盐胁迫对‘鄞红’葡萄光合特性及叶片细胞结构的影响

采用水培法,研究了不同浓度(0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%)Na Cl处理对1年生‘鄞红’葡萄幼苗生长、光合特性及叶片细胞结构的影响,为盐碱地‘鄞红’葡萄的栽培提供参考。结果表明:低浓度盐分(Na Cl≤0.4%)对葡萄生长、叶绿素含量、叶片细胞结构、气体交换参数以及叶绿素荧光参数影响不显著。随着盐浓度增大,葡萄生长受到抑制,叶片表皮层、栅栏组织、海绵组织变厚,海绵组织和栅栏组织细胞间隙变大,栅栏组织细胞叶绿体肿胀,内含淀粉粒和嗜锇颗粒变大且增多;同时,叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、光化学电子传递效率(ETR)、光化学猝灭系数q P以及栅栏组织/海绵组织比逐渐下降,非光化学猝灭系数q N逐渐上升;尤其在0.8%Na Cl浓度胁迫下,葡萄生长、叶绿素含量、叶片细胞结构、气体交换参数以及叶绿素荧光参数均发生显著性变化。由此表明,‘鄞红’葡萄能在较低含盐量(Na Cl≤0.4%)的基质中正常生长。     

基于转录组分析弱光胁迫对葡萄幼苗的影响

葡萄在生长过程中,常常暴露在光照不足的环境条件下,弱光严重影响葡萄的正常生长发育。为了探究弱光胁迫对葡萄生理生化的影响,本研究以‘鄞红’葡萄幼苗为试验对象,对其在不同弱光强度胁迫下（CK、T1、T2、T3和T4,胁迫强度逐渐增大）各种生理指标变化及部分处理组的转录组进行分析。结果表明,低强度弱光胁迫对葡萄光合作用以及生理生化的影响并不显著;随着胁迫强度的增大,葡萄叶片表皮层、栅栏组织、海绵组织变薄,海绵组织和栅栏组织细胞间隙变大,过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性和超氧化物歧化酶活性逐渐下降,同时可溶性蛋白含量下降,游离脯氨酸含量上升。在遮光率为80%的胁迫下,葡萄光合作用以及其他生理生化各指标均发生显著变化。RNA-seq数据显示CK和T2、CK和T4、T2和T4的差异表达基因分别为13 913、13 293和14 943个,大部分差异代谢通路均与植物的抗逆响应密切相关;多个抗逆信号通路的基因表达发生变化,包括JA/MYC2途径、MAPK信号途径。此外多酚氧化酶、硫氧还蛋白等多个抗氧化相关基因以及光敏色素相关基因的表达也发生变化,以上结果表明,在弱光胁迫下,‘鄞红’葡萄可能通过调整活性氧清除剂的表达水平,以维持体内活性氧的平衡状态,同时通过调整光合色素和光反应结构蛋白的表达水平,以维持体内光合作用的平衡与正常运作。本研究将为葡萄耐弱光生理响应机制的探究、抗弱光葡萄品种的选育及设施栽培条件的优化提供理论与技术支持。     

光照强度对葡萄愈伤组织形成过程中相关酶活性和基因表达的影响

文中分析了葡萄愈伤组织诱导和继代培养的最佳光照强度并探索葡萄愈伤组织褐变的机理。以金手指葡萄的幼嫩茎段为材料,设置0、500、1 000、1 500、2 000、2 500、3 000和4 000 Lx等8个光照强度,研究不同光照强度对葡萄愈伤组织的诱导率、褐化率及相关酶活性和基因表达的影响。结果表明,在0、500、1 000和1 500 Lx光照强度处理下,愈伤组织的诱导率均达到92%以上,显著高于其他处理(P0.05),其中1 000和1 500 Lx光照强度处理愈伤组织及其继代培养的生长势良好且褐化程度较轻;绿原酸、咖啡酸、对羟基苯甲酸和香豆酸与葡萄愈伤组织褐变关系密切,其中绿原酸的含量与褐化程度呈显著正相关(P0.05);POD和PPO酶活性与褐化率呈极显著负相关(P0.01);POD、PPO和PAL酶基因的表达量与褐化率呈显著(P0.05)或极显著(P0.01)正相关。因此,葡萄愈伤组织诱导和继代培养适宜的光照强度为1 000-1 500 Lx,光照强度过高或过低对其正常的生理生长都有较大负面影响。