貴州農(nóng)業(yè)科學 收稿日期 基金項目 貴州省基礎研究計劃項目 光伏 補光對蔬菜幼苗生長代謝的影響機理研究 黔科合基礎 貴州省蔬菜現(xiàn)代農(nóng) 業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系 貴州省農(nóng)業(yè)科學院項目 蔬菜種質(zhì)資源的搜集 創(chuàng)新及利用 黔農(nóng)科院種質(zhì)資源 作者簡介 李曉慧 女 助理研究員 碩士 從事蔬菜育種與栽培技術等研究 通訊作者 馬 超 男 副研究員 博士 從事蔬菜育種與栽培技術等研究 補光對黃瓜幼苗葉片呼吸相關酶的影響 李曉慧 班甜甜 馬 超 王青青 楊 航 呂金麗 貴州省農(nóng)業(yè)科學院 園藝研究所 貴州 貴陽 貴州省農(nóng)業(yè)科學院 生物技術研究所 貴州 貴陽 六盤水市農(nóng)業(yè)科學研究院 貴州 六盤水 摘要 目的 探明補光對黃瓜幼苗葉片呼吸相關酶的影響 為弱光環(huán)境下培育黃瓜壯苗提供理論依據(jù) 方法 以黃瓜品種津研四號為試材 在溫室大棚內(nèi)采用隨機單因素試驗方法研究 不同補光時長 和 黃瓜幼苗葉片糖酵解途徑相關酶 三羧酸循環(huán)途徑和磷酸戊糖途徑相 關酶的變化 結(jié)果 補光后能顯著降低黃瓜幼苗葉片磷酸果糖激酶 和磷酸烯醇式丙酮酸羧化 酶 的活性 均以 處理較 下降最大 分別下降 和 補光后顯著改變琥珀 酸脫氫酶 磷酸葡萄糖脫氫酶 和 磷酸葡萄糖酸脫氫酶 的活性 均以 處理較 顯著提高 分別提高 和 其余處理顯著低于 分別降低 和 結(jié)論 補光時長為 時黃瓜幼苗生長較好 關鍵詞 補光 黃瓜 呼吸代謝 中圖分類號 文獻標識碼 文章編號 引言 研究意義 光照是植物生長的基礎要 素 是影響形態(tài)建成的關鍵因子 前人研 究進展 目前 針對弱光照對植物的影響已 有較多的研究 普遍認為 補光是目前 較佳的補光措施 貴州多寡日照 早春 時多陰雨天 且育苗常在溫棚內(nèi)進行 溫棚 的棚膜及鋼架結(jié)構(gòu)等可造成一定的消光影 響 致使光照更加不足 因此 早春培育壯 苗需進行 補光 研究認為 紅藍 組合光補光效果顯著 研究切入點 植 物通過呼吸作用分解有機物 釋放能量 滿 足生物的基本生命活動 是影響物質(zhì)積累的 基礎 目前對 補光的研究較多 但 大多集中在對植物形態(tài)特征及物質(zhì)積累影 響方面 對呼吸作用影響的研究甚少 擬 解決的關鍵問題 鑒于此 以黃瓜品種津研 四號為試材 在溫室大棚內(nèi)采用單因素試驗 方法探索 補光 紅藍組合 對黃瓜 幼苗葉片呼吸過程相關酶的影響 以期為弱 光環(huán)境下培育黃瓜壯苗提供理論依據(jù) 材料與方法 材料 植物 供試植物為黃瓜幼苗 品種為 津研四號 市購 儀器設備 燈帶 功率 為 紅光 波長 藍 光 波長 紅光 藍光 花盆規(guī)格 口徑 高 方法 育苗 種子催芽后播種在 孔的育 苗穴盤中 片子葉展開后挑選生長一致的 植株移栽至 的花盆中 放于裝有 燈帶的培養(yǎng)架上 幼苗頂端距 燈 帶 試驗設計 在設施大棚自然光照條 件下進行 補光試驗 根據(jù)光照時間設 個處理 即對照 光照處理 指 標 測 定 分 別 參 照 等 的方法測定黃瓜幼苗葉片中的磷酸 果糖激酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 琥珀酸脫氫酶 磷酸葡萄 糖脫氫酶 和 磷酸葡萄糖酸脫 氫酶 活性 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 用 進行數(shù)據(jù)整理 用 進行差異顯著性分析和相關性分析 結(jié)果與分析 不同時長 補光處理黃瓜葉片呼 吸過程糖酵解途徑的相關酶活性 由圖 可知 補光可顯著降低磷酸 果糖激酶 和磷酸烯醇式丙酮酸羧化 酶 的活性 各處理 和 活 性均為 且以 的 補光處理 的活性下降最大 活性 不同時長 補光處理 黃 瓜 葉 片 的 活 性 以 最 高 為 顯 著 高 于 其 余 處理 較 和 分別高 和 其 次 為 顯著高于除 外 的 其 余 處 理 活 性 最 低 為 顯 著 低 于 各 處 理 分 別 較 及 低 和 活性 不同時長 補光處 理黃瓜葉片的 活性為 其 中 最 高 為 顯 著 高 于 其 余 處理 和 分別較 低 和 其次 為 顯著高于除 外的其余處理 的活性最低 顯著低于各 處理 分別較 和 低 和 注 不同小寫字母表示差異顯著 下同 圖 不同時長 補光處理黃瓜葉片呼吸糖酵解過程相關酶的活性 貴 州 農(nóng) 業(yè) 科 學 不同時長 補光處理黃瓜葉片三羧 酸循環(huán)過程琥珀酸脫氫酶的活性 由圖 可知 補光處理可顯著改變 琥珀酸脫氫酶 的活性 各處理 活 性隨處理時長增加呈先增后降再增再降趨 勢 即 其中 為 顯 著 高 于 其 余 處理 分別較 和 提高 和 其 次 為 較 高 但二者差異不顯著 二者均 顯著高于 和 和 差異不顯著 但均 低于 分別較 低 和 表明 一 定 時 長 的 補 光 可 顯 著 提 高 活性 但超過一定時長則可降低 活性 以 的 補光處理 對 活性提高效果最佳 圖 不同時長 補光處理黃瓜葉片琥珀酸脫氫酶的活性 不同時長 補光處理黃瓜葉片磷酸 戊糖途徑相關酶的活性 由圖 看出 不同時長 補光處理能 夠顯著改變黃瓜葉片 磷酸葡萄糖脫氫酶 和 磷酸葡萄糖酸脫氫酶 的活性 活性 補光處理可顯 著改變 活性 各處理 活 性隨處理時長增加呈先增后降再增趨勢 即 其中 最高 為 顯著高于 及其 他處理 較 提高 和 顯 著 低 于 分 別 較 低 和 表明 一定時長的 補光能夠提高黃瓜葉片的 活性 但 是超過一定時長則會降低 活性 以 對 活性的影響最大 的活性 補光處理可 顯著改變 活性 各處理 活 性隨處理時長增加呈先增后降再增趨勢 即 其 中 最 高 為 顯 著 高 于 對 照 和其他處理 較 提高 和 顯著低于 分別較 低 和 表明 一定時長的 補光能夠提高黃瓜葉片的 活性 但 是超過一定時長則會降低 活性 以 的 補光處理 對 活 性的影響最大 圖 不同時長 補光黃瓜葉片 磷酸葡萄糖脫氫酶和 磷酸葡萄糖酸脫氫酶的酶活性 討論 植物的呼吸代謝途徑有多條 最普遍的 是糖酵解 三羧酸循環(huán)和磷酸戊糖等三大途 徑 其中 糖酵解是無氧呼吸和有氧呼吸的 共同途徑 其主要功能是將葡萄糖逐步分解 生成丙酮酸 己糖激酶 丙酮酸激酶和磷酸果 糖激酶是該途徑的 個關鍵限速酶 趙 晉鋒等 研究認為 光照強度嚴重影響谷子 基因的表達 拔節(jié)期弱光可誘導 個 基因的表達 而在拔節(jié)期中等強 度光照以及抽穗期和灌漿期的中等光照和弱 期 李曉慧 等 補光對黃瓜幼苗葉片呼吸相關酶的影響 光照下表達量均急劇降低 林小蘋等 研 究發(fā)現(xiàn) 不同光質(zhì)條件下鐵皮石斛的 變化為白光 紅光 藍光 綠光 該研究 補光主要是補充紅光和藍光 所以 和 的反應降低 與前人研究一致 三 羧酸循環(huán)是糖 脂肪和蛋白質(zhì)三大物質(zhì)的共 同氧化途徑 對植物維持生命活動所需的主 要能量來源具有重要作用 其中 琥珀酸脫氫 酶 是該途徑的關鍵酶 磷酸戊糖途徑 的主要作用是產(chǎn)生供還原性生物合成需要的 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 以及 可供核酸代謝的磷酸戊糖 有些中間產(chǎn)物還 可參與氨基酸和脂肪酸合成等 在植物體內(nèi) 有著不可或缺的重要作用 參與植物多種代 謝途徑及逆境信號應答過程 其中 磷 酸葡萄糖脫氫酶 和 磷酸葡萄糖 酸脫氫酶 是該途徑的 個重要限 制酶 林元震等 研究認為 的超 表達能提高植株 酶活性 進而提高 保護酶活性與光合能力 從而增強植株抵御 逆境的能力 以上 個呼吸代謝途徑之間彼 此密切關聯(lián) 若其他途徑受限時 另一條途徑 則會代替 與該研究結(jié)果一致 結(jié)論 補光條件下 磷酸果糖激酶 和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 活性均 顯著降低 的 補光處理能夠提高 的活性 其余處理則降低 活性 說 明 的 補光處理能夠促進三羧酸 循環(huán) 提高黃瓜的能量供應 和 均在 的 補光條件下顯著 高于其余處理 因此認為 的 補光 對黃瓜生長作用效果顯著 補光后 糖 酵解途徑的關鍵酶下降 而三羧酸循環(huán)和磷 酸戊糖途徑的關鍵酶在 的 補光 條件下則升高 保障了植物的正常呼吸 生 長 發(fā)育和對環(huán)境的適應 參考文獻 劉振威 賈文慶 孫 麗 等 光源不同光質(zhì)對三 色堇種子萌發(fā)及幼苗生長的影響 貴州農(nóng)業(yè)科學 周國泉 徐一清 付順華 等 溫室植物生產(chǎn)用人工光源研 究進展 浙江林學院學報 周艷虹 喻景權 錢瓊秋 等 低溫弱光對黃瓜幼苗生 長及抗氧化酶活性的影響 應 用 生 態(tài) 學 報 譚仁豪 張 艷 曹亞蘭 等 不同藍紅光質(zhì)組合 燈對綠豆芽苗菜生長的影響 貴州農(nóng)業(yè)科學 王婷婷 俞少娟 李鑫磊 等 光源對植物生理生化及 品質(zhì)影響研究進展 北方園藝 李禾子 人工光源和營養(yǎng)液對黃瓜生長發(fā)育及品質(zhì)的 影響 楊凌 西北農(nóng)林科技大學 曹 剛 不同 光質(zhì)對黃瓜和結(jié)球甘藍苗期生長 光合特性及內(nèi)源激素的影響 蘭州 甘肅農(nóng)業(yè)大 學 劉 丹 光源對花生以及黃瓜幼苗生長的影 響 南京 南京農(nóng)業(yè)大學 樊小雪 宋 波 徐 海 等 光源對不結(jié)球白菜 和番茄內(nèi)源激素含量的影響 浙 江 農(nóng) 業(yè) 學 報 劉 慶 連海峰 劉世琦 等 不同光質(zhì) 光源對草 莓光合特性 產(chǎn)量及品質(zhì)的影響 應用生態(tài)學報 貴 州 農(nóng) 業(yè) 科 學 任 健 單貴蓮 代微然 等 紫外線 增強對滇楊 川 楊光合參數(shù)及暗呼吸的影響 云南農(nóng)業(yè)大學學報 自然科學版 張法偉 王軍邦 李以康 等 高寒嵩草草甸不同退化 梯度下生態(tài)系統(tǒng)光合和呼吸響應特征 中國草地 學報 李冬彪 網(wǎng)紋甜瓜幼苗光合作用和根呼吸代謝對根際局 脅迫后恢復的響應 沈陽 沈陽農(nóng)業(yè)大學 劉曉慧 伍海兵 張圣美 等 淹水脅迫對絲瓜幼苗生 長及呼吸酶活性的影響 江 西 農(nóng) 業(yè) 學 報 王亞芳 陳鉦文 楊興旺 等 外源褪黑素對 脅迫下 葡萄葉片光合碳同化和光呼吸的影響 植物生理 學報 趙晉鋒 杜艷偉 王高鴻 等 谷子 基因的鑒定 及其對非生物逆境的響應特性 作 物 學 報 林小蘋 賴鐘雄 不同光質(zhì)條件下鐵皮石斛多糖含量 與磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因表達變化 熱帶 作物學報 林元震 張志毅 林善枝 等 桉樹葡萄糖 磷酸脫氫 酶 的全基因組分析與進化研究 安徽農(nóng) 業(yè)科學 張心菲 赤桉葡萄糖 磷酸脫氫酶 基因家族的 表達與功能分析 廣州 華南農(nóng)業(yè)大學 劉 強 柳正葳 胡 萃 等 外源一氧化氮對鋁脅迫 下煙草葉片呼吸作用和活性氧代謝的影響 河南 農(nóng)業(yè)科學 樊國華 外源鈣對淹水脅迫下不同抗性牡丹呼吸代謝 的影響 北方園藝 甘巧巧 孫學成 胡承孝 等 施鉬對不同鉬效率冬小 麥葉片呼吸作用相關酶的影響 植物營養(yǎng)與肥料 學報 孫勝楠 王 強 孫晨晨 等 黃瓜幼苗光合作用對高 溫脅迫的響應與適應 應 用 生 態(tài) 學 報 責任編輯 王 海 期 李曉慧 等 補光對黃瓜幼苗葉片呼吸相關酶的影響