莴笋叶片低温下积累花青素对光合作用的影响

【目的】探讨冬季低温环境下莴笋叶片花青素积累对光合作用的影响及作用机理,以期为莴笋栽培和品种选育提供参考依据。【方法】分别于常温季(10月中旬)、冬季低温初期(11月底—12月初)、中期(翌年1月中旬)和末期(翌年2月上旬)在广西大学试验基地活体监测莴笋叶片叶绿素荧光和光合气体交换特性,采用分光光度法测定过氧化氢(H_2O_2)浓度、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和花青素含量。【结果】与常温季相比,低温初期叶片凌晨最大光化学效率值(Fv/Fm)略降,基底荧光(Fo)略增,相对电子传递速率(ETR)下降8.9%,光化学耗散(qP)、光化学途径能耗效率占比[Y(Ⅱ)]和稳态净光合速率(Pn)略降,最大净光合速率(Pmax)则下降3.59μmol/(m~2·s);SOD和POD活性分别增加5倍和1倍,CAT活性降低31%;H_2O_2和花青素含量分别增加81%和9倍。到低温中期时,Fv/Fm升至0.85,Fo、ETR、Y(II)、Pn和Pmax回升至略高于常温季水平;SOD和CAT活性较初期增加1倍;H_2O_2含量略降,花青素含量增至初期的7倍。末期天气转暖时,Fv/Fm降至0.77,Fo上升到接近0.10的峰值,组成型能量耗散率[Y(NO)]占比高达34%,ETR、Pn和Pmax比中期分别降低22%、28%和33%;尽管SOD、POD和CAT活性在中期的基础上分别增加178%、28%和36%,而H_2O_2含量依然剧增1.36倍;花青素含量上翻了3倍。相关分析的结果表明,花青素含量、SOD活性和H_2O_2含量两两间呈显著正相关(P<0.05),而花青素、H_2O_2含量和光合速率之间相关性均不显著(P>0.05),光合速率是多因素综合作用的结果。【结论】与单独低温作用相比,低温和强光共同作用下莴笋叶片合成更多花青素,通过增加叶片温度、调节叶片能量平衡及与抗氧化系统共同作用等方式起光保护作用,为低温下光合机构功能维持及良性运转提供支撑。