外源钙缓解花生亚低磷光合障碍的机制

【目的】亚低磷胁迫是制约我国花生优质高产的一个重要因素,而外源钙可有效改善中低产田花生的生长发育和产量。为此,研究了外源钙缓解花生亚低磷光合障碍的机制。【方法】以我国东北花生主栽品种之一‘辽宁白沙’为试验材料,以Hoagland营养液为基础,在人工气候室内进行了砂培试验。花生幼苗催芽两周后进行处理,共设4个处理:1) CK,正常磷营养液(P 1 mmol/L)+喷清水对照;2)–P,亚低磷胁迫(P 0.5mmol/L)+喷清水;3)–P+Ca,亚低磷胁迫+叶面喷施CaCl_(2) 15 mmol/L;4)–P+TFP,亚低磷胁迫+钙调蛋白CaM抑制剂—三氟啦嗪(trifluoperazine,TFP)。处理后第9天,测定花生功能叶片气体交换、光系统活性;第10天,取样分析幼苗生长状况和类囊体膜完整性。【结果】亚低磷胁迫显著降低了花生的干物质积累、总叶面积和相对叶绿素含量,降低了花生叶片净光合速率P n、蒸腾速率Tr和气孔导度Gs;亚低磷胁迫显著降低了花生叶片PSⅡ实际量子产量Y(Ⅱ)、PSⅠ实际量子产量Y(Ⅰ)。与–P处理相比,–P+Ca处理显著提升了花生植株干物质积累和总叶面积,分别提高了26.7%和31.9%;改善了花生叶片的光合作用水平,显著提高了叶片净光合速率和气孔导度;外源钙提高了Y(Ⅰ)、Y(Ⅱ),明显缓解了亚低磷诱导的花生叶片Y(Ⅰ)和Y(Ⅱ)下降,提升了PQ库大小和环式电子传递,显著提高了类囊体ATP合酶活性,降低了类囊体的?pH,缓解了类囊体腔酸化。与–P处理相比,–P+TFP处理加剧了花生类囊体膜的损伤,并进一步降低了环式电子传递速率和ATP合酶活性。【结论】亚低磷胁迫显著限制花生的生长发育,降低了ATP合酶活性,造成了花生光抑制。外源钙能有效缓解亚低磷胁迫诱导的花生植株干物质积累、叶面积和相对叶绿素含量下降,并缓解亚低磷胁迫对光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的抑制,而花生钙调蛋白(Ca^(2+)-modulin)作为钙离子(Ca^(2+))的受体,在外源钙缓解花生亚低磷光合障碍的营养信号转导中起到重要作用。