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9个杜鹃品种对热胁迫的响应及其生理生化变化

花匠小妙招
2024-10-22 22:50

杜鹃品种繁多、花色丰富,是中国传统十大名花之一,具有很高的观赏及经济价值,其生长适宜温度为12 ℃-25℃,多分布于较高海拔地区。温度超过35 ℃时,新梢和新叶生长缓慢,进入半休眠状态。杜鹃花大多数优良品种耐热性差,夏季高温成为制约其生长发育的主要环境因子。福建省夏季多炎热潮湿,最高气温可达40 ℃,限制了大量杜鹃优良品种在园林绿化中的应用。本研究根据杜鹃的原产地以及始花期选择9个在福建地区畅销的杜鹃品种为试验材料:'霞红'、'天章'、'石岩,、'琉球红'、'大青莲'、'粉五宝'、'御代之荣'、'春诗'和'白丹麦',通过测定其半致死温度、观测人工模拟热胁迫条件下9个品种的表型变化(叶片褐变指数),以及结合理化指标的测定对9个杜鹃品种进行耐热排序,筛选出其中较耐热的品种,为福建耐热杜鹃的选育提供一定的理论依据;在此基础上,分析9个杜鹃品种的叶绿素荧光特性,比较不同耐热性品种PSII的差异。本研究主要结果如下:1.测定9个杜鹃品种叶片的半致死温度以及观测人工气候箱模拟热胁迫条件下9个品种的表型变化(褐变指数),结果发现:通过高温半致死温度的分析将9个品种进行耐热排序:'石岩'(53.84 ℃'琉球红'(52.71 ℃)'白丹麦'(52.35 ℃)'天章'(51.62 ℃)'春诗'(51.33 ℃)'大青莲'(50.67 ℃)'粉五宝,(48.47 ℃)'御代之荣'(47.40℃)'霞红'(46.92 ℃)。由此得知不同杜鹃品种间其高温半致死温度以及耐热性均有明显差异。根据杜鹃高温半致死温度和褐变指数对杜鹃不同品种的耐热性进行系统聚类分析,9个品种可分为三类,第Ⅰ类群包括:'石岩'、'琉球红'为强耐热品种,平均半致死温度为53.28 ℃;第Ⅱ类包括:'天章'、'春诗'、'白丹麦'和'大青莲'为中等耐热品种,平均半致死温度为51.49 ℃;第Ⅲ类包括:'粉五宝'、'御代之荣'和'霞红',平均半致死温度为47.60 ℃。2.对9个杜鹃花品种在35 ℃和40 ℃热胁迫条件下测定7个生理指标,结果发现:9个杜鹃品种生理响应机理虽不尽相同,但仍存在一定规律。35 ℃处理时,9个杜鹃品种叶片SOD和POD活性均较对照增强,但是品种间没有明显的变化规律。Pro含量均随着胁迫温度的升高而增大,并在35 ℃处理时与品种间耐热性呈负相关,可能与胁迫强度较小有关,40℃时则呈正相关。MDA、H202含量均随着胁迫温度的升高而增加,总体趋势为耐热性强的品种增幅小、不耐热的品种增幅大。不同品种的叶绿素含量随着处理温度的增加而减小。各品种的可溶性蛋白含量随着热胁迫的持续而下降,且相比其余生理生化指标,其变化幅度非常明显。耐热性越强的品种,可溶性蛋白的初始含量越多。相关性分析表明7个单项指标之间所提供的信息发生了重叠,进一步进行主成分和隶属函数分析发现:7个单项指标被缩减为3个综合指标,其中,H202、Pro和叶绿素的特征向量在1-3主成分中分别最大,可以作为鉴定不同品种杜鹃花耐热性的依据;隶属函数分析得出9个杜鹃品种耐热性强弱依次为:'石岩''琉球红''白丹麦''天章''大青莲,'春诗''粉五宝''御代之荣''霞红,。3.研究不同热胁迫(35 ℃、40 ℃、50 ℃)下9个杜鹃品种叶片的叶绿素荧光特性。结果表明:9个品种叶片经3个温度热胁迫后,Fm、Fv/Fm、qP均减小,F0增加,其中'天章'、'粉五宝'、'春诗'、'御代之荣,、'霞红,、'白丹麦'和'大青莲'的Fv/Fm在40 ℃和50 ℃胁迫后下降显著,'石岩'和'琉球红' Fv/Fm经50 ℃胁迫后下降显著,其它温度胁迫后变化不显著;'天章'、'粉五宝'、'春诗'、'御代之荣'、'霞红'、'白丹麦'和'大青莲' qP和Y(Ⅱ)在3个温度胁迫后均显著减小,'石岩'和'琉球红'叶片qP值在50℃胁迫以及Y(Ⅱ)在40℃和50℃胁迫后显著下降,其它温度变化不显著;9个品种叶片在3种热胁迫处理后NPQ值的变化规律不显著;热胁迫对9个杜鹃品种PSⅡ激发能分配的影响显著,随着胁迫温度的增加,9个品种的Y(Ⅱ)均减小,在35 ℃胁迫后Y(Ⅱ)减小不明显,在40℃和50℃胁迫后Y(Ⅱ)急剧减小,而非调节性能量耗散Y(NO)急剧增加,调节性能量耗散Y(NPQ)呈现先增加后减小的趋势。在相同胁迫程度下,不耐热品种叶绿素荧光动力学参数变化幅度明显高于耐热品种,即'天章'、'粉五宝'、'春诗'、'御代之荣'、'霞红'、'白丹麦'和'大青莲'在40℃胁迫时其PSⅡ就已经出现明显的光抑制,而'琉球红'和'石岩'则是在50 ℃时才出现明显的光抑制。说明热胁迫下,与不耐热品种相比,耐热品种的PSⅡ光能转换效率更高,光合机构过剩激发能更少,产生活性氧的几率更小,PSⅡ反应中心的开放程度更大,对光合电子传递速率影响较小,有效保护光合机构。