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不同呈色类型的桃叶色变化生理机制与光合特性研究

作　者: 谢智华
导　师: 姜卫兵
学　校: 南京农业大学
专　业: 果树学
关键词: 红叶桃早熟桃花色素苷叶色生理机制光合特性叶绿素荧光
分类号: S662.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

红叶桃春季新叶初发时叶色红艳,在夏季高温下会出现“返青”现象,且随着叶龄的增加,基部叶片叶色逐渐由暗红转绿,花色素苷含量下降。与之相反,许多早熟桃品种为夏秋季红叶型,果实采收前叶色浓绿,夏季果实采收后从新稍基部叶片开始出现花色素苷的大量积累,叶片从叶柄、主脉开始并沿叶脉逐渐变为紫红色,叶色变化极为丰富,其特殊的呈色期在园林中有开发应用前景,也对丰富彩叶植物呈色机理和光合特性研究具有重要的理论价值和现实意义。本研究以‘筑波5号,、’Rutgers Redleaf两个红叶桃品种以及‘早美’、‘春蕾’两个典型的夏季叶片转红的早熟桃品种为试材,绿叶桃(‘红花碧桃’)为对照,对其生长季(6-10月)叶片色素含量、可溶性糖和淀粉含量、花色素苷合成相关酶活性等生理指标、光合特性和叶绿素荧光参数的变化进行比较分析,探索了不同呈色类型的桃叶色变化相关生理机制和光合荧光特性的差异及其与环境因子的相关性。1、不同呈色类型的桃的叶色季节变化及相关生理机制比较红叶桃叶片花色素苷含量呈明显的双峰曲线,7月初和9月中旬叶片花色素苷含量达到峰值,叶色最红；8月中旬出现明显低谷,有较明显的夏季返青现象。试验期间红叶桃叶片可溶性糖和淀粉含量与绿叶桃差异均不显著；叶片花色素苷含量和叶色与叶片总糖含量、CHI活性显著正相关,与各环境因子以及PAL活性相关性均不明显。红叶桃叶片夏季返青一方面是由于夏季高温导致的花色素苷迅速降解,但更主要的原因可能是叶片CHI和DFR活性缺乏导致的花色素苷合成受阻。早熟桃在6月中旬果实采收后叶片中花色素苷开始大量合成和积累,叶色逐渐由绿转红,Ant/Chl在8月中旬左右达到一个较稳定的水平,由于其叶片中始终含有较高含量的叶绿素,因而最终呈现暗紫色。其叶片可溶性糖含量在春夏季与红叶桃无显著差异,秋季显著低于红叶桃和绿叶桃。叶片花色素苷含量和叶色变化与光强、CHI活性显著正相关,早熟桃和红叶桃的DFR活性与叶片花色素苷含量变化趋势一致,且与叶色均显著正相关。整个试验过程中绿叶桃叶片中花色素苷含量始终维持在极低水平。2、不同呈色类型的桃的光合荧光特性比较试验期间早熟桃和绿叶桃的净光合积累和水分利用效率差异均不显著,红叶桃的表观量子效率,羧化效率显著低于早熟桃和绿叶桃,因而其光合能力较弱。随着温度光强的上升,早熟桃的Gs值、F0值、NPQ值下降,但仍保持较高的Fv/Fm值、ΦPSII值和qP值,因此在春夏季能保持较高的能量捕捉、转化效率和电子传递速率；红叶桃的净光合速率受叶片花色素苷含量影响较大,夏季高温强光下,其Fv/Fm值、ΦPSII值、ETR值均显著下降,NPQ值、Gs值上升,开放的PSⅡ反应中心的能量捕捉显著下降。秋季早熟桃叶片天线色素降解较快,羧化效率显著下降,三者差距不断减小夏末早熟桃净光合速率下降较快可能与其叶片衰老导致的天线色素降解和羧化酶活性降低有关。3、早熟桃夏季叶片转红的相关生理机制早熟桃夏季叶色转红的原因是叶片中大量花色素苷积累。‘早美’叶片转色开始较早,花色素苷增长速度最快,叶片CHI和DFR活性在7月初已经有明显的上升,‘春蕾’叶片花色素苷含量上升稍晚,CHI活性上升也比‘早美’稍慢。试验期间早熟桃DFR活性显著高于‘红花碧桃’且与叶片花色素苷含量显著正相关。PAL和CHI活性在叶色转红之后与叶片花色素苷含量显著正相关,试验初期‘早美’、‘春蕾’叶片可溶性糖与花色素苷含量显著正相关,之后相关性不显著。且试验期间两者叶片可溶性糖与淀粉含量均低于‘红花碧桃’。因此叶片糖分含量可能并不是早熟桃叶色转变的关键因素。4、早熟桃夏季叶片转红对光合荧光特性的影响对叶片色素含量、净光合速率(Pn)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSII)、表观电子传递速率(ETR)和光合功能的相对限制(L(PFD))的分析表明：早熟桃叶片色素组成的变化会显著影响其光合荧光特性。叶色转红后,‘早美’和‘春蕾’的Pn日均值、Fv/Fm值、中PSII值均上升,无显著光抑制,而‘红花碧桃’的ETR、 Fv/Fm和中PSII值均显著下降,7月光合明显受抑制。叶色转红程度较深的‘早美’L(PFD)值最小,在夏季高温强光下表现优于‘春蕾’和‘红花碧桃’。淬灭分析表明：叶片花色素苷的积累能在短时间内增加PSⅡ天线色素吸收的光能用于光化学反应的份额(P)与用于反应中心热耗散的相对份额(D)。‘早美’、‘春蕾’转红后的叶片光化学淬灭系数(qP)均显著高于‘红花碧桃’,PSⅡ光化学效率较高,然而,其早熟桃的光化学淬灭系数(NPQ)迅速下降,耗散过剩激发能的能力显著低于绿叶对照。

全文目录

目录  4-7
摘要  7-9
ABSTRACT  9-13
縮略语  13-14
引言  14-15
第一部分文献综述  15-29
  1 叶片花色素苷的化学组成与生物合成  15-18
    1.1 花色素苷的基本结构和分类  15
    1.2 花色素苷的生物合成及关键酶  15-18
  2 叶片花色素苷对植物光合作用的影响  18-22
    2.1 叶片花色素苷对光合机构的保护  18-21
    2.2 叶片花色素苷对光合能力的影响  21-22
  3 展望  22-23
  参考文献  23-29
第二部分研究报告  29-79
  第一章不同呈色类型的桃叶色变化及相关生理机制研究  29-45
    摘要  29-30
    1 材料与方法  30-32
      1.1 材料  30
      1.2 方法  30-32
      1.3 数据处理  32
    2 结果与分析  32-40
      2.1 不同呈色类型的桃叶片色素含量与叶色的变化  32-36
      2.2 不同呈色类型的桃叶片花色素苷含量及叶色变化的影响因素分析  36-39
      2.3 相关性分析  39-40
    3 结论  40-43
    参考文献  43-45
  第二章不同呈色类型的桃不同季节光合、荧光特性比较  45-61
    摘要  45-46
    1 材料与方法  46-47
      1.1 材料  46
      1.2 方法  46-47
      1.3 数据分析  47
    2 结果与分析  47-55
      2.1 叶片色素含量比较  47-49
      2.2 不同呈色类型的桃光合特性的比较  49-51
      2.3 不同呈色类型的桃叶绿素荧光特性的季节变化  51-55
    3 讨论  55-58
      3.1 不同呈色类型的桃不同季节光合能力的比较  55-56
      3.2 不同呈色类型的桃不同季节光合生理特征的比较  56
      3.3 不同呈色类型的桃叶绿素荧光参数的比较  56-58
    参考文献  58-61
  第三章早熟桃夏季红叶现象的生理机制研究  61-71
    摘要  61
    1 材料与方法  61-62
      1.1 试验材料  61-62
      1.2 试验方法  62
      1.3 数据分析  62
    2 结果与分析  62-66
      2.1 试验期间环境因子  62-63
      2.2 叶片色素含量的变化  63-64
      2.3 叶片可溶性糖和淀粉含量变化  64-65
      2.4 叶片花色素苷合成相关酶活性变化  65-66
    3 讨论  66-68
    参考文献  68-71
  第四章早熟桃夏季叶色转红过程中的光化学响应特征  71-79
    摘要  71-72
    1 材料与方法  72-73
      1.1 试验材料  72
      1.2 试验方法  72-73
      1.3 数据分析  73
    2 结果与分析  73-75
      2.1 叶片色素含量的变化  73
      2.2 试验期间的环境因子  73
      2.3 早熟桃叶片转色期的光合特性  73-75
    3 讨论  75-77
    参考文献  77-79
第三部分全文结论与主要创新点  79-81
  一、主要结论  79-80
  二、主要创新点  80-81
致谢  81-83
附录  83

不同呈色类型的桃叶色变化生理机制与光合特性研究

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