021f5

37、17431807168712125511008fo273293281331428926fm19352028188216186851043fv/fm0.8590.8560.8510.7950.3750.112dv/dto0.8420.7990.8890.7683.7983.685dvg/dto0.8950.8571.0520.9928.0818.315vj0.443 0.421 0.421 0.350 0.455 0.753 vi0.8790.8670.8720.670.3230.607et0.5570.5790.5790.650.5450.247re0.1210.1330.1280.330.6

38、770.393po0.820 0.818 0.808 0.760 0.289 0.085 eo0.4570.4730.4680.4940.1580.021ro0.0990.1090.1040.2510.1960.034do0.180 0.182 0.192 0.240 0.711 0.915 sm13.7 14.9 15.7 42.5 124.7 140.4 n26.0 28.2 33.0 93.3 1042.3 687.6 kn0.517 0.493 0.531 0.618 1.460 0.959 kp2.3572.212.2391.9590.5940.089abs/rc2.32 2.32

39、2.61 2.89 28.91 57.37 tro/rc1.91.8972.1092.1958.3564.896eto/rc1.058 1.098 1.221 1.428 4.558 1.210 dio/rc0.42 0.42 0.50 0.69 20.55 52.48 rc/cso150.2 159.5 138.3 134.4 16.8 16.6 abs/cso348370361388564734tro/cso285.4 302.5 291.8 295.0 140.8 81.4 eto/cso159.0 175.2 168.8 191.8 76.8 20.1 dio/cso62.6 67.5

40、 69.2 93.0 423.2 652.6 sfi(abs)1.9722.041.7921.7120.0550.004pi(abs)24.75 26.56 22.16 20.42 0.17 0.01 pi(cso)8612.4 9828.3 8001.2 7923.7 82.2 5.1 pi(csm)47887.8 53870.0 41712.8 33042.5 115.6 5.6 df3.2093.283.0993.01700将原始荧光动力学ojip曲线进行数学解析，可以得到50多个与光合作用有关的荧光参数，本文将与高温胁迫有关的38个主要荧光参数列于表1进行具体分析。结果显示，随着高温胁

41、迫温度的上升，从暗适应后照光至到达p相的时间(tfm)不断延长（从200 ms延长至2000 ms）；在25-35的温度区间内下，除了质体醌库大小(sm)、qa周转次数(n)和反应中心密度（rc/cso）变化比较明显外，其他荧光参数变化不显著，说明质体醌和反应中心的活性对高温比较敏感。其中，sm随温度的升高逐渐增大可能是一种假象，是由于电子传递给qb时电子传递活性急剧下降，而使得到达p相的时间延长所致；随着高温胁迫程度的增加rc/cso减少则导致每个反应中心承担的光能增多，所以n增大。在40-50的高温胁迫下，绝大多数荧光参数与对照相比均发生了显著变化。fo随温度的升高急剧增大，而fm则急剧下

42、降，说明高温下大白菜的非光化学耗散增大，从而导致psii的最大光化学效率（fv/fm）降低。高温还导致100µs和300µs时的光反应中心关闭净速率（dvg/dto和 dv/dto）显著变慢，说明高温下电子传递的速率减缓。高温下j相的相对可变荧光强度（vj）不断增加，表明电子经过质体醌a（qa）时的能量耗散比率增加，用于光合作用的能量减少，而在i相的相对可变荧光强度（vi）不断减小，表明电子经过质体醌b（qb）时的能量耗散比率减少。psii光能捕获效率（po）、捕获光能用于电子传递的量子比率（eo）、psi受体侧末端电子受体的量子产额（ro）不断减少，用于热耗散的量子比率（

43、do）不断增加，则说明高温下两种大白菜的电子传递效率降低，psi的相对活性下降，同时还表现为非光化学反应速率常数（kn）增大，光化学反应的速率常数（kp）减小。在40-50的高温胁迫下还显著破坏了psii的结构，导致单位激发态面积吸收的光能(abs/cso)和热耗散的能量(dio/cso)显著增加，abs/cso增大是由于反应中心失活导致o相荧光增大产生的一种假象，是热耗散增大的表现，而在40-50极端高温下单位激发态面积捕获的能量和用于电子传递的能量（tro/cso、eto/cso）是显著下降的。总体而言，高温下单位激发态面积叶片的光合能力急剧下降，但是由于高温下反应中心密度(rc/cso)

44、显著下降，导致单个反应中心所接受的光能负担急剧增大，使得单位反应中心吸收的能量、用于还原qa的能量、热耗散的能量（abs/rc、tro/rc、dio/rc）均不断增大，这种现象会加速高温对剩余反应中心的破坏。用于电子传递的能量（eto/rc）在50的高温胁迫下出现显著下降，可能是由于反应中心在50高温下已经失活所致，所以在50的高温胁迫下38快菜的结构功能指数(sfiabs)、光合驱动力(df)和性能指数(piabs)已经几乎下降为零。3 讨论温度是影响农作物生长发育的一个重要因素，植物只有在最适宜的温度范围内生长才能发挥最佳的生长潜能。研究表明在影响植物生长发育的各种胁迫因素中，温度胁迫的影

45、响尤为明显4。本实验通过人工控温的方法，模拟自然界的胁迫温度环境，对38快菜幼苗进行短时间的高温胁迫处理，预测其对38快菜可能造成的伤害，研究分析不同高温胁迫下38快菜叶片中生理生化物质的变化规律。本文针对高温胁迫温度对38快菜光合作用等方面的影响进行了系统研究。结果显示：38快菜对高温胁迫较敏感。31 高温胁迫对38快菜生理生化功能的影响植物在高温逆境下不仅外表形态表现一系列的热害症状，而且各项生理生化指标也会发生一系列的变化。前人在对其它植物的耐高温胁迫研究中得出结论，高温胁迫下细胞膜的结构会遭到破坏，质膜透性增大，电解质大量外渗，不同品种间相对电导率的大小体现了植物耐热性的差异。本文在对

46、大白菜耐高温胁迫的研究中发现，38快菜在30的高温胁迫下其电导率明显增大。3.2 高温胁迫对38快菜光合作用的影响光合能力的强弱可间接反映植物抗逆能力的大小，净光合速率是植物光合能力强弱的重要参考指标5。本实验的研究结果表明，38快菜在30及以上的高温胁迫下净光合速率均显著降低。叶绿素快相荧光动力学是检测光合作用过程的一项重要技术，与其它测定逆境胁迫对植物影响程度的方法相比，具有方便、快捷、准确、及时等优点6。本文用叶绿素快相荧光动力学技术检测高温胁迫对两种大白菜光合作用的影响，分析结果如下：在用生理生化指标未能充分检测出38快菜在热胁迫下的受伤害程度时，叶绿素快相荧光动力学曲线、参数的变化与

47、对照相比已有明显差异，且能及时、准确的判定大白菜的受伤机理。高温胁迫对38快菜的影响主要集中在k相、j相和p相。在45至50的高温胁迫下38快菜的ojip曲线上出现明显的k相，在50的高温胁迫下38快菜的k相几乎成一条斜线，说明在50的高温胁迫下38快菜散失生理活性，耐热性较差。 当ps供体侧受到高温胁迫时，在极短的时间内（在j相之前）叶绿素荧光产量就迅速上升，出现k相，多相荧光曲线o-j-i-p变为o-k-j-i-p甚至出现更多的拐点7-9。k相的出现表明oec已受到伤害，通过比较k相荧光强度的大小，能够计算出oec受伤害的程度。在40的高温胁迫下38快菜的j相荧光强度信号显著降低。j相表示

48、qa的电子传递过程和效率，在光合电子传递链中qa属中枢电子传递结构，发挥重要的作用，j相的降低说明电子传递过程中耗散的能量增加，用于光合作用的能量减少，实验中j相的降低说明高温胁迫下电子传递效率的降低影响了光合作用的进行。随着胁迫温度的升高38快菜p相的荧光强度逐渐降低，说明高温胁迫降低了大白菜的光能利用率。从荧光参数的变化结果上，能更加量化地说明高温胁迫对38快菜光合作用的影响程度。38快菜在高温胁迫下，荧光参数中tfm、sm、n和rc/cso变化较明显，说明质体醌和反应中心的活性对高温较敏感。文献表明，fv/fm的降低是光合效率降低的主要指标，高温胁迫可以使ps的光能利用率降低10。本实验

49、中40的高温胁迫下fv/fm的数值明显降低，说明在40的高温胁迫下光合效率显著降低。综上所述，从叶绿素荧光动力学上看，高温胁迫下光合效率的降低主要是因为光合作用结构中oec遭到了破坏，其次是j相的电子传递效率降低，以及rc/cso降低所致，这三方面的影响导致了光合作用效率的降低。综上所述，当大白菜在外观形态上表现出严重的温度胁迫症状时，其体内的生理生化物质早已发生不可逆的变化，这些形态症状只不过是生理生化过程改变的结果，相比繁琐的生理生化指标的检测方式，叶绿素荧光动力学技术能更简单、及时、灵敏的测定大白菜在温度胁迫下的受害程度。4结论温度胁迫是影响大白菜生长发育的一个非常重要的因素，高温胁迫环

50、境不利于大白菜的生长。生理生化方面的实验结果显示，38快菜的质膜透性随胁迫温度的升高呈不断上升的变化趋势。光合作用是受外界环境变化影响最敏感的生理过程，净光合速率是反应叶片光合功能强弱的重要指标。净光合速率测定结果显示，高温胁迫下随着温度梯度的逐渐升高，38快菜的净光合速率降低的幅度较大，说明大白菜的光合作用受高温胁迫的影响非常明显，因此可以将净光合速率的变化情况作为判断大白菜能否耐受高温胁迫的一项生理指标。叶绿素荧光动力学技术能够更为准确、灵敏地检测高温胁迫对大白菜光合作用的影响过程。高温胁迫对大白菜荧光曲线的影响主要表现在，40及以上高温胁迫下j相和p相随温度的升高而显著降低，45、50的

51、高温下oec遭到破坏，出现明显的k相，说明j相和p相的变化对高温胁迫的影响更为敏感。在叶绿素的荧光动力学参数中tfm、sm、n三项荧光参数随胁迫温度的升高而逐渐增大，rc/cso随胁迫温度的升高而逐渐降低，上述四项荧光参数对高温胁迫非常敏感，可以将其作为判断大白菜耐热程度的参考指标。参考文献1 sonal photosynthesis: response to high temperature stress, journal of photochemistry & photobiology, b: biology, 20142 张福存， 张 波等高温胁迫对设施番茄光合作用特性的影响，中

52、国农学通报，2011, 27 (28): 211-2163 张其德·测定叶绿素的几种方法·植物学报，1985, 3（5）：60-644 马晓娣，彭惠茹，汪矛，作物耐热性的评价.植物学通报，2004, 21 (04): 411-4185 krause g.h. and weis e. chlorophyll fluorescence and photosynthesis: the basis. annual review of plant physiology and plant molecular biology 1991, 42: 313-349.6 alexandrin

53、a s，govindjii.o the relation between the kautsky effect（chlorophy a florescence induction）and photosystem ：basics and applications of the ojip fluorescence transient.journal of photochemistry and photobiology b：biology, 2011, 104 (1-2): 236-2577 strivastava a, strasser rj (1996). stress and stress management of land plants during a regular day. j plant physiol, 148: 445-4558 srivastava a, guissé b, greppin h, strasser rj (1997). regulation of antenna structure and electron transport in ps of pisum sativum under elevated temperature probed by