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        不同溫度對(duì)大白菜葉綠素含量的影響

        2025-01-17 00:00:00顧妍尹蓮孫玉東張雪蓮徐兵劃趙建鋒
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2025年1期

        摘要研究了低溫和高溫下影響不同品種大白菜葉綠素a、葉綠素b、和葉綠素(a+b)積累差異的因素,分析了大白菜對(duì)溫度脅迫下葉綠素的適應(yīng)能力。結(jié)果表明,15種大白菜在0℃前后,葉綠素a、葉綠素b、葉綠素(a+b)含量差異不同,與品種有關(guān)。15種大白菜中有11個(gè)品種在溫度下降后葉綠素a含量減少,所有品種的葉綠素b在低溫條件下都有所下降。10種大白菜的葉綠素(a+b)含量在0℃后下降,5種大白菜的葉綠素(a+b)含量在0℃后上升。5個(gè)品種大白菜在高溫處理下,葉綠素a、葉綠素b、葉綠素(a+b)含量變化趨勢(shì)不一致。該試驗(yàn)為獅子頭大白菜的栽培、品種創(chuàng)制提供參考依據(jù)。

        關(guān)鍵詞大白菜;溫度;葉綠素

        中圖分類(lèi)號(hào)S634.1"文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A"文章編號(hào)0517-6611(2025)01-0035-05

        doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2025.01.008

        開(kāi)放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識(shí)碼(OSID):

        EffectofDifferentTemperatureonChlorophyllContentofChineseCabbage

        GU Yan ""YIN" Lian 3, SUN Yu-dong 3 et" al

        (1.HuaiyinInstituteofAgriculturalSciences,XuhuaiArea,Huaian,Jiangsu"223001;2.JiangsuTianfengSeedIndustryCo.,Ltd.,Huai’an,Jiangsu"223001;3."Huai’anKeyLaboratoryofFacilityVegetables,Huai’an,Jiangsu223001)

        AbstractThisexperimentstudiedthefactorsaffectingthedifferenceofchlorophylla,chlorophyllb,andchlorophyll(a+b)accumulationindifferentvarietiesofChinesecabbageunderlowtemperatureandhightemperature,andanalyzedtheadaptabilityofChinesecabbagetochlorophyllundertemperaturestress."Thecontentsofchlorophylla,chlorophyllbandchlorophyll(a+b)of15kindsofChinesecabbageweredifferentundertheconditionof0℃,whichwasrelatedtothevariety.Thecontentofchlorophyllain11ofthe15varietiesofChinesecabbagedecreasedafterthetemperaturedropped,andthecontentofchlorophyllbinallvarietiesdecreasedatlowtemperature.Thecontentofchlorophyll(a+b)in10kindsofChinesecabbagedecreasedafter0℃,andthecontentofchlorophyll(a+b)in5kindsofChinesecabbageincreasedafter0℃.Thecontentsofchlorophylla,chlorophyllbandchlorophyll(a+b)in5varietiesofChinesecabbageweredifferentunderhightemperaturetreatment.Thisexperimentprovidesreferenceforthecultivationandvarietycreationof“l(fā)ionhead”Chinesecabbage.

        KeywordsChinesecabbage;Temperature;Chlorophy

        基金項(xiàng)目江蘇省揭榜掛帥項(xiàng)目“江蘇地方特色‘獅子頭’大白菜種質(zhì)資源創(chuàng)新與利用”(JBGS〔2021〕073);江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目“江蘇十字花科地方特色蔬菜優(yōu)異性狀基因挖掘與創(chuàng)新利用”(CX(21)2020);淮安市基礎(chǔ)研究計(jì)劃(指導(dǎo)性)項(xiàng)目“淮安特色‘獅子頭’大白菜優(yōu)異性狀挖掘與利用”(HABZ202327);淮安市自然科學(xué)研究計(jì)劃聯(lián)合專(zhuān)項(xiàng)“淮安特色‘獅子頭’大白菜優(yōu)異品質(zhì)基因挖掘”(HABL202229)。

        作者簡(jiǎn)介顧妍(1989—),女,江蘇淮安人,助理研究員,碩士,從事蔬菜育種研究。*通信作者,副研究員,碩士,從事蔬菜育種研究。

        白菜起源于我國(guó),也是我國(guó)分布最廣、栽培面積最大的蔬菜作物之一[1。大白菜是十字花科蕓薹屬二年生草本植物。大白菜是葉用蔬菜,葉為產(chǎn)品器官,富含營(yíng)養(yǎng),在我國(guó)各地廣泛栽培,可周年供應(yīng)[2。大白菜中富含葉綠素,對(duì)植物葉片呈色有一定影響。不同品種的大白菜不但在外形有所區(qū)別,在葉色上也有一定區(qū)別,有黃色、橘色、白色等。植物葉綠體色素主要有3類(lèi),分別為葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素和藻膽素。

        葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)[3,也是植物的主要色素。葉綠素含量的降低,會(huì)影響植物葉片的顏色2等。葉綠素含量以及葉綠素a和葉綠素 b 的比值是植物營(yíng)養(yǎng)脅迫、光合作用能力和生長(zhǎng)狀況的重要指示因子,對(duì)植物生理特性和抗性研究具有重要意義[4。

        葉綠素生物合成過(guò)程中,如果溫度變化太大,葉綠素的合成就會(huì)受到影響。溫度主要是通過(guò)影響參與葉綠素合成過(guò)程酶的活性來(lái)影響葉綠素的合成。生物體內(nèi)的各種酶起催化作用均需要一個(gè)適宜溫度范圍,溫度過(guò)高或者過(guò)低都會(huì)影響酶的活性,甚至使酶的活性喪失[5。大白菜生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)溫度有嚴(yán)格的要求。高溫、低溫脅迫是目前限制大白菜生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量品質(zhì)、引種推廣的主要因子6。葉綠素提取方法有DMSO浸提法、丙酮乙醇研磨法、80%丙酮研磨法[4等。依據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇使用不同方法來(lái)提取植物葉片中的葉綠素,浸提法操作簡(jiǎn)單,便于操作。研磨法步驟比浸提法煩瑣,需要進(jìn)行研磨過(guò)濾等操作。植物體內(nèi)葉綠素a 與葉綠素b 含量比例的變化會(huì)影響其對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收效率。筆者研究不同品種大白菜在不同溫度下,影響葉綠素a、葉綠素b和葉綠素(a+b)積累差異的因素,分析大白菜對(duì)溫度脅迫下葉綠素的適應(yīng)能力,為獅子頭大白菜的栽培、優(yōu)質(zhì)資源的篩選和新品種創(chuàng)制提供參考依據(jù)。

        1材料與方法

        1.1試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

        試驗(yàn)于2022年7—12月在江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所進(jìn)行。

        1.2試驗(yàn)方法

        試驗(yàn)1:選定15種大白菜(表1)測(cè)定0℃前和0℃后的葉綠體色素含量。根據(jù)天氣預(yù)報(bào)選定測(cè)量日期。

        試驗(yàn)2:選擇5種大白菜進(jìn)行高溫處理,分別是秋寶、淮黃7號(hào)、改良秋雜三號(hào)、北京橘紅心、紫裔。在光培養(yǎng)箱白天40℃16h,晚上30℃8h,分別在第0天、第2天、第4天、第6天、第8天和第9天測(cè)定大白菜葉綠體色素含量。大白菜編號(hào)對(duì)應(yīng)名稱(chēng)見(jiàn)表1。

        葉綠體色素測(cè)定方法是80%丙酮提取法[7。稱(chēng)取葉片0.1 g,加20 mL 80%丙酮,封口,放置于暗處24~36 h至葉片變白。于663、646、470 nm下比色(80%丙酮為空白對(duì)照)。

        2結(jié)果與分析

        2.1低溫處理對(duì)葉綠體色素含量的影響

        0℃前,249葉綠素a含量最高,達(dá)0.112mg/g。0℃后,248號(hào)葉綠素a含量最高,達(dá)0.077mg/g。249在降溫前后的葉綠素a含量相差最大,降溫前0.112mg/g,降溫后0.061mg/g,相差0.051mg/g。降溫前后葉綠素a含量相差較大的有CK1、CK2、CK4。CK1相差0.032mg/g,CK2相差0.022"mg/g,CK4相差0.032mg/g。15種大白菜中有11個(gè)品種在溫度下降后葉綠素a含量減少,降溫能導(dǎo)致15種大白菜的大部分品種的葉綠素a含量下降。這11種大白菜分別是淮黃5號(hào)、淮黃6號(hào)、北京橘紅心、橘紅66、京秋4號(hào)、雞蛋黃、紫裔、淮陰小獅子頭、玲瓏黃012、春月黃、秋寶。243和249的葉綠素a含量有顯著差異(Plt;0.05)。240、242、244、245、246、247、CK3和CK4的葉綠素a含量無(wú)顯著差異(Pgt;0.05)(圖1)。

        0℃前,249號(hào)葉綠素b含量最高,達(dá)0.199mg/g。在0℃后,248葉綠素b含量最高,達(dá)0.077mg/g,兩者相差0122mg/g。在0℃前后相差最大的是249,降溫前0199mg/g,降溫后0.061mg/g,相差0.138mg/g。15種大白菜的葉綠素b在低溫條件下都有所下降。低溫條件不利于15種大白菜葉綠素b積累。0℃前,243、249和CK1的葉綠素b含量有顯著差異(Plt;0.05)。0℃后,15種大白菜的葉綠素b含量無(wú)顯著差異(Pgt;0.05)(圖2)。

        在0℃前,249的葉綠素(a+b)含量最高,為0.311mg/g,243的葉綠素(a+b)含量最低,為0.148mg/g,兩者相差0.163mg/g。在0℃后,248的葉綠素(a+b)含量最高,為0.199mg/g,241的葉綠素(a+b)含量最低,為0158mg/g,兩者相差0.041mg/g。0℃前,243、249和CK1的葉綠素(a+b)含量有顯著差異(Plt;0.05)。0℃后,246和248的葉綠素(a+b)含量有顯著差異(Plt;0.05)(圖3)。

        15種大白菜中有10種大白菜的葉綠素(a+b)含量在0℃后下降,5種大白菜的葉綠素(a+b)含量在0℃后上升。10種大白菜的葉綠素(a+b)含量在0℃后下降分別是淮黃5號(hào)、淮黃6號(hào)、北京橘紅心、橘紅66、雞蛋黃、紫裔、淮陰小獅子頭、玲瓏黃012、春月黃、秋寶(圖3)。

        2.2高溫處理對(duì)葉綠體色素含量的影響

        2.2.1葉綠素a、葉綠素b和葉綠素(a+b)含量。

        秋寶葉綠素a在第8天最高,達(dá)2.474mg/g,在第6天最低,為1.800mg/g,兩者相差0.674mg/g。經(jīng)過(guò)9d的高溫處理,第9天低于第0天。秋寶葉綠素b在第8天最高,達(dá)0.898mg/g,第2天最低,為0.634mg/g,兩者相差0.264mg/g。第9天低于第0天。秋寶在第8天葉綠素(a+b)含量最高,為3.372mg/g,第6天葉綠素(a+b)含量最低,為2.449mg/g,兩者相差0.923mg/g。第9天低于第0天(圖4)。

        淮黃7號(hào)葉綠素a含量在第8天最高,達(dá)1.855mg/g,在第4天最低,為1.473mg/g,兩者相差0.382mg/g。經(jīng)過(guò)9d高溫處理,第9天高于第0天。第0~6天變化幅度較小,呈第8天上升、第9天下降的變化趨勢(shì)?;袋S7號(hào)葉綠素b含量在第9天最高,達(dá)0.684mg/g,在第0天最低,為0.469mg/g,兩者相差0.215mg/g,第9天高于第0天?;袋S7號(hào)在第8天葉綠素(a+b)含量最高,為2.460mg/g,在第4天葉綠素(a+b)含量最低,為1.968mg/g,兩者相差0.492mg/g,第9天高于第0天。第0~6天變化較小,第8天上升,第9天下降(圖5)。

        改良秋雜三號(hào)葉綠素a含量在第9天最高,達(dá)2.129mg/g,在第8天最低,為1.025mg/g,兩者相差1.104mg/g。經(jīng)過(guò)9d高溫處理,第9天高于第0天。改良秋雜三號(hào)葉綠素b含量在第9天最高,達(dá)0.708mg/g,在第8天最低,為0.449mg/g,兩者相差0.259mg/g,第9天高于第0天。第0~6天變化較小,第8天下降至最低,第9天上升。改良秋雜三號(hào)第9天葉綠素(a+b)含量最高,為2.837mg/g,第8天葉綠素(a+b)含量最低,為1.474mg/g,兩者相差1363mg/g,第9天高于第0天(圖6)。

        北京橘紅心葉綠素a含量在第9天最高,達(dá)1.836mg/g,第6天最低,為0.625mg/g,兩者相差1.211mg/g。經(jīng)過(guò)9d高溫處理,第9天高于第0天。第0~4天變化較小,第6天下降至最低,第8天和第9天上升。北京橘紅心葉綠素b含量在第9天最高,達(dá)0.625mg/g,第6天最低,為0.254mg/g,兩者相差0.371mg/g,第9天高于第0天。北京橘紅心在第9天葉綠素(a+b)含量最高,為2.461mg/g,在第6天葉綠素(a+b)含量最低,為0.879mg/g,兩者相差1.582mg/g,第9天高于第0天(圖7)。

        紫裔葉綠素a含量在第0天最高,達(dá)1.850mg/g,在第2天最低,為1.457mg/g,兩者相差0.393mg/g,第9天低于第0天。紫裔葉綠素b含量在第9天最高,達(dá)0.634mg/g,在第2天最低,為0503mg/g,兩者相差0.131mg/g,第9天高于第0天。紫裔葉綠素(a+b)含量在第0天最高,為2.452mg/g,第2天葉綠素(a+b)含量最低,為1.959mg/g,兩者相差0.493mg/g,第9天低于第0天(圖8)。

        秋寶、紫裔葉綠素a含量在第9天都低于第0天,淮黃7號(hào)、改良秋雜3號(hào)、北京橘紅心葉綠素a含量在第9天都高于第0天。在9d的高溫試驗(yàn)中,葉綠素a含量的最高值和最低值相差最大是淮黃7號(hào),為1.473mg/g,最低的是紫裔,為0.393mg/g。

        在9d的高溫試驗(yàn)中,葉綠素b含量最高值和最低值相差最大的是北京橘紅心,相差0.371mg/g,相差最低的是紫裔,為0.131mg/g。秋寶葉綠素b含量在第9天都低于第0天,淮黃7號(hào)、改良秋雜三號(hào)、北京橘紅心和紫裔葉綠素b含量在第9天都高于第0天。

        在9d的高溫試驗(yàn)中,葉綠素(a+b)含量的最高值和最低值相差最大的是北京橘紅心,相差1.582mg/g,相差最低的是淮黃7號(hào),為0.492mg/g。秋寶和紫裔葉綠素(a+b)含量在第9天都低于第0天,淮黃7號(hào)、改良秋雜三號(hào)、北京橘紅心葉綠素(a+b)含量在第9天都高于第0天。

        3結(jié)論

        3.1低溫對(duì)葉綠體色素含量的影響

        徐若涵等[7-8關(guān)于草莓的低溫試驗(yàn),在同一低溫條件下,脅迫天數(shù)越長(zhǎng),草莓葉片葉綠素a和葉綠素b的含量越少。低溫會(huì)引起小麥[8-9葉綠素含量的下降。張瑤等9-10研究發(fā)現(xiàn),在低溫條件下,黃瓜葉片葉綠素a、葉綠素b含量隨著溫度的降低而均有所下降,影響植物的光合作用。

        該試驗(yàn)中15種大白菜中有11個(gè)品種在溫度下降后葉綠素a含量減少,從整體來(lái)看大部分大白菜葉綠素a含量在0℃后有所下降,低溫不利于部分品種大白菜葉綠素的積累。15種大白菜葉綠素b含量在低溫條件下都有所下降,15種大白菜中有10種大白菜的葉綠素(a+b)含量在低溫條件下下降。

        李春生等[10,16研究表明,草莓在適宜低溫脅迫下能夠鍛煉植株的抗逆性,有利于葉綠素的積累。在果蔬貯藏方面,低溫有利于果蔬的保鮮,賈敏等1 17研究表明,低溫貯藏條件可以抑制芹菜葉綠素的降解,能夠更好地保持芹菜葉綠素含量,維持芹菜的品質(zhì)。煙草在低溫條件下生長(zhǎng)會(huì)受到抑制,李瑩等12研究表明,隨著低溫持續(xù)天數(shù)的延長(zhǎng),4份樣品的葉綠素含量均呈下降趨勢(shì)。說(shuō)明植物體受低溫脅迫程度越大,其體內(nèi)葉綠素含量越低,導(dǎo)致植物光合能力減弱,影響干物質(zhì)的積累減少。楊彬等[13研究表明,在弱光逆境下,隨溫度的降低和時(shí)間的延長(zhǎng),龍葵幼苗葉片中葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素(a+b)含量顯著降低。

        3.2高溫對(duì)葉綠體色素含量的影響

        高溫對(duì)植物的影響有降低植物體葉綠素含量、抑制光合作用等。楊慧斌等[14,18研究表明,毛白楊幼苗葉片在不同溫度、不同時(shí)間處理后,葉片內(nèi)的葉綠素總量隨著溫度的升高而減小。高溫直接損傷葉綠體、線粒體的結(jié)構(gòu),引起光合色素的降解,進(jìn)而抑制光合作用。5個(gè)品種的大白菜在高溫條件處理下,葉綠素a、葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素含量變化不一致。秋寶、淮黃7號(hào)、北京橘紅心、紫裔的葉綠素a含量呈下降趨勢(shì),改良秋雜三號(hào)葉綠素a含量呈上升趨勢(shì)。北京橘紅心的葉綠素b含量呈下降趨勢(shì),秋寶、淮黃7號(hào)、改良秋雜三號(hào)、紫裔葉綠素b含量呈上升趨勢(shì)。楊立等[15,19以黃瓜葉片為試驗(yàn)材料,結(jié)果表明黃瓜葉片的葉綠素總量隨著處理溫度的升高和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),下降幅度逐漸加大。說(shuō)明高溫不利于植物自身的葉綠素積累。崔慶梅等[16,20研究表明,隨著高溫脅迫處理時(shí)間的增加,黃瓜幼苗葉片中的葉綠素含量呈逐漸下降趨勢(shì),葉綠素含量下降,表明幼苗葉片對(duì)于光的吸收與轉(zhuǎn)化能力不斷下降。高溫抑制了植物的光合作用。羅靖等17,21研究表明,隨著溫度的升高和高溫持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng),草莓葉片的葉綠素a、葉綠素b含量呈下降趨勢(shì)。

        4討論

        研究表明,高溫和低溫脅迫條件均能導(dǎo)致大白菜葉綠素含量的改變,在不同溫度處理?xiàng)l件下大白菜也會(huì)通過(guò)各種生理生化的途徑增強(qiáng)自身對(duì)環(huán)境脅迫的抵抗能力。大白菜葉綠素對(duì)溫度脅迫的響應(yīng)機(jī)制涉及多個(gè)方面的因素。賈敏等[11、許永安等18研究發(fā)現(xiàn),低溫可以導(dǎo)致甜瓜葉片的葉綠素含量顯著下降,使甜瓜葉片中的葉綠素發(fā)生降解,影響甜瓜葉片的光合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和活性。耐低溫脅迫的大白菜紫裔品種葉綠素a、葉綠素b、葉綠素(a+b)含量0 ℃前均最高且對(duì)照4個(gè)品種大白菜葉綠素含量0 ℃前均高于0 ℃后,是否意味著低溫脅迫促進(jìn)葉綠素的積累或與大白菜的抗寒性存在相關(guān),這有待于今后進(jìn)一步研究;李聰聰?shù)?sup>[19研究發(fā)現(xiàn),高溫干旱抑制了豫花9719 花生幼苗中葉綠素a、葉綠素b的合成,而對(duì)豫花9326 的葉綠素a 和葉綠素b的合成反而有促進(jìn)作用。吳靜等[20研究結(jié)果顯示,對(duì)材料進(jìn)行高溫處理,檸檬香茅的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總含量均呈下降趨勢(shì),香蜂草則呈上升趨勢(shì),而匍匐迷迭香呈先增后減趨勢(shì)。該試驗(yàn)中5個(gè)品種的大白菜在高溫條件下,葉綠素a、葉綠素b、葉綠素(a+b)含量變化趨勢(shì)不一致。10種大白菜的葉綠素(a+b)含量在0 ℃后下降,有5種大白菜的葉綠素(a+b)含量在0 ℃后上升。改良秋雜三號(hào)和紫裔在高溫脅迫第9天葉綠素a、葉綠素b以及總?cè)~綠素含量均有所升高,葉綠素的穩(wěn)定性可以作為判斷大白菜是否能耐受高溫脅迫的生理指標(biāo)。該研究測(cè)定的大白菜葉綠素含量?jī)H是一部分,探索葉綠素的限制因素,對(duì)獅子頭大白菜的栽培、優(yōu)質(zhì)資源的篩選和新品種創(chuàng)制提供參考依據(jù)。

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