硒调控草莓光合特性和果实糖酸比的生理机制

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为明确有机硒调控草莓叶片光合特性和果实糖及有机酸代谢的生理机制,本研究通过盆栽试验,采取叶面喷施的方法研究了不同浓度硒代蛋氨酸(SeMet)(10、30、60和90mg/L)处理对草莓植株叶片光合特性和果实糖酸代谢的影响。在果实发育的中果期、大果期、白果期、转色期及成熟期分别测定了草莓叶片光合色素含量(叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素、叶绿素a/b)、光合参数(净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度、气孔限制值、水分利用效率)、叶绿素荧光参数(PSII实际光化学效率、PSII最大光化学量子产量、PSII有效光化学量子产量、表观电子传递速率、化学淬灭系数及非光化学淬灭系数),同时测定了各时期果实中葡萄糖、果糖、总糖、柠檬酸、苹果酸和总酸含量,以及上述物质关键代谢酶(蔗糖转化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶、己糖激酶、磷酸己糖激酶、丙酮酸激酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、苹果酸酶、苹果酸脱氢酶、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶)的活性。通过上述研究,旨在阐明硒代蛋氨酸提升草莓果实糖酸比的生理机制,进而为有机硒在草莓生产中的应用提供理论依据。本研究所得主要结果如下:(1)SeMet能够提升中果期、大果期、白果期、转色期及成熟期草莓叶片中叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chla)、总叶绿素(Chla+b)及类胡萝卜素(Car)含量,同时显著提升中果期、白果期及转色期叶绿素a/b(Chla/b)的值,且60mg/L浓度SeMet处理对上述指标的提升最为显著。2)SeMet能够提升各时期草莓叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)及水分利用率(WUE),且各指标均以60mg/L浓度SeMet处理对这些指标提升最为显著。此外,SeMet会降低转色期草莓叶片胞间CO2浓度(Ci),而在其他时期该指标则会上升,SeMet能够提升草莓白果期和转色期叶片气孔限制值(Ls),在其他时期该指标则出现下降趋势,且无论上升亦或是下降,60mg/L浓度SeMet处理对上述两个指标的影响最为显著。(3)SeMet能够提升各时期草莓叶片PSII实际光化学效率(Y(II))、PSII最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSII有效光化学量子产量(Fv’/Fm’)、表观电子传递速率(ETR)及光化学淬灭系数(q P),同时降低非光化学淬灭系数(NPQ),60mg/L浓度SeMet处理对各指标的影响最为显著。(4)SeMet能够通过提升果实中蔗糖合酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,进而显著提升各时期草莓果实中的蔗糖含量,且60mg/L SeMet处理对这两个酶的活性提升最为显著。(5)SeMet能够通过提升酸性转化酶(AI)活性进而促进葡萄糖的积累,且各时期60mg/L SeMet处理对该酶活性提升最为显著。(6)SeMet处理能够通过抑制柠檬酸合成酶(CS)活性,同时一定程度上提升NAD-异柠檬酸脱氢酶(NAD-IDH)的活性,从而显著降低各时期草莓果实中柠檬酸含量,其中60mg/L SeMet处理对柠檬酸含量的降低作用最为显著。(7)SeMet处理能够通过抑制NADP-苹果酸酶(NADP-ME)活性,进而降低各时期草莓果实中苹果酸的含量,其中以60mg/L SeMet处理的降低作用最为显著。上述结果表明,SeMet能够提升草莓果实糖分的积累同时降低果实中有机酸积累,进而显著提升果实糖酸比,在生产中宜叶面喷施60mg/L SeMet,以达到提升草莓糖酸比的生产目的。
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