低温下紫花苜蓿叶片的光破坏防御作用

低温是影响植物正常生长发育的重要环境因素。本研究以‘新牧4号’紫花苜蓿(Medicago sativa L.‘Xinmu No.4’)和‘甘农5号’紫花苜蓿(Medicago sativa L.‘Gannong No.5’)为试验材料,探究低温下紫花苜蓿叶片光破坏防御作用的变化。结果表明,低温下紫花苜蓿叶片的光合速率、最大光化学效率(Fv/Fm)及核心蛋白下降;低温下非光化学淬灭系数(NPQ)降低,环式电子传递(CEF)上调,使用NPQ抑制剂后Fv/Fm显著下降;低温下交替氧化酶(AOX)呼吸速率以及蛋白含量降低,但AOX呼吸的占比升高,AOX抑制剂和光呼吸抑制剂的施用均加重Fv/Fm的下降;低温下超氧阴离子、过氧化氢和丙二醛含量上升,抗坏血酸酶(APX)活性上升。低温下NPQ被抑制,CEF的上调弥补了NPQ作用的下降从而保护叶片减少光破坏;AOX增加电子分流从而维持光呼吸正常运作;低温下活性氧的清除主要依靠APX,但仍有大量活性氧产生使光系统受到损伤,引起光抑制。

低温和干旱双重胁迫对紫花苜蓿叶片光系统Ⅱ的影响

新疆紫花苜蓿(Medicago sativa L.)在返青期常遭受低温和干旱双重胁迫。本研究以新疆主栽品种‘新牧4号’为材料,研究低温和干旱双重胁迫对苜蓿叶片光系统II(PSII)的影响。以商业种‘WL525HQ’为对照,进一步分析双重胁迫对不同低温抗性的苜蓿PSII具体的影响位点。结果表明:低温下PSII最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ET O/RC)显著降低,OJIP曲线中J点荧光上升,表明低温导致PSII活性下降是由于受体侧和反应中心受损;干旱导致F_(v)/F_(m)显著降低,OJIP曲线中J,K,L点荧光上升且重度干旱导致单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、单位反应中心捕获的用于还原Q A的能量(TR O/RC)、单位反应中心耗散掉的能量(DI O/RC)增加,表明干旱导致PSII活性下降是由于PSII供/受体侧、复合体受损及重度干旱PSII反应中心受损;双重胁迫诱导产生的顺-3-乙烯醇可缓解单一胁迫对PSII的伤害程度;在秋眠级较低的‘新牧4号’中,双重胁迫可缓解干旱对PSII供体侧的伤害,在‘WL525HQ’中,双重胁迫可缓解低温对PSII反应中心及受体侧的伤害,同时缓解干旱对PSII供体侧、反应中心的伤害。