低温胁迫下链霉菌TOR3209对番茄叶绿素荧光特性和叶黄素循环的影响OA北大核心CSTPCD

【目的】研究链霉菌TOR3209提高番茄低温耐受能力的生物学机制,从叶绿素荧光特性和叶黄素循环两方面入手揭示TOR3209对光系统II(PSII)的保护机制。【方法】以番茄为试验材料,将4叶期番茄幼苗于移栽时施加TOR3209菌剂,并于移栽30 d后进行低温(5℃)处理,设置常温TOR3209(TOR3209)、常温NI(NI)、低温TOR3209(TOR3209+C)和低温NI(NI+C)4个处理。比较低温胁迫下接菌和未接菌植株PSII性能、非光化学淬灭(NPQ)相关的叶绿素荧光参数、叶黄素循环组分、紫黄质脱环氧化酶(VDE)活性和抗坏血酸-谷胱甘肽(As A-GSH)循环的差异。【结果】链霉菌TOR3209可缓解低温诱导的PSII实际光化学效率Y(II)的下降,避免了PSII光抑制。低温胁迫下番茄叶片快速叶绿素荧光诱导动力学(OJIP)曲线的J点明显上升同时出现K点,快速叶绿素荧光诱导动力学分析(JIP-test)发现,相对荧光曲线的初始斜率(M_(o))增加,用于初级醌受体(Q_(A))下游电子传递的能量比例(Ψ_(o))降低,以吸收光能为基础的光化学性能指数(PI_(ABS))减小;施加TOR3209菌剂的植株J点未上升且能够抑制K点的出现,M_(o)、Ψ_(o)和PI_(ABS)均能回归到常温水平,即TOR3209对PSII受体侧电子传递体和供体侧放氧复合体(OEC)均起到保护作用。TOR3209抑制低温胁迫下番茄叶片PI_(ABS)和以单位面积为基础的性能指数(PICS)的显著降低,结合荧光参数NPQ和保护性热耗散(Ф_(NPQ))显著增加且非调节性能量耗散(Ф_(NO))显著降低,证实促进保护性热耗散是TOR3209保护PSII的作用机制。低温胁迫导致番茄叶片叶黄素总库含量和VDE活性的降低,且As A-GSH循环中的抗氧化酶(抗坏血酸过氧化物酶APX、谷胱甘肽还原酶GR、单脱氢抗坏血酸还原酶MDHAR)活性和抗氧化剂(抗坏血酸As A、还原型谷胱甘肽GSH)含量降低,叶黄素循环启动减慢,叶片光合能力受到抑制。TOR3209不仅能提高低温胁迫下叶黄素脱环氧化状态(DEPS),而且增加叶黄素总库含量和VDE活性,进一步提高非光化学淬灭水平,及时转化过剩光能,保护光合机构的稳定性;TOR3209也能提高低温胁迫下番茄叶片上述抗氧化酶活性和抗氧化剂As A的含量,优化As A-GSH循环系统以清除活性氧(ROS)的同时还能促进叶黄素循环。【结论】TOR3209提高低温胁迫下番茄叶片光合电子传递活性维持PSII稳定性,促进叶黄素循环介导的热耗散缓解PSII光抑制,优化As A-GSH循环减轻PSII氧化胁迫,增强番茄耐低温能力。