孫 聰,朱 成,李東方,張 潔,郭金麗

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝與植保學(xué)院,呼和浩特 010010)

超微弱發(fā)光(ultraweak luminescence,UWL)普遍存在于生命體中,是一種自然發(fā)光現(xiàn)象,因其輻射強度極低[1～103hv/(s·cm2)]而得名[1]。UWL與生物體生理反應(yīng)以及生化過程有著緊密聯(lián)系[2],是植物生命過程的一個極其靈敏的指示器[3],有望成為破譯植物生命活動真實信息和揭示生理代謝客觀規(guī)律的新途徑。但是,有關(guān)UWL 與植物生長發(fā)育關(guān)系的研究剛剛起步,尚無法將UWL 現(xiàn)象與植物的某一特定生理過程或化學(xué)反應(yīng)聯(lián)系起來,有待于更多的試驗研究驗證,以便于UWL 更好地為農(nóng)業(yè)服務(wù)。

葉綠體是一種獨特的植物細(xì)胞器,作為高效且自給自足的代謝工廠,它們可通過葉綠素和光系統(tǒng)進(jìn)行光合作用,并將光能轉(zhuǎn)換為可供植物利用的化學(xué)能[4]。葉綠素作為葉綠體光合作用中的聚光色素和反應(yīng)中心色素,承擔(dān)著光能的吸收和傳遞作用,開啟了光合作用的第一步[5]。

反應(yīng)中心色素分子通過光化學(xué)反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎?產(chǎn)生的電子通過一系列電子傳遞體的傳遞,同時偶聯(lián)光合磷酸化形成ATP,將電能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能[6]。光系統(tǒng)(photosystem,PS)是進(jìn)行以上電子傳遞與光合磷酸化偶聯(lián)將電能轉(zhuǎn)化為活躍化學(xué)能的光合機構(gòu)[7-8]。葉綠素、PS均定位于葉綠體類囊體膜上,是葉綠體進(jìn)行光合作用和能量轉(zhuǎn)換的主要光合色素和光合機構(gòu),葉綠素代謝情況和PS活性決定了葉綠體功能及其進(jìn)行光合作用和能量轉(zhuǎn)換的效率[9-11]。

從葉綠體承擔(dān)的作用與功能來看,它應(yīng)與植物中UWL的產(chǎn)生來源有關(guān),或起關(guān)鍵作用。那么,葉綠體是否與植物中UWL產(chǎn)生來源有關(guān)? 葉綠體功能的發(fā)揮與UWL有何聯(lián)系? 這些問題的研究鮮見報道。

歐李(Cerasushumilis)屬薔薇科櫻桃屬矮生灌木,具有耐鹽堿的特點[12],是進(jìn)行鹽調(diào)控試驗的理想材料。但有關(guān)歐李與UWL的關(guān)系及其產(chǎn)生來源鮮見報道。本試驗針對以上問題,以歐李為材料,以葉綠體及其功能應(yīng)與UWL來源有關(guān)作為主要切入點,通過研究葉綠素代謝、PSⅡ活性、光合性能及能量水平等葉綠體功能與UWL 的關(guān)系,揭示葉綠體及其功能與UWL激發(fā)的聯(lián)系,以期為研究UWL與植物的關(guān)系及機制提供理論基礎(chǔ)和新思路。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

采用內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)歐李科研基地的2 年生‘蒙原’歐李盆栽苗為試驗材料。

1.2 試驗方法

選擇長勢基本一致、無病蟲害的歐李盆栽苗于溫室內(nèi)進(jìn)行試驗。根據(jù)預(yù)實驗結(jié)果,NaCl脅迫處理設(shè)定400,800 mmol/L 2個濃度水平,分別記為S1、S2,每盆歐李苗一次性澆400 mL設(shè)計濃度鹽溶液,以澆等量清水的盆栽苗為對照,記為CK。各處理完全隨機排列,共5次重復(fù),每重復(fù)各10盆。在試驗期間進(jìn)行正常澆水及田間管理。從鹽脅迫第0天開始,每2 d進(jìn)行1次UWL 強度及其他各項指標(biāo)測定,處理時間共計12 d(取樣時間以0 d、2 d、4 d、6 d、8 d、10 d、12 d表示)。取樣時,選取基部往上10～20片之間的成熟葉片,用蒸餾水洗凈擦干去主葉脈,按照不同方法稱取質(zhì)量后用液氮速凍,帶回實驗室進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測定。

1.3 觀測指標(biāo)及方法

1.3.1超微弱發(fā)光強度

使用超微弱發(fā)光測試系統(tǒng)(BPCL-2-SH,北京)進(jìn)行測定。開機后調(diào)制高壓1 100 V,預(yù)熱30 min,用打孔器(10 mm)對所取歐李葉片進(jìn)行打孔,迅速將打孔部分葉片平鋪于測量杯中,打開光窗立即測定。每處理每次取5片葉,每片葉取樣3次。以15次減去本底值最大值的平均值表示UWL強度。

1.3.2葉綠素代謝物質(zhì)含量

δ-氨基乙酰丙酸(ALA)、Mg-原卟啉Ⅸ(Mg-ProtoⅨ)含量分別參照金鑫[13]、Liu等[14]的方法進(jìn)行測定。葉綠素酶(Chlase)活性采用購自睿信生物科技有限公司(泉州市)的Elisa試劑盒測定,具體方法按操作說明進(jìn)行。葉綠素含量參照李合生[15]的方法測定并計算。

1.3.3光系統(tǒng)Ⅱ活性

利用M-PEA 連續(xù)激發(fā)式熒光儀(Hansatech,英國)測定葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm、Fv/Fo、PIABS、RC/CSm、φE0和ΨE0等指標(biāo),以反映PSⅡ活性。選取各處理歐李盆栽苗從基部往上第10～20片中朝向基本一致的功能葉,進(jìn)行擦拭并標(biāo)記,以便以后測量。測定前用儀器配備的暗適應(yīng)夾對葉片進(jìn)行暗適應(yīng)30 min,然后進(jìn)行正式測定,夾暗適應(yīng)夾時應(yīng)盡量避開主葉脈,每處理測定5次生物重復(fù)。

1.3.4光合性能指標(biāo)

利用CIRAS-3(Hansatech,英國)便攜式光合儀進(jìn)行Pn、Tr、Ci和Gs等光合性能指標(biāo)測定。測量時間為上午9:00-11:00,選取各處理歐李盆栽苗枝條基部往上10～20片葉中的朝向基本一致的功能葉,將葉片擦拭干凈后進(jìn)行測量,在測量時盡量避開主葉脈。每處理測定5次生物重復(fù)。

1.3.5核苷酸含量

ATP、ADP、AMP含量使用高效液相色譜儀(島津LC-20AT)測定。高效液相色譜儀基本配置:SPD-20A紫外檢測器,SIL-20A自動進(jìn)樣器;液相色譜柱Wonda-Sil-C18(4.6 mm×250 mm,0.45 μm);流動相為35 mmol/L NaH2PO4緩沖液(pH 6.8),流速為0.8 mL/min,紫外檢測波長為259 nm;自動進(jìn)樣器進(jìn)樣量為20 μL。核苷酸標(biāo)準(zhǔn)品(5′-ATP 鈉鹽、5′-ADP鈉鹽、5′-AMP鈉鹽)均購于Sigma公司[16]。試驗用水為超純水。

式中:E為能荷(EC);n為濃度;nATP為ATP濃度;nADP為ADP濃度;nAMP為AMP濃度。

1.3.6葉綠體超微結(jié)構(gòu)

取植株自上向下第5～10片新鮮葉片,切成大小約為2 mm×2 mm 的組織塊,用2.5%戊二醛和1%鋨酸固定,乙醇逐級脫水后進(jìn)行環(huán)氧樹脂包埋,超薄切片機(Leica UC7)切片,醋酸鈾和枸櫞酸鉛雙重染色后,在透射電鏡(HT7800/HT7700)下進(jìn)行觀察,每個樣品不同倍數(shù)取5個視野。取樣時間為處理的第0天、第6天和第12天。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件處理數(shù)據(jù),Origin 軟件作圖,SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對歐李葉片超微弱發(fā)光強度的影響

圖1顯示,隨著鹽脅迫時間的延長,歐李葉片的UWL強度在CK中基本保持不變(圖1,A),在S1處理下較緩慢下降(圖1,B),在S2處理前8 d快速下降,之后基本不變(圖1,C)。同時,在整個鹽脅迫期間,S1和S2處理的歐李葉片UWL強度均始終明顯低于CK,而S2處理又明顯低于S1處理,且差異大多達(dá)到顯著水平(圖1,D)。以上結(jié)果說明400,800 mmol/L NaCl脅迫會導(dǎo)致歐李葉片UWL強度顯著下降,且鹽濃度越大、脅迫時間越長,UWL強度下降幅度越大。

圖1 鹽脅迫下歐李葉片超微弱發(fā)光強度的變化A.CK;B.S1;C.S2;CK,S1 and S2 stand for 0,400,800 mmol/L NaCl treatments,respectively;* and **i ndicate significant differences between S1 (S2) treatment and CK at the 0.05 and 0.01 levels during the same period,respectively.The same below.Fig.1 The changes of ultraweak luminescence intensities in leaves of C.humilis under salt stress

2.2 鹽脅迫對歐李葉片葉綠體結(jié)構(gòu)和功能的影響

2.2.1葉綠體超微結(jié)構(gòu)

葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的主要場所,也是植物能量的主要來源,為明確鹽脅迫對歐李葉片葉綠體功能的影響,應(yīng)首先分析各處理條件下葉綠體超微結(jié)構(gòu)的變化。如圖2所示,CK 歐李葉片的葉綠體緊密排列在細(xì)胞壁周圍,形態(tài)細(xì)長,具有典型的磷脂雙層膜結(jié)構(gòu),基粒垛疊緊密,類囊體清晰可見,具有較少的淀粉粒和嗜鋨顆粒;與CK 相比,S1處理增加了歐李葉片單個細(xì)胞內(nèi)的淀粉粒數(shù)量,同時淀粉粒增大,基粒彌散,嗜鋨顆粒增多;S2處理歐李葉片細(xì)胞葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞,葉綠體膜溶解,嗜鋨顆粒和淀粉粒減少,基粒片層排列紊亂,基質(zhì)片層斷裂,類囊體破裂。

圖2 鹽脅迫下歐李葉片葉綠體超微結(jié)構(gòu)的變化A,B and C mean 3 000 times,8 000 times and 15 000 times the ultrastructure of chloroplasts,respectively.O.Osmophilic granules;SG.Starch granules;GL.Grana lamellae.Fig.2 Changes of the chloroplast ultrastructure in leaves of C.humilis under salt stress

2.2.2葉綠素代謝主要物質(zhì)及葉綠素含量

從圖3可知,隨鹽脅迫時間的延長,各濃度鹽脅迫處理歐李葉片葉綠素合成前體物質(zhì)(ALA 和Mg-ProtoⅨ)含量和光合色素(Chla、Chlb、Car、Chla+b)含量整體呈下降趨勢,而葉綠素降解酶(Chlase)活性則呈升高趨勢;在整個鹽脅迫期間,S1和S2處理的葉綠素降解酶活性大多高于同期CK,而S2處理始終高于S1處理,其余各指標(biāo)均始終低于同期CK,而S2處理低于S1處理,且鹽脅迫處理與對照間大多差異顯著。說明400,800 mmol/L NaCl脅迫會顯著影響歐李葉片葉綠素代謝過程,從而導(dǎo)致其葉綠素含量顯著下降,且鹽濃度越大、脅迫時間越長,葉綠素含量下降幅度越大。

圖3 鹽脅迫下歐李葉片葉綠素代謝主要物質(zhì)及葉綠素含量的變化Fig.3 Changes of chlorophyll metabolism main substances and chlorophyll contents in leaves of C.humilis under salt stress

2.2.3光系統(tǒng)Ⅱ活性

隨著鹽脅迫時間的延長,各濃度鹽脅迫處理歐李葉片光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)活性主要參數(shù)Fv/Fm、Fv/Fo、PIABS、RC/CSm、φE0和ΨE0等均整體呈下降趨勢(圖4)。在整個鹽脅迫期間,S1和S2處理葉片的PS Ⅱ活性參數(shù)均基本低于同期CK,且S2處理又明顯低于S1處理,降幅大多達(dá)到顯著水平。以上結(jié)果說明各濃度鹽脅迫均會導(dǎo)致歐李葉片PS Ⅱ活性遭到明顯破壞,且鹽濃度越大、脅迫時間越長,PS Ⅱ損傷越嚴(yán)重。

圖4 鹽脅迫下歐李葉片光系統(tǒng)Ⅱ活性主要參數(shù)的變化Fig.4 Changes of the main parameters of the photosynthetic activity in leaves of C.humilis under salt stress

2.2.4光合性能

隨著鹽脅迫時間的延長,各鹽濃度鹽脅迫處理歐李葉片Pn、Tr和Gs均整體呈下降趨勢,而Ci則整體呈上升趨勢(圖5)。其中,在整個鹽脅迫期間,S1和S2處理葉片的Pn、Tr和Gs均始終顯著低于同期CK,且S2處理始終明顯低于同期S1處理;S1和S2處理葉片Ci始終明顯高于同期CK,而S2處理又明顯高于同期S1,且處理間差異大多達(dá)到顯著水平。以上結(jié)果說明各濃度鹽脅迫均會導(dǎo)致歐李葉片光合性能下降,且鹽濃度越大、脅迫時間越長,光合性能下降幅度越大。

圖5 鹽脅迫下歐李葉片光合性能的變化Fig.5 Changes of photosynthetic performance in leaves of C.humilis under salt stress

2.2.5能量水平

隨著鹽脅迫時間的延長,歐李葉片葉綠體能量水平在CK中基本保持不變,在不同鹽濃度處理下ATP含量均呈先上升后下降趨勢,ADP和AMP含量均整體呈上升趨勢,能荷(EC)水平整體呈下降趨勢;S1和S2處理ATP 含量在處理前期比CK 提高,后期值比CK顯著降低,其葉片ADP和AMP含量始終顯著高于同期CK,S2處理又始終高于同期S1處理;葉片EC水平始終顯著低于同期CK,且S2處理又始終低于同期S1處理(圖6)。S1和S2處理ATP 和EC降低的結(jié)果說明,鹽脅迫導(dǎo)致歐李葉片的能量水平整體下降,且鹽濃度越大、脅迫時間越長,能量水平下降幅度越大。

圖6 鹽脅迫下歐李葉片能量水平的變化Fig.6 Changes of energy level in leaves of C.humilis under salt stress

2.3 鹽脅迫下歐李葉片葉綠體功能與UWL的關(guān)系

2.3.1葉綠素代謝主要物質(zhì)及葉綠素含量與UWL強度的相關(guān)性

如表1所示,在S1處理下,除Chlase與UWL呈極顯著負(fù)相關(guān)外,其余指標(biāo)均與UWL 呈正相關(guān)關(guān)系,其中ALA、Mg-ProtoⅨ、Chla、Car和Chla+b與UWL的相關(guān)性為極顯著,Chlb與UWL 的相關(guān)性為顯著;在S2處理下,同樣只有Chlase與UWL呈極顯著負(fù)相關(guān),其余指標(biāo)均與UWL 為正相關(guān)關(guān)系,其中的Mg-ProtoⅨ和Car與UWL 相關(guān)性極顯著,Chla、Chlb和Chla+b與UWL 呈顯著正相關(guān)。以上結(jié)果表明鹽脅迫下歐李葉片UWL強度與葉綠素代謝顯著相關(guān),葉綠素合成代謝加強、葉綠素含量增加時,有利于UWL 的產(chǎn)生,UWL 強度增加;反之,葉綠素降解代謝占優(yōu)勢、葉綠素含量下降時,UWL強度下降。

表1 鹽脅迫下歐李葉片葉綠體功能對應(yīng)指標(biāo)與UWL強度的相關(guān)系數(shù)Table 1 Correlation coefficients between chloroplast function and corresponding indicators and UWL intensities in leaves of C.humilis under salt stress

2.3.2PSⅡ活性主要參數(shù)與UWL強度的相關(guān)性

在S1處理下,只有PIABS和RC/CSm與UWL呈顯著正相關(guān),其余指標(biāo)基本不相關(guān);在S2處理下,PSⅡ活性主要參數(shù)均與UWL 呈顯著正相關(guān)關(guān)系,其中Fv/Fo、PIABS和RC/CSm與UWL的相關(guān)性極顯著,Fv/Fm、φE0和ΨE0與UWL 的相關(guān)性顯著?？梢?在鹽脅迫條件下,歐李葉片UWL 強度隨著PSⅡ活性主要參數(shù)的下降而下降,說明UWL 與PSⅡ活性有關(guān),PSⅡ活性較高時能夠促進(jìn)UWL 的激發(fā),UWL強度增加,而PSⅡ活性下降時不利于UWL的激發(fā),UWL強度隨之下降(表1)。

2.3.3葉片光合性能與UWL強度的相關(guān)性

在S1 處理下,葉片光合參數(shù)Pn、Tr和Gs與UWL呈顯著正相關(guān),Ci與UWL呈極顯著負(fù)相關(guān);在S2處理下,Pn、Tr和Gs與UWL呈顯著正相關(guān),其中Tr相關(guān)性極顯著,而Ci與UWL 呈極顯著負(fù)相關(guān)?？梢?在鹽脅迫條件下,歐李葉片UWL強度隨Pn、Tr和Gs的下降而下降,隨Ci的升高而降低,說明UWL與光合作用有關(guān),光合性能較高時能夠促進(jìn)UWL的激發(fā),UWL強度增加,而光合性能下降時不利于UWL的激發(fā),UWL強度隨之下降(表1)。

2.3.4葉綠體能量水平與UWL強度的相關(guān)性

在S1處理下,葉綠體ATP 和EC 與UWL 呈極顯著正相關(guān),AMP與UWL 呈顯著負(fù)相關(guān);在S2處理下,葉綠體ADP和AMP含量與UWL 呈負(fù)相關(guān),并分別達(dá)到顯著和極顯著水平,而EC 與UWL呈極顯著正相關(guān)。因此,在鹽脅迫條件下,歐李葉片UWL強度隨ATP和EC的下降而下降,隨ADP和AMP的升高而降低,說明鹽脅迫下UWL與能量有關(guān),能量處于較高水平時促進(jìn)UWL 的激發(fā),UWL強度增加,而能量水平下降時不利于UWL的激發(fā),UWL強度隨之下降(表1)。

3 討論

葉綠體是光合作用的主要場所,也是高等植物中最活躍的細(xì)胞器,逆境脅迫極易影響葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。在正常條件下,葉綠體結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定,多呈橢圓形,表面光滑,有的外膜上有向外突起形成的小泡,類囊體平行排列,基質(zhì)片層排列規(guī)則,葉綠體結(jié)構(gòu)清晰,葉綠體膜完整[17]。然而,鹽脅迫會導(dǎo)致葉綠體膨脹破裂、結(jié)構(gòu)松散、類囊體膜和片層逐漸解體、基粒片層數(shù)目減少[18-21]。本研究中鹽脅迫處理也導(dǎo)致歐李葉片葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散,類囊體降解,基粒結(jié)構(gòu)遭到破壞。鹽脅迫下葉綠體結(jié)構(gòu)的破壞將直接對葉綠體功能及在其內(nèi)部進(jìn)行的多項生理生化過程產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

葉綠素代謝分為葉綠素合成和降解兩部分,合成與降解的動態(tài)平衡決定了葉綠素的含量[13]。ALA 和Mg-ProtoⅨ是葉綠素合成過程中的主要前體,Chlase是參與葉綠素降解的主要酶。葉綠素代謝途徑的任何一步發(fā)生異常都可能會影響葉綠素的合成,導(dǎo)致葉綠素含量下降,進(jìn)而引起光合速率降低[22]。王穎等研究發(fā)現(xiàn),鹽脅迫使菠菜葉片葉綠素合成受阻,進(jìn)而導(dǎo)致葉綠素含量降低[23]。郝樹芹等研究結(jié)果表明,西葫蘆銀葉病發(fā)病葉片和葉柄中的葉綠素合成中間產(chǎn)物Mg-ProtoⅨ含量下降,Chla、Chlb、Chla+b含量下降,而Chlase活性升高則進(jìn)一步加劇了葉綠素的降解[24]。本試驗結(jié)果顯示,歐李葉片葉綠素含量隨著鹽脅迫時間和鹽脅迫濃度的增加而下降,這主要與葉綠素合成首要前體ALA及關(guān)鍵合成物質(zhì)Mg-ProtoⅨ含量在脅迫下的降低和Chlase活性的逐漸升高有關(guān)。

UWL作為一種在自然界中普遍存在的生物發(fā)光現(xiàn)象,廣泛參與植物生長發(fā)育的多項進(jìn)程。研究發(fā)現(xiàn),UWL 的發(fā)光光譜與葉綠素的吸收光譜部分重合[25],推測植物的UWL 與葉片中葉綠素代謝有關(guān)。葉片黃色斑點和葉脈部分在UWL發(fā)光圖像中呈現(xiàn)暗區(qū),而葉片綠色部分則呈現(xiàn)亮區(qū),這進(jìn)一步揭示了葉片色素與UWL 的關(guān)系[26]。在本研究中,對歐李葉片葉綠素代謝與UWL相關(guān)性分析的結(jié)果顯示,ALA 和Mg-ProtoⅨ含量與UWL 強度呈正相關(guān)關(guān)系,而Chlase均與UWL 強度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,葉綠素含量與UWL 強度呈顯著正相關(guān)關(guān)系。這些結(jié)果說明,在鹽脅迫條件下,歐李葉片的UWL與其葉綠素代謝有關(guān)。郭金麗等在對德景天模擬干旱處理時發(fā)現(xiàn),葉片UWL 強度與其Chla、Chlb和Chl含量呈顯著正相關(guān)[27]。此外,干旱脅迫下葡萄葉片UWL強度也與Chla和Chlb含量呈顯著正相關(guān)[28],這與本的研究結(jié)果一致。

葉綠體通過位于類囊體的PS將光能轉(zhuǎn)化為植物所能利用的化學(xué)能,所以光系統(tǒng)活性的變化將直接影響植物新陳代謝中能量的來源[29]。PSⅡ?qū)δ婢趁{迫高度敏感,被認(rèn)為是光抑制的原初位點和光損傷的主要部位[30]。鹽脅迫常導(dǎo)致PSⅡ整體活性和性能指數(shù)的下降[31]。在本研究中,高濃度的鹽脅迫導(dǎo)致歐李葉片PSⅡ活性參數(shù)Fv/Fm、PIABS以及RC/CSm下降,反映了鹽脅迫下PSⅡ最大光化學(xué)效率和PSⅡ反應(yīng)中心活性的下降。同時,本研究對PSⅡ電子供體側(cè)和受體側(cè)的分析中發(fā)現(xiàn),鹽脅迫導(dǎo)致Fv/Fo顯著下降,表明PSⅡ電子供體側(cè)OEC 活性降低,這與Singh 等的研究結(jié)果[32]一致。此外,本研究中ΨE0也隨著鹽脅迫時間延長而逐漸下降,ΨE0是對PSⅡ反應(yīng)中心電子傳遞鏈性能的綜合評價指標(biāo)之一,同時受PSⅡ供體側(cè)的電子供應(yīng)能力和受體側(cè)(包括PSⅠ)電子接收能力的制約[33]。在對UWL的研究中發(fā)現(xiàn),PSⅡ電子傳遞抑制劑DCMU可部分抑制UWL 的產(chǎn)生[34],并且進(jìn)一步的研究表明UWL可能與PS有關(guān)[35]。在本試驗中,歐李葉片UWL 強度隨Fv/Fm、Fv/Fo、PIABS、RC/CSm、φE0、ΨE0的降低而降低,且進(jìn)一步分析也表明UWL強度與Fv/Fm、Fv/Fo、PIABS、RC/CSm、φE0、ΨE0均呈正相關(guān)關(guān)系。以上結(jié)果說明在鹽脅迫條件下歐李葉片UWL 的發(fā)生可能與其PSⅡ活性和電子傳遞的氧化還原狀態(tài)密切相關(guān)。

光合作用是植物維持正常生命活動的重要環(huán)節(jié),它是植物所需能量的直接提供者。葛江麗等認(rèn)為光合作用速率的降低在鹽脅迫的前期以氣孔限制為主,隨著脅迫程度的加重和時間的延長,非氣孔因素則逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位[36]。在本研究中,不同濃度的鹽脅迫在誘導(dǎo)歐李葉片Pn、Tr和Gs下降的同時,促進(jìn)了其Ci的上升,說明鹽脅迫下歐李葉片光合速率的下降與非氣孔因素有關(guān),光系統(tǒng)活性和葉綠體結(jié)構(gòu)的破壞是鹽脅迫下歐李葉片光化學(xué)活性下降的主要原因。進(jìn)一步對歐李葉片光合性能與UWL強度的相關(guān)性分析結(jié)果表明,UWL 強度與Pn、Tr、Gs呈正相關(guān)關(guān)系而與Ci呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,即隨著Pn、Tr、Gs的降低和Ci的升高UWL 強度降低。該結(jié)果進(jìn)一步證明歐李葉片UWL的發(fā)生與其光合性能有關(guān),這與孟亞芬等的研究結(jié)果[37]一致。

綜上所述,鹽脅迫下歐李葉片UWL 和葉綠素代謝及含量、PSⅡ活性、光合性能及能量水平均有關(guān),但不同濃度鹽脅迫下主要因素不同。S1處理下葉綠素代謝主要指標(biāo)及葉綠素含量與UWL關(guān)系更為顯著,葉綠素代謝及含量可能是輕度鹽脅迫下葉綠體光合功能各過程中導(dǎo)致UWL強度下降的初始因子;而S2處理下,葉綠素代謝和含量以及PSⅡ活性的各指標(biāo)均明顯與UWL顯著相關(guān),表明重度鹽脅迫下,葉綠素與PSⅡ作為葉綠體光合功能中的主要光合色素和光系統(tǒng),兩者協(xié)同作用,進(jìn)而引起光合性能及能量水平的下降,最終導(dǎo)致UWL強度的下降。

4 結(jié)論

鹽脅迫導(dǎo)致歐李葉片葉綠體超微結(jié)構(gòu)遭到破壞,進(jìn)而使葉綠體功能下降,具體表現(xiàn)為:葉綠素合成受阻、降解加速、葉綠素含量下降,PSⅡ活性下降,光合性能降低及能量水平下降。與此同時,在鹽脅迫下,隨著葉綠體功能下降,UWL 的激發(fā)受到抑制,UWL 強度也隨之下降;進(jìn)一步的相關(guān)性分析結(jié)果顯示,UWL 與葉綠素代謝、PSⅡ活性、光合性能及能量水平均高度相關(guān)。以上結(jié)果說明UWL與歐李葉片葉綠體及其功能密切相關(guān),葉綠體應(yīng)是激發(fā)UWL的細(xì)胞器之一。