不同波长和强度UV-A光照射下罗勒的表型分析


发布时间:

2022-12-20

来源:

植物表型资讯

作者:

PhenoTrait

光对植物的影响取决于能量剂量和光谱特性。我们研究了两种不同波长(365和385 nm)的UV-A辐射作为红蓝基线光照的补充光,以不同强度组合对绿叶罗勒(Ocimum basilicum L.)生长和特定生理生化性状的影响。将光合色素和酚类物质的常规生理测量和生化分析与高通量表型分型相结合。

CropReporter捕获的叶绿素荧光参数(PSII的最大量子产率(maximum quantum yield of PSII,Fv/Fm)、PSII的有效量子产率(the effective quantum yield of PSII, Fqʹ/Fmʹ)、非光化学猝灭(non-photochemical quenching,NPQ))和多光谱参数(颜色(RGB)、叶绿素指数(chlorophyll index,CHI)和花青素指数(anthocyanin index,ARI))的Basil彩色和伪彩色图像,如图1、图2和图3。

没有检测到UV-A对植物生长和光合功能的任何负面影响,即使在高剂量短波UV-A。此外,类囊体过程在UV-A下增强,证明了更高的电子传输速率和增加的光化学效率。花青素指数(ARI)的增加表明对紫外线的屏蔽反应(图4)。然而,在叶子中没有检测到花青素,唯一对UV- a有反应的酚类化合物是羟基肉桂酸衍生物,它具有响应UV- a的双重功能(紫外线防护和抗氧化剂)(图5)。UV-A增加了叶黄素循环色素库及其与叶绿素的比值。所有这些都防止了光抑制,有助于罗勒对光环境响应的高可塑性/效率。

  图1 CropReporter捕获的叶绿素荧光参数(PSII的最大量子产率(Fv/Fm)、PSII的有效量子产率(Fqʹ/Fmʹ)、非光化学猝灭(NPQ))和多光谱参数(颜色(RGB)、叶绿素指数(CHI)和花青素指数(ARI))的Basil彩色和伪彩色图像。      

 

图2 4个实验(E1-E4)中不同光照条件下罗勒生长的茎鲜重(FW)、植株总叶面积(TLA)、花青素指数(ARI)、叶绿素指数(CHI)、PSII的最大效率(Fv/Fm)、PSII的有效量子产率(Fq ' /Fm ')、电子传递率(ETR)和非光化学猝灭(NPQ)。补充UV- a光的特性在x轴上表示为两个UV波段(波长365和385 nm)的能量(W m-2)。表示均值±SD, N = 10。个体实验内均值之间的差异以不同字母表示(p < 0.05)。

  

图3 4次试验(E1-E4)分别计算了不同光照条件下罗勒植株茎部鲜重(FW)、植株总叶面积(TLA)、数字体积(DV)、花青素指数(ARI)、叶绿素指数(CHI)、归一化植被指数(NDVI)、PSII最大效率(Fv/Fm)、PSII有效量子产率(Fq ' /Fm ')、电子传递率(ETR)和非光化学猝灭(NPQ)的相对变化。补充UV- a光的特性如图所示,为两个UV波段(波长365和385 nm)的能量(W m-2)。±统计学意义上UV-A对参数的影响用星号表示(方差分析;P < 0.05)。

     

图4 4次实验(E1-E4)中不同光照条件下罗勒叶片中叶绿素和叶黄素循环色素(VAZ =紫黄素+前黄素+玉米黄素)含量、AZ /VAZ和VAZ /叶绿素比值。补充UV- a光的特性在x轴上表示为两个UV波段(波长365和385 nm)的能量(W m-2)。表示均值±SD, N = 10。个体实验内均值之间的差异以不同字母表示(p < 0.05)。

 

图5 四次实验(E1-E4)对不同光照条件下生长的罗勒叶片中所选酚类化合物的含量进行了测定。补充UV- a光的特性在x轴上表示为两个UV波段(波长365和385 nm)的能量(W m-2)。表示均值±SD, N = 10。个体实验内均值之间的差异以不同字母表示(p < 0.05)。

 

来 源

DominikVodnik et al. Phenotyping of basil (Ocimum basilicum L.) illuminated with UV-A light of 

different wavelengths and intensities, Scientia Horticulturae, 2023, 309, 111638.

 

编 辑

王春颖

 

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