补光对黄瓜幼苗叶片呼吸相关酶的影响.pdf

贵州农业科学 收稿日期 基金项目 贵州省基础研究计划项目 光伏 补光对蔬菜幼苗生长代谢的影响机理研究 黔科合基础 贵州省蔬菜现代农 业产业技术体系 贵州省农业科学院项目 蔬菜种质资源的搜集 创新及利用 黔农科院种质资源 作者简介 李晓慧 女 助理研究员 硕士 从事蔬菜育种与栽培技术等研究 通讯作者 马 超 男 副研究员 博士 从事蔬菜育种与栽培技术等研究 补光对黄瓜幼苗叶片呼吸相关酶的影响 李晓慧 班甜甜 马 超 王青青 杨 航 吕金丽 贵州省农业科学院 园艺研究所 贵州 贵阳 贵州省农业科学院 生物技术研究所 贵州 贵阳 六盘水市农业科学研究院 贵州 六盘水 摘要 目的 探明补光对黄瓜幼苗叶片呼吸相关酶的影响 为弱光环境下培育黄瓜壮苗提供理论依据 方法 以黄瓜品种津研四号为试材 在温室大棚内采用随机单因素试验方法研究 不同补光时长 和 黄瓜幼苗叶片糖酵解途径相关酶 三羧酸循环途径和磷酸戊糖途径相 关酶的变化 结果 补光后能显著降低黄瓜幼苗叶片磷酸果糖激酶 和磷酸烯醇式丙酮酸羧化 酶 的活性 均以 处理较 下降最大 分别下降 和 补光后显著改变琥珀 酸脱氢酶 磷酸葡萄糖脱氢酶 和 磷酸葡萄糖酸脱氢酶 的活性 均以 处理较 显著提高 分别提高 和 其余处理显著低于 分别降低 和 结论 补光时长为 时黄瓜幼苗生长较好 关键词 补光 黄瓜 呼吸代谢 中图分类号 文献标识码 文章编号 引言 研究意义 光照是植物生长的基础要 素 是影响形态建成的关键因子 前人研 究进展 目前 针对弱光照对植物的影响已 有较多的研究 普遍认为 补光是目前 较佳的补光措施 贵州多寡日照 早春 时多阴雨天 且育苗常在温棚内进行 温棚 的棚膜及钢架结构等可造成一定的消光影 响 致使光照更加不足 因此 早春培育壮 苗需进行 补光 研究认为 红蓝 组合光补光效果显著 研究切入点 植 物通过呼吸作用分解有机物 释放能量 满 足生物的基本生命活动 是影响物质积累的 基础 目前对 补光的研究较多 但 大多集中在对植物形态特征及物质积累影 响方面 对呼吸作用影响的研究甚少 拟 解决的关键问题 鉴于此 以黄瓜品种津研 四号为试材 在温室大棚内采用单因素试验 方法探索 补光 红蓝组合 对黄瓜 幼苗叶片呼吸过程相关酶的影响 以期为弱 光环境下培育黄瓜壮苗提供理论依据 材料与方法 材料 植物 供试植物为黄瓜幼苗 品种为 津研四号 市购 仪器设备 灯带 功率 为 红光 波长 蓝 光 波长 红光 蓝光 花盆规格 口径 高 方法 育苗 种子催芽后播种在 孔的育 苗穴盘中 片子叶展开后挑选生长一致的 植株移栽至 的花盆中 放于装有 灯带的培养架上 幼苗顶端距 灯 带 试验设计 在设施大棚自然光照条 件下进行 补光试验 根据光照时间设 个处理 即对照 光照处理 指 标 测 定 分 别 参 照 等 的方法测定黄瓜幼苗叶片中的磷酸 果糖激酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 琥珀酸脱氢酶 磷酸葡萄 糖脱氢酶 和 磷酸葡萄糖酸脱 氢酶 活性 数据统计与分析 用 进行数据整理 用 进行差异显著性分析和相关性分析 结果与分析 不同时长 补光处理黄瓜叶片呼 吸过程糖酵解途径的相关酶活性 由图 可知 补光可显著降低磷酸 果糖激酶 和磷酸烯醇式丙酮酸羧化 酶 的活性 各处理 和 活 性均为 且以 的 补光处理 的活性下降最大 活性 不同时长 补光处理 黄 瓜 叶 片 的 活 性 以 最 高 为 显 著 高 于 其 余 处理 较 和 分别高 和 其 次 为 显著高于除 外 的 其 余 处 理 活 性 最 低 为 显 著 低 于 各 处 理 分 别 较 及 低 和 活性 不同时长 补光处 理黄瓜叶片的 活性为 其 中 最 高 为 显 著 高 于 其 余 处理 和 分别较 低 和 其次 为 显著高于除 外的其余处理 的活性最低 显著低于各 处理 分别较 和 低 和 注 不同小写字母表示差异显著 下同 图 不同时长 补光处理黄瓜叶片呼吸糖酵解过程相关酶的活性 贵 州 农 业 科 学 不同时长 补光处理黄瓜叶片三羧 酸循环过程琥珀酸脱氢酶的活性 由图 可知 补光处理可显著改变 琥珀酸脱氢酶 的活性 各处理 活 性随处理时长增加呈先增后降再增再降趋 势 即 其中 为 显 著 高 于 其 余 处理 分别较 和 提高 和 其 次 为 较 高 但二者差异不显著 二者均 显著高于 和 和 差异不显著 但均 低于 分别较 低 和 表明 一 定 时 长 的 补 光 可 显 著 提 高 活性 但超过一定时长则可降低 活性 以 的 补光处理 对 活性提高效果最佳 图 不同时长 补光处理黄瓜叶片琥珀酸脱氢酶的活性 不同时长 补光处理黄瓜叶片磷酸 戊糖途径相关酶的活性 由图 看出 不同时长 补光处理能 够显著改变黄瓜叶片 磷酸葡萄糖脱氢酶 和 磷酸葡萄糖酸脱氢酶 的活性 活性 补光处理可显 著改变 活性 各处理 活 性随处理时长增加呈先增后降再增趋势 即 其中 最高 为 显著高于 及其 他处理 较 提高 和 显 著 低 于 分 别 较 低 和 表明 一定时长的 补光能够提高黄瓜叶片的 活性 但 是超过一定时长则会降低 活性 以 对 活性的影响最大 的活性 补光处理可 显著改变 活性 各处理 活 性随处理时长增加呈先增后降再增趋势 即 其 中 最 高 为 显 著 高 于 对 照 和其他处理 较 提高 和 显著低于 分别较 低 和 表明 一定时长的 补光能够提高黄瓜叶片的 活性 但 是超过一定时长则会降低 活性 以 的 补光处理 对 活 性的影响最大 图 不同时长 补光黄瓜叶片 磷酸葡萄糖脱氢酶和 磷酸葡萄糖酸脱氢酶的酶活性 讨论 植物的呼吸代谢途径有多条 最普遍的 是糖酵解 三羧酸循环和磷酸戊糖等三大途 径 其中 糖酵解是无氧呼吸和有氧呼吸的 共同途径 其主要功能是将葡萄糖逐步分解 生成丙酮酸 己糖激酶 丙酮酸激酶和磷酸果 糖激酶是该途径的 个关键限速酶 赵 晋锋等 研究认为 光照强度严重影响谷子 基因的表达 拔节期弱光可诱导 个 基因的表达 而在拔节期中等强 度光照以及抽穗期和灌浆期的中等光照和弱 期 李晓慧 等 补光对黄瓜幼苗叶片呼吸相关酶的影响 光照下表达量均急剧降低 林小苹等 研 究发现 不同光质条件下铁皮石斛的 变化为白光 红光 蓝光 绿光 该研究 补光主要是补充红光和蓝光 所以 和 的反应降低 与前人研究一致 三 羧酸循环是糖 脂肪和蛋白质三大物质的共 同氧化途径 对植物维持生命活动所需的主 要能量来源具有重要作用 其中 琥珀酸脱氢 酶 是该途径的关键酶 磷酸戊糖途径 的主要作用是产生供还原性生物合成需要的 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 以及 可供核酸代谢的磷酸戊糖 有些中间产物还 可参与氨基酸和脂肪酸合成等 在植物体内 有着不可或缺的重要作用 参与植物多种代 谢途径及逆境信号应答过程 其中 磷 酸葡萄糖脱氢酶 和 磷酸葡萄糖 酸脱氢酶 是该途径的 个重要限 制酶 林元震等 研究认为 的超 表达能提高植株 酶活性 进而提高 保护酶活性与光合能力 从而增强植株抵御 逆境的能力 以上 个呼吸代谢途径之间彼 此密切关联 若其他途径受限时 另一条途径 则会代替 与该研究结果一致 结论 补光条件下 磷酸果糖激酶 和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 活性均 显著降低 的 补光处理能够提高 的活性 其余处理则降低 活性 说 明 的 补光处理能够促进三羧酸 循环 提高黄瓜的能量供应 和 均在 的 补光条件下显著 高于其余处理 因此认为 的 补光 对黄瓜生长作用效果显著 补光后 糖 酵解途径的关键酶下降 而三羧酸循环和磷 酸戊糖途径的关键酶在 的 补光 条件下则升高 保障了植物的正常呼吸 生 长 发育和对环境的适应 参考文献 刘振威 贾文庆 孙 丽 等 光源不同光质对三 色堇种子萌发及幼苗生长的影响 贵州农业科学 周国泉 徐一清 付顺华 等 温室植物生产用人工光源研 究进展 浙江林学院学报 周艳虹 喻景权 钱琼秋 等 低温弱光对黄瓜幼苗生 长及抗氧化酶活性的影响 应 用 生 态 学 报 谭仁豪 张 艳 曹亚兰 等 不同蓝红光质组合 灯对绿豆芽苗菜生长的影响 贵州农业科学 王婷婷 俞少娟 李鑫磊 等 光源对植物生理生化及 品质影响研究进展 北方园艺 李禾子 人工光源和营养液对黄瓜生长发育及品质的 影响 杨凌 西北农林科技大学 曹 刚 不同 光质对黄瓜和结球甘蓝苗期生长 光合特性及内源激素的影响 兰州 甘肃农业大 学 刘 丹 光源对花生以及黄瓜幼苗生长的影 响 南京 南京农业大学 樊小雪 宋 波 徐 海 等 光源对不结球白菜 和番茄内源激素含量的影响 浙 江 农 业 学 报 刘 庆 连海峰 刘世琦 等 不同光质 光源对草 莓光合特性 产量及品质的影响 应用生态学报 贵 州 农 业 科 学 任 健 单贵莲 代微然 等 紫外线 增强对滇杨 川 杨光合参数及暗呼吸的影响 云南农业大学学报 自然科学版 张法伟 王军邦 李以康 等 高寒嵩草草甸不同退化 梯度下生态系统光合和呼吸响应特征 中国草地 学报 李冬彪 网纹甜瓜幼苗光合作用和根呼吸代谢对根际局 胁迫后恢复的响应 沈阳 沈阳农业大学 刘晓慧 伍海兵 张圣美 等 淹水胁迫对丝瓜幼苗生 长及呼吸酶活性的影响 江 西 农 业 学 报 王亚芳 陈钲文 杨兴旺 等 外源褪黑素对 胁迫下 葡萄叶片光合碳同化和光呼吸的影响 植物生理 学报 赵晋锋 杜艳伟 王高鸿 等 谷子 基因的鉴定 及其对非生物逆境的响应特性 作 物 学 报 林小苹 赖钟雄 不同光质条件下铁皮石斛多糖含量 与磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因表达变化 热带 作物学报 林元震 张志毅 林善枝 等 桉树葡萄糖 磷酸脱氢 酶 的全基因组分析与进化研究 安徽农 业科学 张心菲 赤桉葡萄糖 磷酸脱氢酶 基因家族的 表达与功能分析 广州 华南农业大学 刘 强 柳正葳 胡 萃 等 外源一氧化氮对铝胁迫 下烟草叶片呼吸作用和活性氧代谢的影响 河南 农业科学 樊国华 外源钙对淹水胁迫下不同抗性牡丹呼吸代谢 的影响 北方园艺 甘巧巧 孙学成 胡承孝 等 施钼对不同钼效率冬小 麦叶片呼吸作用相关酶的影响 植物营养与肥料 学报 孙胜楠 王 强 孙晨晨 等 黄瓜幼苗光合作用对高 温胁迫的响应与适应 应 用 生 态 学 报 责任编辑 王 海 期 李晓慧 等 补光对黄瓜幼苗叶片呼吸相关酶的影响