光照诱导太子参叶片黄化的机制

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0717

中国农学通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (1): 68-74.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0717

所属专题：生物技术；园艺

光照诱导太子参叶片黄化的机制

刘晓峰¹(), 查道喜², 朱启法², 徐方正¹, 陈洋², 张广雨¹, 王学瑛², 薛琳², 许立峰¹, 张忠锋¹, 徐海清²(), 张洪博¹()

¹中国农业科学院烟草研究所,山东青岛 266101
²安徽皖南烟叶有限责任公司,安徽宣城 242099

收稿日期:2021-07-28 修回日期:2021-12-02 出版日期:2022-01-05 发布日期:2022-02-24
通讯作者: 徐海清,张洪博
作者简介:刘晓峰,女,1989年出生,山东青岛人,工程师,硕士,研究方向为植物生物技术。通信地址：266101 山东青岛崂山区科苑经四路11号中国农业科学院烟草研究所,E-mail： liuxiaofeng626@126.com。
基金资助:
安徽皖南烟叶有限责任公司项目“太子参脱毒示范种植及深加工研究”(20190563004);中国农业科学院科技创新工程(ASTIP-TRIC05);中国农业科学院“青年英才计划”项目

Mechanism Underlying the Light-induced Leaf Chlorosis of Pseudostellaria heterophylla

LIU Xiaofeng¹(), ZHA Daoxi², ZHU Qifa², XU Fangzheng¹, CHEN Yang², ZHANG Guangyu¹, WANG Xueying², XUE Lin², XU Lifeng¹, ZHANG Zhongfeng¹, XU Haiqing²(), ZHANG Hongbo¹()

¹Tobacco Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Qingdao, Shandong 266101
²Southern Anhui Tobacco Leaf Co., Ltd., Xuancheng, Anhui 242099

Received:2021-07-28 Revised:2021-12-02 Online:2022-01-05 Published:2022-02-24
Contact: XU Haiqing,ZHANG Hongbo

摘要/Abstract

摘要：

研究旨在探讨太子参在大田种植过程发生的叶片黄化及植株凋亡与光照强度之间的关联,并进一步明确光照影响太子参叶片黄化和植株凋亡的机制。通过比较不同地域的田间太子参叶片黄化特性和气候因子差异,利用生化分析及显微观察研究不同光照强度、氮素水平对太子参叶片黄化及碳水化合物累积的影响,以揭示太子参叶片黄化的生理机制。对安徽宣城和贵州遵义的田间太子参叶片黄化特性和气候因子差异分析发现,光照强度是影响太子参叶片黄化的重要原因;田间和温室试验表明,叶片脱绿黄化程度和碳水化合物含量随光照强度增加而提高;电镜观察表明,光照强度增加会促进太子参叶片叶绿体中淀粉粒的增长,破坏叶绿体结构,并导致叶片脱绿;增加氮素用量可降低太子参叶片的碳水化合物累积,并抑制光照诱导的叶片黄化。本研究探讨光照和氮素对太子参叶片黄化的调控作用,可为人工种植太子参的生产实践提供一定参考。

关键词: 太子参, 光照强度, 叶片黄化, 碳水化合物, 氮素

Abstract:

This study aims to explore the correlation between light intensity and the leaf chlorosis of Pseudostellaria heterophylla, and further investigate the role of light intensity in mediating the leaf chlorosis and plant decay. The effects of light intensity and nitrogen level on the leaf chlorosis and carbohydrate accumulation in P. heterophylla were analyzed by biochemical analysis and microscopic observation to reveal the physiological mechanism underlying the leaf chlorosis of P. heterophylla. The differences of P. heterophylla leaf chlorosis characteristics and climatic factors between Xuancheng in Anhui and Zunyi in Guizhou were analyzed, which indicated that light intensity was an important factor affecting the leaf chlorosis of P. heterophylla. Field and greenhouse experiments showed that the extent of leaf chlorosis and the carbohydrate accumulation in P. heterophylla increased along with the increase of light intensity. Electron microscopic observation further suggested that the increase in light intensity could promote the enlargement of starch granules in chloroplasts, destroy the chloroplast structure, thus leading to leaf chlorosis in P. heterophylla. Increasing the nitrogen level could reduce the carbohydrate accumulation in P. heterophylla leaves and inhibit the light-induced leaf chlorosis. This study investigated the role of light and nitrogen in regulating leaf chlorosis of P. heterophylla, and could provide support to the agricultural practices in P. heterophylla cultivation.

Key words: Pseudostellaria heterophylla, light intensity, leaf chlorosis, carbohydrate, nitrogen

中图分类号:

S311

刘晓峰, 查道喜, 朱启法, 徐方正, 陈洋, 张广雨, 王学瑛, 薛琳, 许立峰, 张忠锋, 徐海清, 张洪博. 光照诱导太子参叶片黄化的机制[J]. 中国农学通报, 2022, 38(1): 68-74.

LIU Xiaofeng, ZHA Daoxi, ZHU Qifa, XU Fangzheng, CHEN Yang, ZHANG Guangyu, WANG Xueying, XUE Lin, XU Lifeng, ZHANG Zhongfeng, XU Haiqing, ZHANG Hongbo. Mechanism Underlying the Light-induced Leaf Chlorosis of Pseudostellaria heterophylla[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(1): 68-74.

图/表 6

图1. 遵义与宣城的太子参田间生长情况比较

时间	地点	平均最低气温/℃	平均最高气温/℃	平均湿度/%	阴雨天数量
3月	遵义	9	17	77	26
3月	宣城	7	16	75	22
4月	遵义	14	23	77	25
4月	宣城	13	24	72	12
5月	遵义	17	25	77	15
5月	宣城	18	28	74	11
6月	遵义	21	28	80	9
6月	宣城	22	30	80	14

表1. 宣城和遵义的天气因子比较

可见光强度	蓝光强度	紫外光强度		叶色变化
可见光强度	蓝光强度	365 nm	420 nm	叶色变化
100	19.5	0.23	0.24	嫩绿
200	35.4	0.51	0.54	黄绿
300	76.5	0.86	0.90	脱绿

表2. 温室培养太子参在不同光照下的叶色变化 μmol/(m2·s)

图2. 不同光照强度下温室培养太子参苗的生长情况

图3. 太子参叶片的透射电镜观察 A.遵义及宣城的太子参叶片透射电镜观察,B.不同光照强度的温室培养太子参叶片透射电镜观察;S为淀粉粒,PG为质体球,T为叶绿体片层

图4. 不同氮素条件下太子参苗的生长情况

参考文献 25

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Mechanism Underlying the Light-induced Leaf Chlorosis of Pseudostellaria heterophylla

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