LED红蓝光连续光照调控生菜抗坏血酸代谢的机理研究

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 3次 | 上传用户:talenthers312
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
抗坏血酸(AsA)作为非常重要的抗氧化物质之一,对于维持植物正常生长和人体健康都具有极其重要的作用。但是,由于园艺设施中相对较低的光照条件,导致设施栽培蔬菜尤其是人工光植物工厂水培叶菜AsA含量偏低的问题十分突出。连续光照可从时间角度最大限度增加有效光照,是一个安全提升蔬菜产量和品质的有效手段,但同时也是一种潜在的光氧化胁迫诱因。LED光源光谱精准,可按需调控,丰富了连续光照的内涵与调控模式。为探明LED红蓝光连续光照对水培生菜中AsA含量的调控效果及其相应的代谢机理。本研究以AsA代谢途径(合成、氧化和还原再生)连续光照响应位点与联动机制为突破口,研究了红蓝光连续光照对水培生菜AsA含量及其代谢关键酶(L-半乳糖-1,4-内酯脱氢酶GalLDH、抗坏血酸过氧化氢酶APX、单脱氢抗坏血酸还原酶MDHAR、脱氢抗坏血酸还原酶DHAR和谷胱甘肽还原酶GR)的影响及其与时长、光强和光质的关系,揭示水培生菜AsA代谢的连续光照响应机理。此外,通过生菜生长及氧化应激对连续光照响应,揭示生菜对不同时长、光强和光质的连续光照的耐受特征,为建立设施水培生菜LED红蓝光连续光照产量品质提升技术提供科学依据。主要研究结果与结论如下:
  (1)以常规光周期(Control,16/8h,200μmol?m-2?s-1)为对照,研究了15d内红蓝光连续光照(CL,24/0h,200μmol?m-2?s-1)下生菜生长、AsA含量及其代谢以及氧化应激的动态变化。结果表明,15d内CL处理能够提高生菜生物量和干物质含量。CL通过上调GalLDH和APX活性显著促进了AsA和DHA的累积,并在处理后期同时还上调MDHAR活性以促进MDHA还原为AsA。DHAR酶活和基因表达水平均对CL没有显著响应。H2O2含量在CL下虽显著提高,但没有持续上升。而且光系统Ⅱ最大光合效率(Fv/Fm)荧光图像也表明CL下生菜叶片没有遭受胁迫,说明生菜能够耐受15d连续光照。
  (2)研究了不同光强(100μmol?m-2?s-1;200μmol?m-2?s-1;300μmol?m-2?s-1)的LED红蓝光连续光照12d内生菜生长、AsA含量及其代谢以及氧化应激的动态变化。结果表明光强越高生菜生物量、干重比、根冠比和比叶重越高,但叶面积不受影响。总体而言,AsA含量以及参与AsA代谢关键酶的活性均与连续光照下的光强度呈正相关。说明高光强连续光照通过同时刺激AsA合成和还原再生促进AsA累积。此外,光强越高H2O2含量越高。200和300μmol?m-2?s-1处理导致Fv/Fm值在第6d显著降低,但在第12d恢复至正常水平。表明高光强连续光照初期引起光抑制。而100μmol?m-2?s-1处理没有引起光氧化应激,说明连续光照胁迫由于过量光能导致的。
  (3)研究了不同红(R)蓝(B)比例(3R∶1B,1R∶1B和1R∶3B)的LED红蓝光连续光照12d内生菜生长、AsA含量及其代谢以及氧化应激的动态变化。结果表明,生菜的生长参数(包括生物量、根冠比和叶面积)与红光比例呈正相关,而AsA含量与蓝光比例呈正相关。1R∶3B处理在第6~12d提高了参与AsA还原再生(APX,MDHAR,DHAR和GR)的酶的活性从而促进AsA累积,而GalLDH活性对光质没有显著响应。H2O2含量也随蓝光比例增加而增加。连续光照下红蓝光比例对生菜Fv/Fm无显著影响,所有处理fv/fM在处理后期恢复至正常水平。
  (4)研究不同暗期光强(NL,0μmol?m-2?s-1;LL,20μmol?m-2?s-1;CL,200μmol?m-2?s-1)的连续光照0~72h(3d)内生菜生长、AsA含量及其代谢以及氧化应激的节律变化特征。结果表明,LL处理对生物量没有显著的促进作用,但会降低根冠比。AsA含量在处理的8h内即被CL显著提升,随后略有增加。72h内CL在多个时间点显著提高了除DHAR外其他酶的活性。NL和LL处理下AsA含量无显著差异且呈现相同的昼夜节律特征。CL处理下Fv/Fm值也在8h内显著下降,随后维持稳定。生菜AsA含量及其代谢对LL的响应,表明光信号没有参与连续光照对AsA的调控。
其他文献
在当前能源日益紧缺的大背景下,节能减排已经成为航运企业和科研工作者的重要研究目标。对于大型低速二冲程船舶柴油机来说,利用以蒸汽朗肯循环(Steam Rankine Cycle,SRC)、有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)、卡琳娜循环(Kalina Cycle,KC)及各类联合循环为代表的热力循环对柴油机烟气进行余热回收发电已初步应用于工程领域且具有很高的行业前景。这
学位
近年来,船舶自动识别系统(AIS)在保障水上交通安全、维护水上交通秩序和为船舶提供可靠通信等方面上发挥了不可或缺的作用,AIS已成为水上交通的重要通信手段。但随着使用AIS的频率不断增加,海事通信对数据交换要求不断提高,AIS已无法满足当前船舶的数据交换需求。因此,为了缓解AIS的通信压力,2013年国际航标组织(LALA)提出了甚高频数据交换系统(VDES),VDES对现有AIS进行整合和拓展,
冷弯成形的型材构件因其优良的技术性和经济性,被广泛应用于船舶制造业。本文研究型材的冷弯成形过程,型材构件是船体结构的基本结构。型材加工通常使用肋骨冷弯机加工,借助机械对型材施加外力,从而使型材产生塑性变形。本文以船用角钢、T型材和球扁钢为研究对象,通过数值模拟与冷弯试验相结合的方法来研究型材冷弯成形规律。本文采用ANSYS/LS-DYNA软件对型材的冷弯成形过程进行建模,包括几何模型、有限元模型以
学位
学位
学位
The International Thermonuclear Experimental Reactor(ITER)is one of the ultimate attractive solutions to sort the energy crisis by generating large amount of carbon-free energy.The Poloidal Field(PF)c
学位
FDS Team(INEST,CAS,China)developed a highly efficient and general purpose code-the SuperMC-which is capable to model and simulate the complex nuclear systems.In order to validate and apply the SuperMC
学位
The effects of resonant magnetic perturbations(RMPs)on the behavior of high Z-number impurities in the core of tokamak plasmas have been studied using1D and3D impurity transport codes.Spatial distribu
学位
加速器质谱是一项基于加速器的具有超高灵敏度的核分析技术,主要用于测量14C、10Be、26Al、36Cl、41Ca等长寿命放射性核素,在考古学、地球科学、环境科学、生命科学、水文学、海洋学等领域有广泛应用。自1977年AMS出现以来,AMS从技术到应用都有了很大发展。在技术方面,测量精度和灵敏度不断提高,测量核素种类不断增加,采用较低能量加速器的小型化AMS在测量14C上获得了巨大成功。在应用方面
学位
由于我国现状农田水肥利用率不高,灌溉水有效利用系数仅为0.548,化肥利用率不到30%,大量的水肥流失,因此,开展灌水施肥方式的研究对缓解我国水资源短缺、面源污染有着重要的意义。以豫北地区夏玉米-冬小麦连作为基础,通过管道输水畦灌液施肥方式,设计了长畦条件下(3.5*200m)畦灌与波涌灌两种灌水方式,第三季作物补充了短畦田(3.5*100m)的处理,对比畦灌与波涌灌、长畦与短畦的水氮分布,探究波
学位