干热胁迫下云南野生紫花苜蓿光保护机制的研究

高等植物90%以上的生物量来源于光合作用碳的同化，光合作用效率的高低直接关系到作物产量，目前温室效应使全球气候将进一步变暖，全球干旱的趋势进一步延续，因此耐干热、高光效育种是目前国际光合作用研究和作物育种专家关注的热点。我们在研究中发现分布在云南省德钦县野生紫花苜蓿十分耐干热，且该野生紫花苜蓿光合机构在干热胁迫下可能存在着特殊的保护机制。本研究以德钦地区野生紫花苜蓿和阿尔冈津紫花苜蓿（引进品种）为材料，在干热胁迫下研究紫花苜蓿光合特性和光合色素、叶片形态和显微结构、光合关键酶活性的变化规律以及非辐射能量耗散（NPQ）和叶黄素循环等过剩光能的耗散机制，弄清受胁迫植株各光合机构在光保护中的作用，揭示云南野生苜蓿特殊的光保护机制，为进一步阐明野生紫花苜蓿耐干热机理和进一步利用这些稀有苜蓿资源培育适宜干热河谷种植的高光效紫花苜蓿品种提供一定的理论基础和技术储备，该研究具有重要的理论价值和应用前景。

紫花苜蓿是我国广泛种植的一种豆科牧草，由于不适宜生长在高温地区，严重限制了它在我国南方地区的开发与利用。本研究以分布在云南省德钦县较耐干热野生紫花苜蓿和引进种阿尔冈金为材料，在人工气候箱内,光强为12 000 lx，空气湿度为30%，白天（14 h）温度为32℃，夜间（10 h）温度为28℃。分别在胁迫前及胁迫的第4、8、12天和常温复水后第17天测定其光合特性和光合色素、叶片形态和显微结构、光合关键酶活性的变化规律以及非辐射能量耗散（NPQ）和叶黄素循环等过剩光能的耗散机制。结果为：（1）随着干热胁迫时间的延长，紫花苜蓿的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度呈下降趋势，紫花苜蓿净光合速率下降的原因是由气孔因素和非气孔因素引起，其中胁迫后期主要是由非气孔因素所致。（2）干热胁迫下，德钦野生紫花苜蓿的净光合速率紫花苜蓿叶绿素含量呈先上升后下降趋势；德钦紫花苜蓿类胡萝卜素含量呈先上升后下降，而阿尔冈金类胡萝卜素含量呈下降趋势，且在胁迫第4~8天时下降幅度最大。（3）随着干热胁迫时间的延长2个紫花苜蓿的光合关键酶活性表现出了各自的变化趋势，但与阿尔冈金相比，德钦野生紫花苜蓿的Rubico、GO和PEPC等光合关键酶活性均较强，较易适合作为高光效育种的材料进行进一步的研究。（4）干热胁迫对紫花苜蓿的光系统Ⅱ的影响，相对于德钦紫花苜蓿，对阿尔冈金发生的光抑制较小。（5）干热胁迫条件下，徳钦的玉米黄素和环氧玉米黄素含量较高，其依赖叶黄素循环耗散过剩激发能。(6)叶黄素循环脱氧化是干热胁迫下野生德钦紫花苜蓿的特殊保护途径。（7）由本项目资助发表科研论文7篇，其中6篇正式发表，1篇已接受。申请国家发明专利2项，培养硕士研究生4名。. 上述结论丰富了干热胁迫下紫花苜蓿光保护的理论，为苜蓿基础研究和高光效品种选育提供了理论基础和技术支撑。