外源水楊酸和一氧化氮對鹽脅迫番茄幼苗光系統(tǒng)Ⅱ功能及激發(fā)能分配利用的影響

孫德智，韓曉日，彭 靖，范 富，楊恒山，馬玉露，宋桂云

（1 內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古通遼 028000；2 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院/土肥資源高效利用國家工程實(shí)驗(yàn)室，遼寧沈陽 110866）

番茄 (Solanum lycopersicum L.) 為茄科番茄屬草本植物，原產(chǎn)拉丁美洲，自16世紀(jì)初引種至歐洲后逐漸發(fā)展成為世界上種植面積最廣的蔬菜作物之一。中國是世界番茄主要生產(chǎn)國，2012年播種面積 (100萬hm2) 和總產(chǎn)量 (5000萬t) 均已越居世界首位[1]。番茄露地或設(shè)施栽培生產(chǎn)中經(jīng)常會遭遇鹽漬逆境，致使其光合生產(chǎn)潛力難以充分發(fā)揮，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低，商品性變差，給生產(chǎn)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，研究番茄在鹽漬逆境下的生理生態(tài)變化及其機(jī)制，對其高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)栽培及耐鹽品種選育鑒定具有極其重要的意義。

利用外源物質(zhì)對栽培作物進(jìn)行誘抗處理是目前提高植物對逆境耐性的簡便、有效、可行的方法之一[2]。水楊酸 (salicylic acid，SA) 和一氧化氮 (nitric oxide，NO) 是普遍存在于植物體內(nèi)的兩種生物活性信號分子，二者均能參與植物應(yīng)答生物和非生物逆境的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。研究發(fā)現(xiàn)，在復(fù)雜的細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中SA和NO并非孤立存在，它們“cross talk”，在諸多生理代謝[3]、基因表達(dá)[4]和抗逆反應(yīng)[5]中均能表現(xiàn)出交互 (協(xié)同) 作用。受此啟發(fā)，以外源SA和NO供體硝普鈉 (sodium nitropprusside，SNP)協(xié)同誘導(dǎo)植物提高抗性的研究正愈來愈受關(guān)注。

目前，在對植物抵御重金屬[6]、耐低溫[7]、適應(yīng)缺鐵[8]、緩解UV-B輻射[9]和抗鹽[10-13]等的研究中雖已證實(shí)了SA、SNP復(fù)配誘抗處理的協(xié)同效應(yīng)，但相關(guān)研究仍主要局限于對生長發(fā)育、抗氧化系統(tǒng)活性、滲透調(diào)節(jié)和離子組成等方面的探討。有關(guān)利用葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)技術(shù)系統(tǒng)研究SA、SNP協(xié)同調(diào)控植物抗 (耐) 鹽的研究鮮見報(bào)道。本研究以番茄為試材，研究SA和SNP對NaCl脅迫下番茄幼苗葉片PSⅡ光化學(xué)效率、激發(fā)能分配和天線色素吸收光能利用的影響，旨在探明鹽脅迫下外源SA、NO對番茄葉片光合功能的調(diào)控作用及其相互關(guān)系，為高效利用化學(xué)誘抗劑緩解鹽漬逆境障礙提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料培養(yǎng)與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試材料為番茄品種‘秦豐保冠’，由西安市秦豐蔬菜研究所提供。將溫湯浸種出芽 (55℃溫水中浸泡3～4 h后放在鋪有濕潤紗布的培養(yǎng)皿內(nèi)，于29℃恒溫箱中催芽) 的種子播于營養(yǎng)缽中，以蛭石作基質(zhì)，待真葉展開后每2 d澆1/8 Hoagland營養(yǎng)液1次，每株澆50 mL，當(dāng)幼苗具有4～5真葉時，挑選長勢一致的植株定植于水培箱內(nèi)，定植前用蒸餾水洗凈根部的育苗基質(zhì)。水培箱大小為60 cm × 40 cm × 20 cm，每個水培箱加1/4 Hoagland營養(yǎng)液35 L，定植6株，株行距均為15 cm。定植后恢復(fù)生長10 d，開始進(jìn)行試驗(yàn)處理。每個水培箱24 h進(jìn)行充氣泵充氣，每2 d更換1次營養(yǎng)液。

試驗(yàn)設(shè)如下處理：1) 對照 (CK0)，1/4 Hoagland營養(yǎng)液；2) 鹽脅迫處理 (CK1)，含100 mmol/L NaCl的1/4 Hoagland營養(yǎng)液；3) 水楊酸處理 (SA)，在鹽脅迫溶液中加入0.2 mmol/L SA；4) 硝普鈉處理(SNP)，在鹽脅迫溶液中加入0.1 mmol/LSNP；5)SA+SNP處理，在鹽脅迫溶液中同時加入0.2 mmol/L SA和0.1 mmol/L SNP。NaCl脅迫處理濃度、SA和SNP濃度及試驗(yàn)處理天數(shù)均根據(jù)預(yù)備試驗(yàn)確定。為防止鹽激，先將營養(yǎng)液含有的NaCl濃度增加到50 mmol/L，2 d后濃度增至100 mmol/L，此時定為脅迫處理的開始時間。在進(jìn)行SA+SNP處理的同時，前4個處理補(bǔ)充加入適量體積的去離子水，以保持處理體積一致。處理期間每天更換處理營養(yǎng)液，每處理3次重復(fù) (3個水培槽)，水培槽隨機(jī)排列。處理的第3、5和7 d分別測定幼苗上數(shù)第2片完全展開葉的相關(guān)指標(biāo)，測定時每處理隨機(jī)測定6株，每株重復(fù)測定2次。

1.2 測定項(xiàng)目與方法

1.2.1 氣體交換參數(shù) 使用LI-6400XT光合作用測定系統(tǒng) (Li-Cor Inc.，Lincoln，NE，USA) 測定凈光合速率 (Pn)、氣孔導(dǎo)度 (Gs) 和胞間CO2濃度 (Ci) 等參數(shù)。測定時，儀器使用開放式氣路、內(nèi)置LED紅/藍(lán)光源 (6400-02B)，光強(qiáng)設(shè)置為 800 μmol/(m2·s)，葉室溫度為 (28 ± 2)℃、CO2濃度為 (360 ± 20) μL/L。

1.2.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù) 采用JUNIOR-PAM脈沖調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x (Heinz Walz GmbH，Effeltrich，Germany) 測定葉綠素?zé)晒鈪?shù)。測定前先對葉片進(jìn)行 30 min 暗適應(yīng)，然后照射 ＜ 0.1 μmol/(m2·s)的檢測光測得最小熒光 (Fo)，之后照射 8000 μmol/(m2·s) 的飽和脈沖光測得最大熒光 (Fm)。接著照射800 μmol/(m2·s) 的內(nèi)源光化光，10 min后獲得穩(wěn)態(tài)熒光(Fs)，再次照射飽和脈沖光以獲得光下最大熒光(Fm′)，最后關(guān)閉光化光，打開遠(yuǎn)紅光的同時測定光下的最小熒光 (Fo′)。PSⅡ最大光化學(xué)效率 (Fv/Fm)、光化學(xué)熒光猝滅系數(shù) (qP)、非光化學(xué)熒光猝滅系數(shù)(NPQ) 和實(shí)際光化學(xué)效率 (ΦPSⅡ) 均由儀器自動給出。直接計(jì)算PSⅡ潛在光化學(xué)活性 (Fv/Fo)，反應(yīng)中心激發(fā)能捕獲效率 (Fv′/Fm′) 和 PSⅡ激發(fā)能壓力 (1-qP)，其中，F(xiàn)v= Fm- Fo，F(xiàn)v′ = Fm′ - Fo′。根據(jù)孫駿威等[14]的方法計(jì)算光合功能相對限制值 (LPFD) = 1 - (qP ×ΦPSⅡ)/0.83。按 Babani和 Lichtenthaler的公式[15]計(jì)算用于表征CO2潛在同化活性的葉綠素?zé)晒馑p率(Rfd) = (Fm- Fs)/Fs。兩個光系統(tǒng)之間的激發(fā)能分配系數(shù)按Braun和Malkin的公式[16]計(jì)算，PSⅠ激發(fā)能分配系數(shù) α = ?/(1 + ?)，PSⅡ激發(fā)能分配系數(shù) β = 1/(1 +?)，? = (Fm′ - Fs)/(Fm′ - Fo′)；PSⅠ和 PSⅡ間激發(fā)能分配的不平衡性用β/α-1表示。參照Demmig-Adams等[17]的方法計(jì)算吸收光能用于進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的份額，P = (Fv′/Fm′) × qP；非光化學(xué)耗散的份額，Ex= (1-qP) ×(Fv′/Fm′)；天線熱耗散的份額， D = 1 - (Fv′/Fm′)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用IBM SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析 (One-way ANOVA)，采用LSD法進(jìn)行差異顯著性比較，使用ORIGIN PRO 8.5軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA和SNP對NaCl脅迫下番茄幼苗葉片氣體交換參數(shù)的影響

番茄幼苗在100 mmol/L NaCl脅迫處理 (CK1) 的3～7 d，葉片凈光合速率 (Pn) 和氣孔導(dǎo)度 (Gs) 分別持續(xù)顯著下降了28.8%～59.7%和40.7%～59.0%，胞間CO2濃度 (Ci) 先于第3 d顯著下降了6.9%，后在5～7 d顯著升高了13.9%～20.2% (圖1)。與CK1相比，SA、SNP單獨(dú)和復(fù)配處理均能使NaCl脅迫下幼苗葉片Pn、Gs和Ci的變化得到顯著抑制，其中以SA+SNP處理的綜合效果最明顯，在3～7 d，其Pn和Gs分別比CK1顯著提高了25.5%～94.9%和43.2%～50.0%；Ci在第3 d比CK1顯著提高了7.5%，在5～7 d比CK1顯著降低10.2%～13.8%。試驗(yàn)期間，SA和SNP處理間的上述各參數(shù)均無顯著差異。

圖1 水楊酸和硝普鈉對NaCl脅迫下番茄幼苗葉片氣體交換參數(shù)的影響Fig. 1 Effects of salicylic acid and sodium nitroprusside on gas exchange parameters in leaves of tomato seedlings under NaCl stress

2.2 SA和SNP對NaCl脅迫下番茄幼苗葉片暗適應(yīng)熒光參數(shù)的影響

如圖2所示，與對照 (CK0) 相比，100 mmol/L NaCl脅迫處理 (CK1) 番茄幼苗的3～7 d，葉片初始熒光 (Fo) 顯著升高了28.6%～32.7%，最大熒光(Fm)、PSⅡ潛在光化學(xué)活性 (Fv/Fo) 和最大光化學(xué)效率 (Fv/Fm) 分別顯著降低了14.2%～24.4%、40.1%～52.4%和10.2%～16.5%。與CK1相比，SA、SNP單獨(dú)和復(fù)配處理均能顯著抑制Fo的升高，不同程度延緩Fm、Fv/Fo和Fv/Fm的降低，其中以SA+SNP處理效果最明顯，在3～7 d，其Fo比CK1顯著降低了19.8%～23.5%；Fm、Fv/Fo和Fv/Fm分別比CK1顯著提高了11.2%～14.6%、51.7%～72.4%和9.5%～15.3%。除第5 d Fv/FmSA處理顯著高于SNP處理外，試驗(yàn)期間兩處理間的上述各參數(shù)均無顯著差異。

圖2 水楊酸和硝普鈉對NaCl脅迫下番茄幼苗葉片暗適應(yīng)熒光參數(shù)的影響Fig. 2 Effect of salicylic acid and sodium nitroprusside on dark adaptation fluorescence parameters in leaves of tomato seedlings under NaCl stress

2.3 SA和SNP對NaCl脅迫下番茄幼苗葉片光適應(yīng)熒光參數(shù)的影響

番茄幼苗在100 mmol/L NaCl脅迫處理 (CK1) 的3～7 d，葉片 PSⅡ天線轉(zhuǎn)化效率 (Fv′/Fm′)、實(shí)際光化學(xué)效率 (ΦPSⅡ) 和光化學(xué)熒光淬滅系數(shù) (qP) 分別顯著降低了25.2%～36.7%、51.9%～78.8%和35.8%～66.5%，非光化學(xué)猝滅系數(shù) (NPQ) 顯著升高50.5%～66.9%(圖3)。與CK1相比，SA、SNP單獨(dú)和復(fù)配處理均能使 NaCl脅迫下幼苗葉片的 Fv′/Fm′、ΦPSⅡ和qP顯著升高，NPQ顯著降低，其中以SA+SNP處理效果最明顯，在 3～7 d，其 Fv′/Fm′、ΦPSⅡ和 qP 分別比CK1提高了25.7%～34.6%、74.2%～198.6%和38.8%～121.9%，NPQ比CK1顯著降低了22.8%～23.4%。試驗(yàn)期間，SA和SNP處理間的上述各參數(shù)均無顯著差異。

2.4 SA和SNP對NaCl脅迫下番茄幼苗葉片光合功能相對限制值和葉綠素?zé)晒馑p率的影響

如圖4所示，與對照 (CK0) 相比，100 mmol/L NaCl脅迫處理 (CK1) 3～7 d，番茄幼苗葉片光合功能相對限制值 (LPFD) 顯著升高了53.4%～84.6%，葉綠素?zé)晒馑p率 (Rfd) 顯著降低了27.2%～39.3%。與CK1相比，SA、SNP單獨(dú)和復(fù)配處理均能顯著抑制LPFD的升高、不同程度延緩Rfd的降低，其中以SA+SNP處理效果最好，在3～7 d，其LPFD比CK1顯著降低了23.9%～26.0%，Rfd比CK1顯著提高了22.2%～25.5%。試驗(yàn)期間，SA和SNP處理間的LPFD和Rfd值均無顯著差異。

圖3 水楊酸和硝普鈉對NaCl脅迫下番茄幼苗葉片光適應(yīng)熒光參數(shù)的影響Fig. 3 Effects of salicylic acid and sodium nitroprusside on light adaptation fluorescence parameters in leaves of tomato seedlings under NaCl stress

圖4 水楊酸和硝普鈉對NaCl脅迫下番茄幼苗葉片光合功能相對限制值和葉綠素?zé)晒馑p率的影響Fig. 4 Effects of salicylic acid and sodium nitroprusside on photosynthetic function relative limit value and chlorophyll fluorescence decay rate in leaves of tomato seedlings under NaCl stress

2.5 SA和SNP對NaCl脅迫下番茄幼苗葉片兩個光系統(tǒng)間激發(fā)能分配和PSⅡ激發(fā)能壓力的影響

番茄幼苗在100 mmol/L NaCl脅迫處理 (CK1) 的3～7 d，葉片PSⅠ激發(fā)能分配系數(shù) (α) 顯著降低了24.7%～53.3%、PSⅡ激發(fā)能分配系數(shù) (β)、兩個光系統(tǒng)間激發(fā)能分配不平衡偏離系數(shù) (β/α-1) 和PSⅡ激發(fā)能壓力 (1-qP) 分別顯著升高了17.5%～39.2%、194.4%～748.0%和87.9%～184.0%(圖5)。與CK1相比，SA、SNP單獨(dú)和復(fù)配 (SA+SNP) 處理均能顯著減緩α的下降和抑制β、β/α-1和1-qP的上升，并以SA+SNP處理效果最明顯，在3～7 d，其α比CK1顯著提高了23.9%～78.8%，β、β/α-1和1-qP分別比CK1顯著降低了10.9%～19.4%、51.7%～72.8%和32.5%～39.9%。試驗(yàn)期間，SA和SNP處理間的上述各參數(shù)均無顯著差異。

圖5 水楊酸和硝普鈉對NaCl脅迫下番茄幼苗葉片雙光系統(tǒng)間激發(fā)能分配和PSⅡ激發(fā)能壓力的影響Fig. 5 Effects of salicylic acid and sodium nitroprusside on distribution of excitation energy between two photosystems and PSⅡexcitation pressure in leaves of tomato seedlings under NaCl stress

2.6 SA和SNP對NaCl脅迫下番茄幼苗葉片PSⅡ吸收光能分配利用的影響

PSⅡ捕獲的光能除了用于光化學(xué)反應(yīng)外，剩余部分分別通過反應(yīng)中心和天線色素進(jìn)行耗散[17-18]。如圖6所示，與對照 (CK0) 相比，100 mmol/L NaCl脅迫處理 (CK1) 番茄幼苗的3～7 d，葉片捕獲光能用于進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的份額 (P) 顯著降低了51.9%～78.8%，用于反應(yīng)中心非光化學(xué)耗散的份額 (Ex) 和天線熱耗散的份額 (D) 分別顯著升高40.4%～79.8%和62.9%～87.6%。與CK1相比，SA、SNP單獨(dú)和復(fù)配(SA+SNP) 處理均能使NaCl脅迫下幼苗葉片的P值顯著提高，Ex和D值顯著降低，其中以SA+SNP處理效果最好，在3～7 d，其P值比CK1提高了74.2%～198.6%，Ex和D值分別比CK1降低了15.1%～19.1%和27.8%～31.4%。試驗(yàn)期間，SA和SNP處理間的 P、Ex和D值均無顯著差異。

3 討論

番茄幼苗在NaCl脅迫下葉片Gs下降趨穩(wěn)的同時Ci持續(xù)上升，按Farquhar和Sharkey[19]的氣體交換模型理論可以明確葉肉細(xì)胞光合活性降低是引起幼苗Pn下降的主導(dǎo)因素。眾所周知，葉綠體內(nèi)光合過程的各步驟密切偶聯(lián)，任何一步受阻均可導(dǎo)致光抑制的發(fā)生，而光抑制并非意味著PSⅡ的破壞，要判斷鹽脅迫是否損傷了PSⅡ，還需借助對Fo、Fm和Fv/Fo的綜合分析。Baker[20]認(rèn)為，F(xiàn)v/Fm降低的同時若伴隨有Fo的升高，則可明確PSⅡ反應(yīng)中心已經(jīng)遭到破壞。Fv/Fo作為Fv/Fm的另一種敏感表達(dá)方式，與有活性的PSⅡ反應(yīng)中心數(shù)量成正比[21]，反映了光能從捕光色素蛋白復(fù)合體 (LHCⅡ) 到PSⅡ的傳遞能力[22]。試驗(yàn)中，NaCl脅迫處理的幼苗葉片F(xiàn)o顯著升高，F(xiàn)m、Fv/Fo和Fv/Fm顯著降低，表明鹽脅迫引起的光抑制損傷了PSⅡ(破壞反應(yīng)中心，LHCⅡ可逆脫離PSⅡ)，致使光合原初反應(yīng)受阻，通過PSⅡ的電子傳遞能力 (Fm) 下降。SA、SNP單獨(dú)或復(fù)配處理均能使脅迫下的Fo顯著降低，F(xiàn)m、Fv/Fo和Fv/Fm顯著升高，并以復(fù)配處理效果最好，說明在緩解鹽脅迫損傷PSⅡ反應(yīng)中心、維持光能從LHCⅡ到PSⅡ的傳遞方面SA和SNP復(fù)配處理具有協(xié)調(diào)增效作用。這與Liu等[11]對棉苗的研究結(jié)果部分一致。

PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率 (ΦPSⅡ) 的大小除受反應(yīng)中心激發(fā)能捕獲效率 (Fv′/Fm′) 制約外，還與反映PSⅡ反應(yīng)中心開放程度和初級醌電子受體 (QA) 下游電子傳遞通暢性的光化學(xué)淬滅系數(shù) (qP) 有關(guān)。由于光合CO2同化 (暗反應(yīng)) 對ATP和NADPH需求的多寡也可反饋調(diào)控ΦPSⅡ的變化[23]，因此基于ΦPSⅡ計(jì)算的LPFD可以反映某一特定光強(qiáng)下光合機(jī)構(gòu)整體功能的相對受限程度。非光化學(xué)淬滅 (NPQ) 代表了葉片依賴葉黃素循環(huán)的非輻射能量耗散的強(qiáng)弱，是植物長期適應(yīng)環(huán)境形成的一種光合機(jī)構(gòu)自我保護(hù)機(jī)制[24]。本研究結(jié)果顯示，NaCl脅迫在顯著降低幼苗葉片F(xiàn)v′/Fm′、ΦPSⅡ、qP 和 Rfd的同時，使 NPQ 和 LPFD顯著升高，表明鹽脅迫對光合機(jī)構(gòu)的損傷抑制了PSⅡ的光化學(xué)效率，進(jìn)而迫使植株啟動依賴葉黃素循環(huán)保護(hù)機(jī)制的運(yùn)行來耗散過剩激發(fā)能。SA、SNP單獨(dú)或復(fù)配處理均能使鹽脅迫下的 ΦPSⅡ、Fv′/Fm′、qP 和Rfd顯著升高，NPQ和LPFD顯著降低，并以復(fù)配處理效果最好，說明增強(qiáng)非輻射能量耗散并不是鹽脅迫下SA或/和SNP保護(hù)光合機(jī)構(gòu)的主要機(jī)制，對PSⅡ及其QA下游電子傳遞受體的保護(hù)，以及對光合暗反應(yīng)活性 (Rfd) 的改善才是外源SA或/和SNP減輕過剩光能損傷PSⅡ、增強(qiáng)番茄幼苗耐鹽能力的真正原因，而其中表現(xiàn)出復(fù)配處理的協(xié)同增效作用也類似于Liu等[11]對棉苗的研究。

狀態(tài)轉(zhuǎn)換參與調(diào)節(jié)的激發(fā)能均衡分配是PSⅡ和PSⅠ高效運(yùn)轉(zhuǎn)、協(xié)調(diào)完成線性電子傳遞的前提[25-27]。狀態(tài)轉(zhuǎn)換是指植物光合機(jī)構(gòu)兩種存在狀態(tài) (狀態(tài)Ⅰ和狀態(tài)Ⅱ) 間的相互轉(zhuǎn)換。狀態(tài)Ⅰ使激發(fā)能較多地分配至PSⅡ，結(jié)果使PSⅡ被過度激發(fā)，從而加重了PSⅡ的光抑制；狀態(tài)Ⅱ與狀態(tài)Ⅰ的作用過程恰好相反[28-29]。本試驗(yàn)中，番茄幼苗在NaCl脅迫下葉片分配至PSⅠ的激發(fā)能 (α) 顯著減少，分配至PSⅡ的激發(fā)能 (β) 顯著增多，致使激發(fā)能分配不平衡偏離系數(shù)(β/α-1) 顯著增大，這是光合機(jī)構(gòu)狀態(tài)Ⅰ向狀態(tài)Ⅱ轉(zhuǎn)換受阻的必然結(jié)果，而由此導(dǎo)致過高的PSⅡ激發(fā)能壓力 (1-qP) 會誘導(dǎo)反應(yīng)中心發(fā)生可逆失活，甚至破壞PSⅡ和類囊體膜的結(jié)構(gòu)，從而使電子“Z”鏈傳遞受阻，嚴(yán)重制約光合作用的高效運(yùn)行[27,30]。脅迫條件下SA、SNP單獨(dú)或復(fù)配處理的幼苗葉片β、β/α-1和1-qP顯著降低，α顯著升高，并以復(fù)配處理效果更明顯，說明在調(diào)節(jié)狀態(tài)轉(zhuǎn)換、促進(jìn)激發(fā)能均衡分配(雙光系統(tǒng)間) 方面，SA和SNP復(fù)配處理也具有協(xié)同增效作用。業(yè)已證實(shí)，PSⅡ向PSⅠ的激發(fā)能“滿溢”和磷酸化的LHCⅡ向PSⅠ的移動是植物光合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)Ⅰ向狀態(tài)Ⅱ轉(zhuǎn)換的兩種可能方式[27,29-30]，而以這兩種方式并行調(diào)節(jié)的激發(fā)能均衡分配也已被Tan等[25]在小麥的研究上所證實(shí)。NaCl脅迫下，SA或/和SNP改善番茄幼苗葉片激發(fā)能雙光系統(tǒng)間均衡分配的狀態(tài)轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)方式尚不明確，對此仍需深入研究。

圖6 水楊酸和硝普鈉對NaCl脅迫下番茄幼苗葉片PSⅡ吸收光能分配利用的影響Fig. 6 Effects of salicylic acid and nitric oxide on the distribution and utilization of luminous energy of PSⅡin leaves of tomato seedlings under stress of NaCl

鹽脅迫下，包括PSⅡ在內(nèi)的整個光合機(jī)構(gòu)活性的改善是SA或/和SNP減少幼苗葉片吸收光能天線熱耗散份額 (D)、增加反應(yīng)中心光化學(xué)分配份額 (P)的主要原因。Ex指的是因反應(yīng)中心的關(guān)閉 (或失活)使已傳遞到反應(yīng)中心的激發(fā)能在不能進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)時，不得不通過反應(yīng)中心耗散的份額，該值升高將誘發(fā)PSⅡ產(chǎn)生過量的活性氧，并直接構(gòu)成對反應(yīng)中心色素和結(jié)構(gòu)蛋白的損傷，進(jìn)而嚴(yán)重縮減PSⅡ激發(fā)能光化學(xué)利用的份額 (P)[17-18,31-32]。本試驗(yàn)中，SA和SNP復(fù)配處理在增加P和減少D中表現(xiàn)出的優(yōu)勢未能在減少Ex分配上得以體現(xiàn)，說明通過減少反應(yīng)中心過剩光能耗散降低活性氧生成并非是SA和SNP協(xié)同保護(hù)PSⅡ的主要生理機(jī)制。據(jù)此推測，在調(diào)節(jié)抗氧化系統(tǒng)活性增強(qiáng)上，二者表現(xiàn)出的協(xié)同增效作用才是SA和SNP協(xié)同提高反應(yīng)中心活性的主要原因，而這與本研究前期報(bào)道的結(jié)果相吻合[13]，同時也與 Simaei等[12]對大豆，Liu等[11]和Dong等[10]對棉花的研究結(jié)果一致。需要指出的是，Cyt-b559介導(dǎo)的環(huán)式電子傳遞[33]和脫去外周天線的PSⅡβ的形成 (縮小了PSⅡ光吸收截面) 與移動 (在類囊體的基粒片層和基質(zhì)片層區(qū)的移動，完成光能由PSⅡ向PSⅠ的分配)[34-35]是反應(yīng)中心激發(fā)能耗散的兩種主要方式，而SA或/和SNP究竟以何種方式下調(diào)Ex的機(jī)制尚不明確，對此還需深入研究。

4 結(jié)論

水楊酸、硝普鈉單獨(dú)或復(fù)配處理均能有效減輕NaCl脅迫對番茄幼苗葉片PSⅡ的損傷，其具體作用機(jī)制主要包括參與調(diào)節(jié)激發(fā)能在PSⅡ和PSⅠ間的均衡分配，增強(qiáng)QA下游的線性電子傳遞效率，以及對光合暗反應(yīng)同化CO2活性的提升。其中復(fù)配處理表現(xiàn)出的顯著優(yōu)勢說明外源水楊酸和一氧化氮在保護(hù)光合機(jī)構(gòu)、提高番茄幼苗抗 (耐) 鹽性上具有協(xié)同增效作用。

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