黄绿叶突变体冀麦5265yg的光合生理特性分析

作者：郑伟; 师筝; 龙美; 廖允成^*

来源：中国农业科学, 2021, 54(21): 4539-4551.

• 小麦
• 黄绿叶突变体
• 光合气体交换参数
• 叶绿素荧光参数
• 酶活性

【目的】叶色突变体是研究叶绿素合成、叶绿体发育和光合作用的理想材料,探索小麦黄绿叶突变体的光合生理特性,旨在阐明其光合作用调控机理,为小麦黄绿叶突变体的进一步利用奠定基础。【方法】以野生型冀麦5265和突变体冀麦5265yg为试验材料,对叶色表型进行观察,采用分光光度计和试剂盒法测定色素含量和酶活性,并利用Li-6400便携式光合仪和PAM100叶绿素荧光仪进行光合气体交换参数和叶绿素荧光参数测定。【结果】表型观察和色素含量结果表明,突变体苗期叶片表现为黄绿色,抽穗后叶片逐渐转变为淡绿色。遮阴处理可以使叶片颜色部分复绿,但比野生型略浅,属于光诱导转绿型突变体。突变体叶绿素a和叶绿素b含量显著低于野生型,叶绿素a/b的比值升高,为典型的叶绿素缺乏型突变体;光响应曲线和CO2响应曲线显示,突变体的表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)、最大净光合速率(Pn-max)、光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)、羧化效率(CE)和饱和CO2浓度(I-sat)显著高于野生型,说明突变体叶片的光合机构稳定,强光下光合速率更高;光合气体交换参数和叶绿素荧光动力学参数表明,突变体的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、光化学量子效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSII)和光化学淬灭系数(qP)显著高于野生型,说明其具有较强的光能转化和CO2固定能力;突变体的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性均高于野生型,丙二醛(MDA)含量下降,可溶性糖和可溶性蛋白含量升高,说明抗氧化酶系统通过清除氧自由基降低了氧化损伤,突变体叶片细胞膜损害减轻,抗逆性增强;突变体的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性显著低于野生型,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性显著高于野生型,推测C4途径光合酶PEPC活性的升高可能是突变体具有较高净光合速率的原因之一。花后遮阴以及外源喷施抗坏血酸AsA和二硫苏糖醇DTT处理表明,突变体对光强变化更敏感、叶片内AsA含量及叶黄素循环效率更高。【结论】黄绿叶突变体冀麦5265yg叶片气孔导度明显改善、热耗散降低、C4途径光合酶活性升高,是其光合速率提高的主要原因。该结果为小麦叶色突变体高光合特性的分子调控机制研究奠定基础。

• 单位
  西北农林科技大学