八硼酸钠调控“章姬”草莓果实糖酸比及叶片光合特性的生理机制
为揭示八硼酸钠调控“章姬”草莓叶片光合特性及果实糖酸比的生理机制，本研究采用盆栽试验方法，设置5种浓度八硼酸钠（0.0%（CK）、0.025%、0.05%、0.15%和0.25%），测定了草莓叶片光合参数、叶绿素荧光参数和SPAD值以及各时期草莓果实糖含量、酸含量、糖酸比及糖酸代谢相关酶活性。通过本研究，阐明了八硼酸钠调控草莓果实糖酸比和叶片光合特性的生理机制，进而为其在提升草莓品质应用的方面提供了坚实的依据。本研究得到的主要结果如下： 1.八硼酸钠对草莓叶片光合特性的影响 （1）当八硼酸钠浓度为0~0.05%范围内时，“章姬”草莓叶片（Tr）、净光合速率（Pn）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、气孔导度（Gs）和水分利用效率（WUE）呈现增加趋势，Ls（气孔限制值）呈现降低趋势，Tr、Pn、Ci、Gs和WUE在八硼酸钠浓度为0.05%时达最大值，Ls在八硼酸钠浓度为0.05%时达最小值。当八硼酸钠浓度为0.15%~0.25%范围内时，Tr、Pn、Ci、Gs和WUE呈现降低趋势，Ls呈现增加趋势。这说明施用适宜浓度的八硼酸钠可以增加气孔导度及胞间CO2浓度，促使光合速率增加，从而降低气孔限制。对各叶片光合参数而言，均以0.05%八硼酸钠处理效果最为显著。 （2）当八硼酸钠浓度为0~0.05%范围内时，“章姬”草莓叶片叶绿素SPAD值呈现上升状态，且在0.05%浓度处理时达最高值，这说明适宜浓度八硼酸钠在一定程度上增加了叶绿素SPAD值。当八硼酸钠浓度为0.15%~0.25%范围内时，“章姬”叶片叶绿素SPAD值则呈现下降趋势。综上所述，0.05%八硼酸钠是提高草莓叶片叶绿素含量的最佳浓度。 （3）当八硼酸钠浓度为0~0.05%范围内时，“章姬”草莓叶片PSII实际光化学效率（YII）、PSII最大光化学量子产量（Fv/Fm）、表观电子传递速率（ETR）及光化学淬灭系数（QP）呈现增加趋势，非光化学淬灭系数（NPQ）呈现降低趋势，Y(II)、Fv/Fm、ETR和QP在八硼酸钠浓度为0.05%时达最大值，NPQ在八硼酸钠浓度为0.25%时达最小值；而以上指标则在八硼酸钠为0.15%~0.25%范围内呈现下降趋势。这表明施用适宜浓度八硼酸钠可增加叶片PSII光能转化效率及利用率，降低非光化学的能量消耗进而促进光合产物的积累。对各叶片荧光参数而言，均以0.05%八硼酸钠处理效果最为显著。 2.八硼酸钠对不同时期草莓果实糖含量及代谢相关酶活性的影响 （1）当八硼酸钠浓度为0~0.05%范围内时，“章姬”草莓不同时期果实蔗糖、果糖和葡萄糖呈现逐步增加趋势，且在0.05%八硼酸钠处理时达到峰值。当八硼酸钠浓度为0.15%~0.25%范围内时，蔗糖、果糖和葡萄糖含量呈现下降趋势。这说明，适宜浓度八硼酸钠在一定程度上增加了草莓果实蔗糖、果糖和葡萄糖含量，从而提升草莓果实总糖含量。在不同浓度八硼酸钠处理中，0.05%八硼酸钠是促进草莓果实糖积累的最佳处理浓度。 （2）当八硼酸钠浓度为0~0.05%范围内时，“章姬”草莓不同时期草莓果实酸性转化酶（AI）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和蔗糖合成酶（SS）酶活性呈现上升趋势，中性转化酶（NI）活性呈现下降趋势，SS、SPS和NI酶活性在八硼酸钠浓度为0.05%时达最大值，AI活性在八硼酸钠浓度为0.05%时达最小值。在八硼酸钠为0.15%~0.25%浓度范围内，SS、SPS和NI酶活性呈现降低趋势，AI活性呈现增加趋势。这说明，八硼酸钠对草莓果实的糖代谢酶活性有促进作用，以0.05%八硼酸钠处理提升草莓糖代谢酶活性的效果最佳。 3.八硼酸钠对不同时期草莓果实酸含量及酸代谢相关酶活性的影响 （1）当八硼酸钠为0~0.25%的浓度范围内时，“章姬”草莓不同时期果实柠檬酸和苹果酸含量均呈现下降趋势，其中以0.25%八硼酸钠处理下柠檬酸和苹果酸含量下降最为显著。 （2）当八硼酸钠浓度为0~0.05%范围内时，“章姬”草莓不同时期果实NADP-异柠檬酸脱氢酶（NADP-IDH）和NAD-异柠檬酸脱氢酶（NAD-IDH）活性呈现上升趋势，柠檬酸合成酶（CS）活性呈现下降趋势，NADP-IDH和NAD-IDH活性在0.05%八硼酸钠处理下达最大值，CS活性在0.05%八硼酸钠处理下达最小值。在八硼酸钠浓度为0.15%~0.25%范围内，以上指标在八硼酸钠浓度为0.15%~0.25%范围内呈现下降趋势。这说明，施用适宜浓度八硼酸钠能够通过抑制CS活性及提升NADP-IDH和NAD-IDH活性，进而降低不同时期草莓果实柠檬酸含量。在不同浓度八硼酸钠处理中，0.05%八硼酸钠处理对降低草莓果实柠檬酸含量效果最佳。 （3）当八硼酸钠浓度为0~0.05%范围内时，“章姬”草莓不同时期果实磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）、NAD-苹果酸酶（NAD-ME）、NADP-苹果酸脱氢酶（NADP-MDH）和NADP-苹果酸脱氢酶（NAD-MDH）活性呈现上升趋势，NADP-苹果酸脱氢酶（NADP-ME）活性呈现下降趋势，PEPC、NAD-ME、NADP-MDH、和NAD-MDH活性在0.05%八硼酸钠处理下达最大值，NADP-ME活性在0.05%八硼酸钠处理下达最小值。在八硼酸钠浓度为0.15%~0.25%范围内，以上指标在八硼酸钠浓度为0.15%~0.25%范围内呈现下降趋势。这说明，施用适宜浓度八硼酸钠能够通过抑制NADP-ME活性及提升PEPC、NAD-ME、NADP-MDH和NAD-MDH活性，进而降低不同时期草莓果实苹果酸含量。在不同浓度八硼酸钠处理中，0.05%八硼酸钠处理对降低草莓果实苹果酸含量效果最佳。 4.八硼酸钠对不同时期草莓果实糖酸比的影响 当八硼酸钠浓度为0~0.05%范围内时，“章姬”草莓不同时期果实TSS呈现增加趋势，TA呈现下降趋势，二者并在八硼酸钠浓度为0.05%时分别达最高值和最低值。八硼酸钠浓度为0.15%~0.25%范围时，TSS和TA则呈现下降趋势。这说明，适宜浓度的八硼酸钠能够增加草莓果实TSS和降低TA，进而提高草莓果实糖酸比。在不同浓度八硼酸钠处理中，0.05%八硼酸钠处理效果最佳。 综上所述，适宜浓度的八硼酸钠能够通过调控叶片光合性能和糖酸代谢相关酶的活性而提高草莓果实糖酸比，这一研究结果可以运用于草莓生产中以达到提高草莓品质的目的。
草莓;八硼酸钠;光合特性;果实糖酸比;生理机制
河南科技学院
硕士
作物生理学
单长卷
2022
中文
S668.4
2022-10-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）