全 文 ：园 艺 学 报
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温对平 邑甜茶幼苗生物发光与能量代谢的影响
颖’ , 杨洪强’,
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高国
山东农业大学园艺科学与工程学院
,
山东泰安 作物生物学国家重点实验室 , 山东泰安
摘 要 以平邑甜茶 叩 , , , ,群 〕当年实生苗为材料 , 研究
了高温胁迫对幼苗生物发光的影响以及 含量
、
总呼吸速率
、
抗氰呼吸速率等的变化。 结果表明 , 高温
胁迫初期 , 平邑甜茶幼苗叶片超弱发光和荧光强度均下降 , 但随着高温胁迫时间的延长 , 两者均逐渐回升 ,
并在 时基本恢复到对照水平 但叶片磷光强度在高温胁迫的 内一直逐渐升高 高温胁迫下 , 叶片
的总呼吸速率降低 , 抗氰呼吸速率升高 , 同时
、
生成量也明显降低 , 显示高温胁迫下平邑甜茶叶片的生
物发光与呼吸途径和能量代谢的改变密切相关
、
关键词 平邑甜茶 高温 生物发光 抗氰呼吸
中图分类号 文献标识码 文章编号 一 刁
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高温现象在温室栽培 如设施育苗 以及大田生产中时常出现 。 本研究通过分析高温处理下平
邑甜茶实生苗叶片荧光
、
磷光和超弱发光强度变化 , 以及呼吸速率和 含量的变化 , 拟探讨高温
胁迫下湖北海棠的生理 与生物物理反应 , 初步揭示高温与湖北海棠生物发光和能量代谢的关系。
材料与方法
以湖北海棠的一个变种平邑甜茶 、 即 , 尸 群 的当年
收稿 日期 一 一 修回 日期 一 一
基金项 目 国家自然科学基金项 目 山东省优秀中青年科学家奖励基金项 目 印
通讯作者 。、 〔 一 、。 , 。。
园 艺 学 报 卷
实生苗为研究对象。 选均匀饱满的种子 , 消毒
、
洗净
、 浸种
, ℃层积 , 待种子刚发芽时播
于育苗钵中。 基质为草炭土 珍珠岩 蛙石 二 体积比 , 室内培养 〕 当实生苗长至 一 片真叶
时放人光照为 , 相对湿度为 的光照培养箱中 , ℃ 下分别处理
、 、 、 和 ,
以 ℃ 为对照 , 各重复 次。
叶片超弱发光 , 强度测定参照张新华等 的方法 。
含量测定参照王维光和顾俭本 的方法
采用 日立 荧光仪测定叶片荧光强度 , 激发光 波长
, 发射光 波长 一
, 缝宽 刀 为 , ,
, 扫描速度
· 一 ’ , 扫描间隔 为 一
采用 日立 荧光仪测定叶片磷光强度 波长 , 波长 一 。 , 缝宽
为 。 , 扫描速度
· 。 一‘ , 扫描间隔 为 巧
叶片呼吸速率参照 和 的方法利用 一 氧电极测定 。 所用缓冲液为
· 一 ’ 的磷酸缓冲液 测定温度 ℃
结果与分析
高温对平邑甜茶幼苗叶片超弱发光强度的影响
由图 可以看出 , 高温胁迫
, 叶片的超弱发光 强度迅速降低 , 这可能是平邑甜茶叶
片对环境变化的应激反应 。 随着胁迫时间的延长 , 强度逐渐回升 , 胁迫 一 时已基本恢复
到对照水平 。 从 看 , 经过 的代谢调整
, 平邑甜茶已逐渐适应 ℃ 的高温胁迫
高温对平邑甜茶幼苗叶片荧光强度的影响
由图 可知 , 高温胁迫 内 , 叶片荧光强度变化不大 , 随着胁迫时间延长 , 荧光强度逐渐降
低 , 至胁迫 降至最低 , 但随后的 内逐渐升高 , 至胁迫 时基本恢复到对照水平。 叶片荧
光与光合作用中的电子传递和光合磷酸化有密切关系 , 荧光强度的恢复 , 表明经过 的高温 “ 锻
炼” , 平邑甜茶叶片的光合机构已逐渐适应 ℃ 的高温环境 。
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图 高温对幼苗叶片超弱发光的影响 图 高温对幼苗叶片荧光强度的影响
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高温对平邑甜茶幼苗叶片磷光强度的影响
由图 可看出 , 高温胁迫可使平邑甜茶幼苗叶片磷光强度逐渐升高。 在 内 , 随着胁迫时间
的延长 , 磷光强度逐渐升高 , 这可能与高温会导致叶片内更多的电子发生能级跃迁有关。
高温对平 邑甜茶幼苗叶片呼吸速率的影响
不论荧光
、
磷光还是超弱发光都以特定的光子呈现 , 而光子的产生是电子能级改变造成的 , 呼吸
期 国 颖等 高温对平邑甜茶幼苗生物发光与能量代谢的影响
过程中有活跃的电子传递 , 为此 , 本研究中同时检测了高温胁迫下平邑甜茶叶片呼吸速率的变化
图 , 图 。
图 显示 , 高温胁迫 内 , 叶片总呼吸速率变化不大 , 但随着胁迫时间的延长逐渐降低 , 至胁
迫 时达到最低 尽管随后的 内有所回升 , 但仍明显低于对照。
对照
高温胁迫 一〕。
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图 高温对幼苗叶片磷光强度的影响
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图 高温对幼苗叶片总呼吸速率的影响
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正常情况下 , 平邑甜茶叶片抗氰呼吸速率非常低 ,
提高 , 后有所回落 , 但仍明显高于对照 图 ,
等 , , 高温同样会诱导抗氰呼吸。
高温对平邑甜茶幼苗叶片 含量的影响
高温下呼吸速率的改变必然涉及能量代谢的变化 ,
出 , 高温胁迫下平邑甜茶叶片 含量降低 。
而在高温胁迫第 时 , 抗氰呼吸速率迅速
这说明不仅低温可以诱导抗氰呼吸 周功克
是生物体的能量携带者。 由图 可以看
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高温胁迫 、
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处理时间 。
图 高温对平邑甜茶叶片抗氰呼吸速率的影响
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高温对平邑甜茶叶片 含量的影响
们随
讨论
植物 是与植物能量代谢相联系的低水平光子辐射 王维光和韩俊英 , 。 呼吸作用可
将贮藏在代谢底物中的化学能转化为其他形式的能量 , 如热能
、 光能等。 正常情况下 , 呼吸作用主要
将底物中的化学能转储到 中 , 但高温胁迫时 , 平邑甜茶叶片的总呼吸速率迅速降低 图 , 降
低的结果是 生成量的下降 图 同时高温下平邑甜茶叶片启动了抗氰呼吸途径 , 而通过抗氰
呼吸途径生成的 量较少 , 多余的能量将以热能或光能等的形式释放 。 但事实上 , 除了磷光在高
园 艺 学 报 卷
温下增强外 图 , 叶片荧光强度和 值均降低 图 , 图 。
植物在正常的环境条件下 , 呼吸是以细胞色素途径为主 , 能量以 的形式储存在细胞内 当
受到逆境胁迫如高温胁迫时 , 影响了呼吸酶的活性 潘瑞炽和董愚得 , , 正常的呼吸代谢受到
干扰 , 活性氧大量积累 , 而活性氧可以诱导抗氰呼吸 , , 为了维持呼
吸代谢的平衡 , 抗氰呼吸速率升高 , 而抗氰呼吸途径扮演着 “ 能量溢出” 的角色 吴强 等 , ,
合成量降低 , 化学能转化为热能 , 植物体内的光子也由于外界能量的刺激而发生能级跃迁 , 并释
放能量
,
从而导致植物的发光强度发生变化。
高温逆境不仅影响光合电子传递
、
光合磷酸化等过程 , 同时引发光合机构的损伤 , 会导致
反应中心失活
, , 从而使叶片的荧光强度降低 值的降低也可能是叶片内部
受到损伤造成的
,
但更深人原因值得进一步探讨 。 此外 , 高温胁迫虽然会使幼苗叶片的荧光和
强度降低 , 但处理 时它们都基本恢复到对照水平 图 , 图 , 说明经过 的 “ 锻炼” , 平
邑甜茶汗卜片已开始对 ℃ 的环境趋向适应。
磷光是一些处于激发三重态的有机分子发生辐射跃迁而下降到基态时产生的 , 通常情况下 , 组成
蛋白质的氨基酸可以产生磷光发射 魏玉霞和董川 , 。 高温胁迫下 , 平邑甜茶幼苗叶片内的蛋
白质受到外源能量的 “ 刺激”
,
体内的氨基酸分子会发生大量的能级跃迁 , 因此 , 叶片的磷光强度也
会相应增加 。
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潘瑞炽 董愚得 植物生理学 北京 人民教育出版社
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片中提取 方法的比较 植物生理学通讯
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王维光
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韩俊英 生物超弱发光机制及其检测方法研究进展 广东工业大学学报
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董 川 磷光分析在生命科学中的应用新进展 生命的化学
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张立新 梁厚果 环境胁迫与植物抗氰呼吸 西北植物学报 , 】 一 住
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张 伟 杏花开放过程中超弱发光和 及活性氧含量的变化 植物生理与分子生物学报
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