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1、编号（学号）：14614015毕 业 论 文 （ 2014届本科）题 目：叶面施钙对低夜温胁迫下花生光合作用的调控 学 院： 土地与环境学院 专 业： 农业资源与环境 姓 名： 陈 昕 指导教师： 刘轶飞 讲师 完成日期： 2014年 06月 15 日毕业论文(设计)任务书论文(设计)题目叶面施钙对低夜温胁迫下花生光合作用的调控下发任务日期2014.12.20学生姓名陈昕指导教师刘轶飞 讲师一. 论文（设计）主要内容以盆栽花生为试验作物，采用相关分析法，研究叶面施钙对低夜温胁迫下光合作用的影响。测定的参数主要包括：叶面气孔导度、净光合速率、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率及初始荧光和最大荧光值。二.
2、论文（设计）的基本要求1.有关资料的收集：要求尽量收集第一手资料，资料要真实、可靠、有代表性。2 资料的整理与分析：要求条理清晰，数据分析详尽。3 查阅相关文献：要求贴近主题，有参考价值。4 认真撰写论文，字数在10000字以上。三.论文（设计）工作进度安排阶段论文（设计）各阶段名称日期1数据的分析与处理2014. 3.12014. 4. 12查阅相关文献2013. 4.22013. 4.103撰写论文初稿2014.4.112014. 5.314论文修改2014. 6. 12014. 6.155论文完成2014. 6.15备注：四.应收集的资料及主要参考文献（指导教师指定）1.叶面肥料的发展及
3、研究的相关文献2.关于花生生理指标测定文献3.作物抗逆性研究资料4.低叶温胁迫对光合作用的影响的研究说明：此任务由指导教师填写一式两份，一份发给学生，一份发给指导教师留存。沈阳农业大学毕业论文（设计）选题审批表选题名称叶面施钙对低夜温胁迫下花生光合作用的调控题目来源指导教师课题学号14614015姓名陈昕专业农业资源与环境指导教师刘轶飞职称讲师研 究内 容叶面施钙及其抑制剂对低夜温胁迫下花生光合作用气体交换参数的影响；叶面施钙及其抑制剂对低夜温胁迫下花生叶片气孔限制值和水分利用率的影响；叶面施钙及其抑制剂对低夜温胁迫下花生叶片PSII最大光化学效率和叶绿素初始荧光参数的影响。研 究计 划201
4、4年3月主要是数据的分析和处理2014年4月主要是查阅相关文献2014年5月主要是撰写论文的初稿2014年6月完成论文特 色本论文系统的研究了叶面施钙对于低夜温胁迫下花生光合作用的影响，得到了钙离子可以显著提升了因低夜温胁迫导致的花生生理指标值。指 导 教 师 意 见研究内容完整，计划合理，同意在此基础上进行论文的研究工作。教 研 室 意 见学 院 意 见毕业论文（设计）指导记录学生姓名陈昕专业农业资源与环境指导教师姓名刘轶飞职称讲师本年度指导毕业生人数2论文（设计）题目叶面施钙对低夜温胁迫下花生光合作用的调控指 导 过 程时间地点指导内容2014.32014.42014.52014.6后山花
5、生基地后山花生基地后山花生基地后山花生基地数据分析处理论文撰写指导论文撰写修改答辩PPT指导修改 学生签字：年 月 日 指导教师签字：年 月 日教研室主任签字：年 月 日沈阳农业大学毕业论文（设计）考核表论文题目：不同氮肥施用及密度对玉米产量及物质生产的影响姓名：陈昕 学号：14614015 专业：农业资源与环境指导教师评语：陈昕同学在导师指导下，根据本课题组科研基础，对不同时期不同大豆品种生理性状、农艺性状与产量的关系进行了研究，较好完成了毕业论文计划。论文研究结果对生产实践具有一定理论意义和指导意义，理论上明确了结荚鼓粒期是大豆产量形成的最重要时期，应用上为该时期采取适宜的栽培耕作措施来进
6、一步提高产量和高产品种的选育提供了科学依据。该生在本实验室从事毕业论文研究工作中，虚心好学、积极肯干，刻苦钻研，尊敬老师，动手能力较强，能充分利用学校网络资源查询相关研究资料，为论文工作的顺利完成进行了充分准备。论文写作规范，能够严格执行学校本科生毕业论文写作的有关规定，并表现出较高的电脑使用和文本编辑水平。该生论文达到了农业资源与环境专业本科生毕业论文的要求和水平，同意进行毕业论文答辩。指导教师（签字）： 年 月 日评阅人评审意见： 评阅人（签字）： 年 月 日成绩： 答辩委员会意见：主任委员（签字）： 年 月 日注：答辩委员会意见除填写简要评语、给出成绩外，还要提出是否授予学位的建议。目
7、录摘要2Abstract3前言31.1现冷胁迫对于光合作用影响的研究31.2Ca2+在低温胁迫下机制的研究41.3叶面营养的调控途径41.4本课题的研究目的及意义42 材料与方法52.1 试验设计与取样52.2 测定项目和方法52.2.1 光合作用气体交换参数分析：62.2.2 花生叶片光系统II荧光参数测定：62.3 数据处理方法63 结果63.1叶面施钙及其抑制剂对低夜温胁迫下花生光合气体交换参数的影响3.2叶面施钙及其抑制剂对低夜温胁迫下花生叶片PSII最大光化学效率（FPSII）和叶绿素初始荧光（FO）参数的影响84.讨论95.结论11参考文献 (References)11摘要本文旨在
8、利用本课题组前期筛选出的适宜浓度Ca2+、钙抑制剂及钙调素拮抗剂预处理来研究（夜）冷激下叶面喷Ca2+对花生幼苗光合作用的调控作用，从增强和阻碍Ca2+-CaM营养信号转导系统两个角度揭示Ca2+-CaM信使系统及膜联蛋白在调控花生光合作用早期事件中的所扮演的角色，最终证明钙调蛋白（Ca2+-modulin）作为 Ca2+的受体，它在 Ca2+缓减低夜温胁迫限制花生光合作用的营养信号传导中起到重要作用。关键词：植物营养学；花生；Ca2+；低夜温胁迫；光合作用The regulation of CaCl2 on peanut photosynthesis under the low night
9、temperature stressAbstractthe purpose of this paper is to use suitable concentration of Ca2+, calcium inhibitors and calmodulin antagonists pretreatment (night) that selected from our group before to study under the cold shock sprayed Ca2+ regulation function of peanut seedling photosynthesis, from
10、nutritional enhancement and hinder the Ca2+ - CaM signal transduction system two angles to reveal the Ca2+ - CaM messenger system and membrane associated proteins in the regulation of the role of the early events of peanut photosynthesis. In conclusion, it was found that CaM（Ca2+-modulin）was recepto
11、r of calcium fertilizer (Ca2+) and it played a major part in the nutritional signal transduction for Ca2+ mitigating photosynthesis limitations in peanuts under low night temperature stress.Keywords：plant nutrition；peanut；Ca2+；low night temperature stress；photosynthesis前言花生是我国主要的油料作物和经济作物。在油料作物中，花生栽
12、培面积仅次于油菜，占油料作物总播种面积的1/3，达425万公顷，最大播种面积达506万公顷（2003-2006年际统计）。其总产量为1400万吨，约占油料作物总产量的50%左右。花生籽仁中含有高达50%以上的脂肪和30%左右的蛋白质，具有很高的营养价值和经济价值。除了作为食用油原料外，还可作为食品和食用蛋白质的重要来源，成为继大豆之后的又一个新兴食品工业原料。因此，花生在改变人类食物结构、提高人民生活水平方面，发挥着越来越大的作用。起源于南美洲热带地区的喜温作物花生（Arachis hypogaea）是世界重要的油料和经济作物，也是重要的食用蛋白源和食用植物油源1-2。低温是限制花生地理分布和
13、生产的主要环境因子之一5。低温对冷敏感型植物生理代谢的影响是多方面的，其中光合作用（包括敏感的光合膜系统）是首先被影响的进程之一6-10。因此，研究低温对花生光合作用的影响机制并提出相应的调控措施，具有重要的理论意义和商业价值。花生是一种高营养的食品，里面含有蛋白质25%36%，脂肪含量可达40%，花生中还含有丰富的维生素B2、PP、A、D、E，钙和铁等。花生的脂肪含量占总营养的30%39%左右，而植物性食物中脂肪含量较高的玉米才只有4%左右。但是花生对肥胖的威胁并不大，如果适量食用，还能起到减肥的功效。因为它属于高热量、高蛋白、高纤维食物，可以增加饱腹感，也就是通常所说的“比较抗饿”。据研究
14、，花生引起的饱腹感是其他高碳水化合物食物的5倍，吃花生后就可以相对减少对其他食品的需要，降低身体总热量的汲取，从而达到减肥效果。并且花生所含脂肪的绝大部分都是不饱和脂肪酸,比如花生中的四烯酸属于不饱和脂肪酸，具有降低血脂和血清胆固醇的功能，可以减少冠心病的发病危险。而人体不能自己合成不饱和脂肪酸，必须要通过饮食摄入.虽然花生中的不饱和脂肪酸对预防心血管疾病有一定的好处，但究竟要达到多大的量才能起作用，目前还没有确切的研究数据证实，但多吃花生的好处是毋庸置疑的。花生富含的叶酸、膳食纤维、精氨酸等，也都能对心脏起到保护作用。花生仁外面的那层红皮是可以促使血小板生成的，它可以避免血小板聚集。从这个意
15、义上讲，花生会对预防心血管疾病有一定的作用。因为血小板容易与人体内的纤维蛋白原结合在一起形成斑块，斑块多了就会造成血管狭窄，冠心病也就由此发生。花生中的维生素K有止血作用。花生红衣的止血作用比花生更高出50倍，对多种出血性疾病都有良好的止血功效。花生含有维生素E和一定量的锌，能增强记忆，抗老化，延缓脑功能衰退，滋润皮肤。花生含有的维生素C有降低胆固醇的作用，有助于防治动脉硬化、高血压和冠心病。花生中的微量元素 硒和另一种生物活性物质白藜芒醇可以防治肿瘤类疾病，同时也是降低血小板聚公证机关预防和治疗动脉粥样硬化、心脑血管疾病的化学预防剂。花生还有扶正补虚、悦脾和胃、润肺化痰、滋养调气、利水消肿、
16、止血生乳、清咽止疟的作用。光合作用的重要性也是显而易见的：把无机物转变成有机物。每年约合成51011吨有机物，可直接或间接作为人类或动物界的食物，据估计地球上的自养植物一年中通过光合作用约同化21011吨碳素，其中40是由浮游植物同化的，余下的60是由陆生植物同化的；将光能转变成化学能，绿色植物在同化二氧化碳的过程中，把太阳光能转变为化学能，并蓄积在形成的有机化合物中。人类所利用的能源，如煤炭、天然气、木材等都是现在或过去的植物通过光合作用形成的；维持大气O2和CO2的相对平衡。在地球上，由于生物呼吸和燃烧，每年约消耗3.151011吨O2，以这样的速度计算，大气层中所含的O2将在3000年左
17、右耗尽。然而，绿色植物在吸收CO2的同时每年也释放出5.351011吨O2，所以大气中含的O2含量仍然维持在21。1.1冷胁迫对于光合作用影响的研究光合作用被称为“地球上最伟大的化学反应”，其二氧化碳同化是由还原辅酶II（NADPH）和腺三磷（ATP）来推动的，同化力形成是处于把原初光反应和碳同化衔接起来的关键地位。ATP主要来源于非循环光合磷酸化和循环光合磷酸化。植物的干物质90%以上来自光合作用同化CO2的过程，这决定了叶片光合作用与作物产量之间的正相关关系3。光合作用也是受低温影响最明显的生理过程之一4。而在中国东北四省区花生栽培中，低温生育障碍非常普遍，低夜温胁迫最为突出。近年来的相关
18、研究报道已表明，低温降低了花生的光合作用和光合物质生产，严重影响了花生的产量与品质5。为此，提高寒区（夜）冷激下花生光合能力就成为理论研究和生产实践上亟待解决的重要问题，截至目前，解决以上问题的主要途径有：选育抗寒花生品种；植物营养调控；低温锻炼，改进栽培措施。其中植物营养调控是一条行之有效、效果显著的调控措施。1.2Ca2+在低温胁迫下机制的研究钙作为植物必需的营养元素，不仅是植物细胞的一种结构物质，而且作为偶联胞外信号与胞内生理反应的第二信使，能维持细胞壁、细胞膜及膜蛋白的稳定性，在植物的生长发育以及对环境的反应和适应性中起着重要的作用，广泛参与并调节植物体内的生理生化反应。钙与植物抗逆性
19、的关系极为密切，外源钙能减轻环境胁迫对植物细胞膜的伤害，提高植物的抗逆性。在逆境胁迫下，适当提高植株的Ca2+水平，可以提高叶片的光合作用。近年来一些研究证明，外源钙能有效改善低温弱光14、单纯低温16、高温干旱11、高温胁迫12、盐胁迫13等逆境下植物的光合能力，这对增强植物抗逆性具有重要意义。钙作为一个通用的信使存在于植物许多适应和发展过程中。Ca2+信号是由特定的来自时间和空间的刺激使Ca2+特征明确显现。这些Ca2+特征一旦被检测到，就会被解码并且传到下游，Ca2+的结合蛋白起到Ca2+传感器的作用以达到这些反应，这是由一个复杂的工具包完成的。植物对信号的响应是由不同的Ca2+特征所编
20、码的。植物解码Ca2+的工具包包括不同家族的Ca2+传感器，如Calmodulins (CaM), Calmodulin-like蛋白质(CMLs)Ca-dependent蛋白激酶(CDPKs),钙调磷酸酶B-like蛋白质(CBLs)及其交互激酶(CIPKs)。这些Ca2+传感器是由复杂的基因编码家族解码的，它们可以在植物中形成复杂的信号网络来确保明确的，健康的，灵活的信息处理。有一个有关Ca2+传感器的重要组织，这些传感器具有古典螺旋循环FF手图案，它们可以使Ca2+绑定这些蛋白质，导致Ca2+取决于构象的变化。拟南芥的基因组是研究最多的模型植物，它至少有EF手编码蛋白质。虽然有几种可以分
21、入蛋白质家族的蛋白质同样也存在于动物，其他的蛋白质似乎获得特定的结构重组或特定于植物和原生生物19,20。与其他生物相比，Ca2+绑定的蛋白质很多，Ca2+结合蛋白有独特的结构和成分和复杂性，由Ca2+传感器控制的目标蛋白质会调控和适应不断变化的环境。但是实际上，我们还是不是很清楚接口的信息是什么，虽然我们知道它是表示一个特定的Ca2+信号和启动的Ca2+解码的信息传感器，这代表一个特定的信息处理最关键的一步。因此，我们下面首先反映在植物中检测Ca2+动力学的发展。随后，我们将讨论最近获得的有关生化监管，生理功能和新发现的目标蛋白质的主要植物Ca2+传感器家族的知识。在特殊的Ca2+特征植物中
22、表达出传感和解码的信息，这需要配备具有Ca2+传感器蛋白质的工具箱。这个工具箱是由相当复杂的植物蛋白质和EFCa2+传感器为代表的，其中有钙调蛋白(CaM)和钙调蛋白等蛋白质(CML)家庭、钙蛋白激酶家族(CDPK),蛋白质和钙调磷酸酶B(CBL)家族。当然植物还具有Ca2+结合蛋白，是在不依赖于EF支撑和Ca2+绑定。然而，除了少数例外，其功能和监管是不清楚的21。CaM是在所有真核生物中十分守恒的，而CML，CDPK和CBL蛋白只在一些植物和原生生物中被鉴定18,19,22。从概念上讲，植物Ca2+传感器蛋白质功能作为信号组件被分为“传感器继电器”和“传感器响应器”23。例如，在单个蛋白质
23、中（蛋白酶活动）中，CDPKs结合Ca2+传感功能和一个响应函数，因此被列为传感器反应者。因此，这些激酶把Ca2+特定的信息通过磷酸化反应将信息编码转化为特定的靶蛋白。相比之下，CaM/CML的家族成员，它们没有酶的功能，但是可以通过蛋白质与蛋白质之间渠道的关系改变下游的反应。因此，它们真实的用传感器传播蛋白质。CBL蛋白质由于缺乏酶活性也属于传感器继电器。然而，CBLs专门与蛋白酶家族作用，这个被认定为是蛋白酶的相互作用（CIPKs）。因此，CBL-CIPK复合物被认定是双分子的传感器反应者24。1.3叶面营养的调控途径 植物叶片与外界进行物质交换主要有三条途径：一是主要分布在叶面的气孔，二
24、是叶表面角质层的亲水小孔，这两条途径都具有吸收速效养分的能力；三是叶片可通过叶片细胞的质外连丝进行主动吸收把营养物质吸收到叶片内部。一般认为养分主要通过这三条途径由叶表进入叶肉细胞，但不同植物叶面养分进入叶片内部的途径可能有所不同。另外，叶毛与叶片交接处蜡质层和角质层分布不均匀，养分也较易由此进入叶片内部。从概念上分析：叶部营养是指植物通过茎叶吸收养分的过程，因其不经过根系也叫根外营养，在植物营养学上又称为根外施肥。而土壤施肥主要是对根部进行施肥，一般会采取基肥、种肥、追肥。从概念上分析，根外营养只是对叶、茎进行喷施养分，所吸收的养分不经过根系，因而不能足根系对营养的需求，长期喷施就会造成根系
25、养分的缺乏，从而影响到植物生长发育，严重时会导致植物枯萎死亡。因此，叶部营养是不能代替土壤施肥的。从器官水平上看：一些高等植物能够通过它的整个表面吸收水分，如通过地上部的叶片、枝条、皮孔等吸水，但吸水量很少。水是孕育生命的先决条件，没有水就没有生命的诞生和存在。然而，对于植物而言，根系是陆生植物吸收水分的主要器官，而非是叶部器官。同时，植物体对矿物质营养的吸收主要也是通过根系进行的，根系对矿质元素的吸收情况影响着整个植物体的生长发育。因此，根系吸收的营养重要性要大于叶部所吸收的营养。对植物利用主次角度的分析：植物吸收养分是一个复杂的生理过程，养分只有被植物吸收后才能营养植物、制造有机物。然而，
26、吸收养分的主要器官是根系，其次是叶片。根系是植物吸收养分和水分的主要器官，因而出现了“壮苗先壮根”的经验。根系还有三个重要功能，分别是将植物固定在土壤、吸收和运输水分及养分，使其分散到各个部位的器官中；合成植物激素和其他有机物质。对叶部营养而言，它是根部营养的辅助，可以调节植物营养。当根系受到损伤时、受到自然灾害需要快速回复生长时、对根深作物或某些作物在移栽前等情况下都可以采取根外施肥，以满足植物对养分的需求。但叶部施肥量是非常有限的，效果较为短暂。同时，对某些养分的移动性很差，难以向其他器官转移。故对大量元素养分而言，光靠叶部施肥是不能满足植物的需求的。1.4本课题的研究目的及意义多年来，关
27、于花生体内Ca2+机制的研究取得了很多进展。花生是对温度较为敏感的粮食作物，尤其是低温，因此研究作物抗逆性的工作和实验很有必要。在东北地区，昼夜温差较大，对于花生的影响也比较严重，这一项研究对于花生作物的稳产，保障广大劳动人民的收益起到至关重要的作用。本文结合前人对低温胁迫下Ca2+对花生生理反应的研究经验，通过盆栽试验，对适宜浓度Ca2+ ，钙抑制剂及钙调素拮抗剂预处理的施用导致的花生生理指标的变化进行了研究和实验，以期为花生稳产，高产提供理论依据。2 材料与方法2.1 试验设计与取样本试验于2013年在沈阳农业大学土地与环境学院植物营养与花生肥料长期定位试验基地内进行。供试花生品种为“丰花
28、1号”（国家花生产业体系岗位科学家、山东农业大学教授万勇善先生惠赠）。各处理均采用盆栽土培试验（具底孔栽培塑料盆R*H=20*26 cm），每盆一株，统一浇水确保一致。盆栽土壤养分本底含量为，碱解氮113.57 mg/kg、速效磷48.62 mg/kg、速效钾98.22 mg/kg、全钙7362.38 mg/kg。低夜温胁迫处理（LNT）：人工气候箱温度、湿度、光照处理方式为夜间（18:00时到次日早6:00时）低温8、60%、0 mol/(m2s），昼间（早6:00时到18:00时）适温25、60%、1000 mol/(m2s），培养室内CO2浓度为（40050）mol/mol。非胁迫对照试
29、验（CK）：人工气候箱温度、湿度、光照处理方式为夜间（18:00时到次日早6:00时）适温20、60%、0 mol/(m2s），昼间（早6:00时到18:00时）适温25、60%、1000 mol/(m2s），培养室内CO2浓度为（40050）mol/mol。叶面施钙对低夜温胁迫下花生光合作用的调控研究：于低夜温胁迫处理当天16:00进行叶面喷施适宜浓度的15 mmol/L CaCl2（LNT+Ca）、5 mmol/L Ca2+螯合剂（LNT+EGTA）以及5 mmol/L 钙调蛋白拮抗剂（LNT+TFP）和蒸馏水（LNT）之后，把花生苗全部进行低夜温胁迫处理（胁迫环境条件如前所述），于低夜温
30、胁迫当天23:00（胁迫后5 h）进行取样和光合参数测定，单株取样和测定，3次重复。2.2 测定项目和方法 2.2.1 光合作用气体交换参数分析：在低夜温胁迫处理的5 h（即23:00时）时采用LI-6400便携式光合测定仪（Ll-COR公司，美国），为了减少误差，我们采用测定光响应曲线的方式，来测定各个光合指标。设置光照强度为0、50、100、150、200、250、300、400、600、800 molmol-1，在每一光强下适应 5分钟，最后选取光强为600 molmol-1时净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）等光合作用指标。为减少误差，测定部
31、位为已做标记的幼苗主茎倒3叶，每处理测定3株作为3次重复。并按以下公式计算水分利用率（Water use efficiency; WUE）：WUE=Pn/Tr。2.2.2 花生叶片光系统II荧光参数测定： 用汉莎 M-PEA荧光多功能植物效率分析仪在低夜温胁迫处理5 h测定花生植株倒3叶PSII光合系统荧光参数。PSII荧光检测参数主要包括：最大荧光（Fm）、初始荧光（Fo），并根据以下公式计算PSII最大荧光效率：FPSII =Fv/Fm=(Fm-Fo) /Fm。2.3 数据处理方法统计分析采用Excel 2007与DPS软件，用LSD法对数据进行方差分析和差异显著性检验。3 结果3.1叶面
32、施钙及其抑制剂对低夜温胁迫下花生光合气体交换参数的影响短时低夜温胁迫显著降低花生叶片的净光合速率，但是短时低夜温胁迫下施钙可以显著提高花生净光合速率达到对照水平。另外，短时低夜温胁迫下施用EGTA和TFP可以进一步显著降低花生的净光合速率。短时低夜温胁迫显著降低花生叶片的气孔导度，但是短时低夜温胁迫下施钙可以显著提高花生的气孔导度，使其达到对照水平。另外，短时低夜温胁迫下施用TFP可以进一步显著降低花生的气孔导度。短时低夜温胁迫显著降低花生叶片的细胞间二氧化碳浓度，但是短时低夜温胁迫下施钙可以显著提高花生的细胞间二氧化碳浓度，使其达到对照水平。另外，短时低夜温胁迫下施用TFP可以进一步显著降低
33、花生的细胞间二氧化碳浓度。短时低夜温胁迫显著降低花生叶片的蒸腾速率，但是短时低夜温胁迫下施钙可以显著提高花生的蒸腾速率，使其达到对照水平。另外，短时低夜温胁迫下施用TFP可以进一步显著降低花生的蒸腾速率。cbbaabaaccStomatal conductance (mmol H2O.m-2.s-1)Net photosynthesis rate (mol CO2.m-2.s-1)BA Concentration of intercellular CO2 (mol .mol-1)cbcbaacbabaTranspiration rate (mmol H2Om-2s-1)DC 短时低夜温胁迫显著
34、提高了花生叶片的气孔限制值，但是短时低夜温胁迫下施钙可以显著降低花生的气孔限制值，使其达到对照水平。另外，短时低夜温胁迫下施用TFP可以进一步显著提高花生的气孔限制值。短时低夜温胁迫对花生叶片水分利用率影响较小，未达到差异显著水平，同时，短时低夜温胁迫下施钙及其抑制剂对花生叶片水分利用率的影响也不大。BAaaaaaccbabaWUE (Water use efficiency)Ls (Stomatal limitation) 3.2叶面施钙及其抑制剂对低夜温胁迫下花生叶片PSII最大光化学效率（FPSII）和叶绿素初始荧光（FO）参数的影响 如图所示，Fo：初始荧光产量（Original fl
35、uorescence yield ）也称基础荧光，是PS反应中心（经过充分暗适应以后）处于完全开放状态时的初始荧光产量。一般认为，这部分荧光是天线中的激发能尚未被反应中心捕获之前，由天线叶绿素发出的。当反应中心失活或者遭到破坏时，Fo上升。已知过高、过低的环境温度往往使PSII放氧复合体脱离，反应中心失活。此时Fo会明显提高。相比对照而言，短时低夜温胁迫、短时低夜温胁迫下钙调控及其两种抑制剂调控处理均未对初始荧光产量造成影响。 暗适应下PS反应中心完全开放时的最大光化学效率，反映光系统II反应中心最大光能转换效率，是一种在逆境植物营养学中很重要的叶绿素荧光参数，可以反映植物受逆境胁迫程度。从P
36、SII最大光化学效率（FPSII）来看，短时低夜温胁迫下，FPSII仅为0.78，显著低于正常值0.8-0.84，说明PSII活性受到显著抑制。短时低夜温胁迫下施钙可以显著提高FPSII达到0.82，而EGTA和TFP显著降低FPSII。bccbaaaaaaaFPSII FO 4.讨论植物光合作用主要取决于3个生理过程，即光合底物CO2的传导、光反应和暗反应。叶片具有较强的CO2传导能力，较高的光反应和暗反应活性是叶片取得较高的光合速率的重要生理基础。即光合速率是叶绿体中光反应和暗反应综合作用的结果。前二章从暗反应的角度对不同低夜温对番茄叶片光合作用的影响进行了分析，显然光合酶对CO2的同化需
37、光化学反应提供足够的能量（ATP）和同化力（NADPH）。光合作用过程的各个步骤密切偶联，任何一步的变化都会影响到PSII，从而引起荧光变化。也就是说通过叶绿素荧光几乎可以探测所有光合作用过程的变化，叶绿素荧光是光合作用的有效探针（Papageorgiou 和 Govindjee，2004）。因此，与“表观性”的气体交换参数相比，分析叶绿素荧光参数的变化有助于探明光合机构受影响的部位。低温胁迫对植物光合作用的影响不仅直接损伤光合机构及暗反应中的相关酶系，同时也影响光合电子传递、光合磷酸化及PS光抑制。叶绿素荧光特性的研究是探究PS受损状况的途径之一。目前叶绿素荧光分析技术的应用在光合作用生理、
38、植物抗逆生理、作物增产潜力预测等方面已取得一定进展（冯建灿 等，2002），叶绿素荧光信号包含了十分丰富的光合作用过程变化的信息，因而被视为植物光合作用与环境关系的内在指标（Papagorgiou，1975）。PSII光抑制是PSII光化学量子产量下降的现象，主要与引起 PS损伤的光破坏及防御光破坏的光保护有关（Long 等，1994）。大量的研究表明，光合作用是作物产量形成的基础，而光抑制对作物的光合作用和干物质的积累有明显的不利效应（Wang等，2000）。据研究，在没有其他环境因子胁迫的情况下，光抑制至少会造成10%的碳损失（Long 等，1994），使作物的生产力大幅度降低。低温可增加
39、冷敏感植物发生PSII光抑制的可能性（Hetherington等，1989），而且在低温胁迫下，即使中低光强也会使植物发生光抑制。近年来一些研究证明，外源钙能有效改善逆境下植物的光合作用。外源钙素可缓解盐胁迫的水稻18、高温胁迫的菊花19、低温胁迫小麦和番茄15、弱光胁迫的黄瓜和番茄20以及低温弱光双重胁迫下的菊花21叶片的净光合速率而 EGTA 是 Ca2+专一螯合剂，不能进入细胞，但能够通过螯合作用降低细胞外 Ca2+浓度，从而消除 Ca2+的生理作用22；三氟拉嗪（TFP）是 CaM 拮抗剂，可以透过细胞膜进入细胞，阻碍 Ca2+-CaM 复合体形成，抑制 Ca2+和 CaM 效应的发挥
40、。因此，EGTA 和 TFP 两种物质均会不同程度的抑制 Ca2+效果的发挥23。我们发现，喷施 CaCl2预处理显著提高了低夜温下花生叶片的 Pn；而 EGTA 和 TFP 预处理则进一步降低了夜低温下花生叶片的 Pn，说明 Ca2+预处理有效的缓解低夜温导致的净光合速率的降低，使 Pn 维持在一定水平，维持了较高的光合效率，为植物抵抗夜低温逆境与光合系统的修复奠定了物质基础，这与梁芳 2009 年21的研究报道相一致。关于低温胁迫降低植物光合速率的原因主要有两种观点，一种认为是受非气孔因子影响，另外一种则认为是气孔因子所致，这可能是因不同的植物种类及受低温胁迫的程度不同，所以得出的结论也有
41、所不同10。我们的研究发现，Ca2+预处理减小了低夜温下 Gs、Ci 和 Tr的下降幅度，因此推断 Ca2+通过维持一定的气孔导度，从而保证了充足的 CO2向叶绿体的输送，使叶片内 CO2浓度升高24，来减轻低夜温对花生叶片光合作用的不利影响；而经 Ca2+螯合剂 EGTA 和 CaM 拮抗剂 TFP 预处理后阻断了 Ca2+的效果，加重了因气孔限制而导致的花生光合作用的降低。植物为适应各种外界环境刺激，以最大限度的减少逆境对自身的伤害，在长期的进化过程中，从对逆境信号的感知、胞间转导和传递到最终表达各种逆境基因，产生适应性，形成了一系列复杂的逆境信号传递的分子机制25。CaM 是植物中最重要
42、的一类钙信号传递元件，含有 150 个左右的氨基酸残基，并且不同钙调素之间结构非常保守。有证据表明低温、触摸伤害、水分胁迫及盐胁迫等也能引起细胞内 CaM 含量的升高；用 AtCaM3 超表达转基因拟南芥研究表明，AtCaM3 可以抑制冷诱导基因 COR 的表达26，说明多种非生物胁迫都与Ca2+/CaM 信号系统有关。本研究通过钙螯合剂乙二醇二乙醚二胺四乙酸（EGTA）和钙调蛋白拮抗剂三氟拉嗪（TFP）进一步反向证明了 Ca2+对花生的调控作用，并且钙调蛋白拮抗剂三氟拉嗪（TFP）的负调控效果大于钙螯合剂乙二醇二乙醚二胺四乙酸（EGTA）的负调控效果，这说明 CaM 在花生光合作用的钙素调控
43、的实现方面占有重要地位，这当中的具体机制有待进一步探讨。5.结论 本文给出了 Ca2+主要通过提高夜间低温胁迫后花生叶片的气孔导度，进而缓解夜间低温导致的花生叶片光合速率的降低，研究表明，在短时间低夜温的胁迫下，适宜的施用Ca2+ 可以显著缓解低温的影响 。钙调蛋白（Ca2+-modulin）作为钙肥（Ca2+）的受体，它在氯化钙缓减冷胁迫限制花生光合作用的营养信号传导中起到重要作用，在暗适应下，Ca2+使最大荧光值稳定以缓解最大光化学效率的降低，这其中的机制有待进一步的研究和探讨参考文献 (References)1 Mukesh J, Bhuvan P P, Alice C H et al.
44、 Calcium dependent protein kinase (CDPK) expression during fruit development in cultivated peanut (Arachis hypogaea) under Ca2+-sufficient and -deficient growth regimensJ. J.Plant Physiol., 2011, 168: 2272-2277.2 禹山林. 中国花生品种及其系谱M. 上海：上海科学技术出版社，2008.Yu S L. Peanut varieties and their pedigree in Chin
45、aM. Shanghai: Shanghai Science and Technology Press, 2008.3 Bagnall D J, King R W, Farquhar G D. Temperature-dependent feedback inhibition of photosynthesis in peanutJ. Planta., 1988, 175: 348-354.4 Lin L Q, Li L, Bi C et al. Damaging mechanisms of chilling- and salt stress to Arachis hypogaea L. leavesJ.Photosynthet., 2011, 49: 37-42.5 万书波. 花生品质学M. 北京：中国农业科学技术出版社，2007.Wan S B. Peanut quality sciencesM. Beijing: Chinese Agricultural Science and Technology Press, 2007.6 Berry J, Bjor
