Handy PEA測定快速葉綠素a熒光動力學曲線OJIP對紫莖澤蘭的耐熱性進行研究

利用Handy PEA測定快速葉綠素a熒光動力學曲線OJIP對紫莖澤蘭的耐熱性進行分類和總結

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      在過去20年間，基于生物膜中能量流動理論的快速葉綠素a熒光動力學OJIP曲線和JIP-test分析，具有無損、精確、快速的特點，現已經廣泛應用于植物逆境生理的研究。
      OJIP曲線對各種環境的改變非常敏感，如光脅迫、化學物質、熱、寒冷、干旱、重金屬或鹽脅迫、營養不良、大氣CO2或臭氧增加和病害等生長環境變化。植物在遭受不同的逆境脅迫后，其OJIP曲線呈現不同的變化，而JIP-test分析則對OJIP曲線的變化提供定量分析。因此，OJIP曲線和JIP-test分析可以用于分析環境變化對植物光合生理過程的影響并用于篩選抗逆品種。
      紫莖澤蘭是一種源于墨西哥的全球性的入侵物種。上世紀40年代，紫莖澤蘭從緬甸引入到云南，現在已入侵了廣西、貴州、四川和重慶等省份。它的入侵造成了當地的生態系統的破壞和經濟損失。
     溫度和濕度是影響紫莖澤蘭入侵和蔓延的兩個重要的生態因素。本研究的目的是在不同的紫莖澤蘭群體中篩選耐熱性的品種，確定熱脅迫對兩個光系統的影響，并探究獲得耐熱性的機理。這有利于辨別紫莖澤蘭的入侵和蔓延的方向，評估其蔓延的風險。
      在此研究中使用英國Hansatech公司制造的植物效率分析儀Handy PEA，測量了熱脅迫下四種紫莖澤蘭的OJIP曲線并對其葉綠素熒光參數進行了深入的分析。
       將來自華南地區的四種紫莖澤蘭的整株植株暴露于40℃環境下，根據植物傷害程度和快速葉綠素熒光動力學曲線的變化，分類為三種：敏感型、中間型、耐受型。

 四種紫莖澤蘭熱脅迫下的表現

   根據JIP-test的分析表明，放氧復合體（OEC）的抑制和PS2反應中心的失活是熱損傷的主要原因。在中度熱脅迫（＜40℃），輕微地傷害了OEC但是沒有在OJIP曲線上引起明顯的K點。在重度熱脅迫（≥40℃），在OEC上不可逆的顯著傷害導致了明顯的K點上升。

FO-FK標準化、ΔWOK及ΔWL
FO-FP標準化和ΔWOJ

另外，PS2反應中心的失活、PS2的電子傳遞速率下降、PS2天線結構的破壞、PS2光化學活性的喪失、PS1活性升高也在發生。而且，相對于中間型和敏感型的品種，耐受型的光合活性受到的傷害更小。

葉綠素熒光參數的變化

     文章最后，基于熱脅迫敏感參數PIABS和VK之間極顯著的線性相關，提出熱敏感指數HSI這一參數，可以用于對不同紫莖澤蘭品種耐熱性的篩選和排序。HSI越小，耐熱性越高。
     文章還提到四種紫莖澤蘭的耐熱性與環境極端高溫顯著相關。這表明紫莖澤蘭耐熱性的獲得來源于其對環境高溫的適應，這增加了紫莖澤蘭進一步入侵熱帶地區的可能性。

本文來源：

Qiang S , Chen S , Ret o Jörg Strasser, et al. Classification andcharacteristics of heat tolerance in Ageratina adenophora populations usingfast chlorophyll a fluorescence rise O-J-I-P[J]. Environmental &Experimental Botany, 2016, 122:126-140.