如何通過(guò)葉綠素a熒光成像評估幼苗工業(yè)菊苣(Cichorium intybus L.)對寒冷脅迫的應激反應?

案例:S. DEVACHT,et al.2011.Evaluation of cold stress of young industrial chicory (Cichorium intybus L.)plants by chlorophyll a fluorescence imaging. I. Light induction curve, Photosynthetica ,49 (2): 161-171.
工業(yè)菊苣(Cichorium intybus L.)可用于生產(chǎn)菊粉。大多數品種的工業(yè)菊苣在幼苗期生長(cháng)勢弱,這就限制了它們在歐洲生產(chǎn)區產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。幼苗期集中在早春,低溫、高光強是早春氣候特點(diǎn),工業(yè)菊苣基因庫可能對低溫環(huán)境適應的不很理想,從而導致幼苗期生長(cháng)勢弱,高光強也可能加劇這種情況,尤其在早春的清晨。為此,作者通過(guò)分析菊苣幼苗在低溫和高光強環(huán)境下的葉綠素a熒光水平(光系統II最大量子效率,效率因子Fq’/Fv’,及非光化學(xué)淬滅參數NPQ等),來(lái)評估菊苣幼苗對低溫和高光強的反應,結果證明菊苣幼苗的光合系統可以適應低溫環(huán)境。

圖1是生長(cháng)在16°C環(huán)境下的菊苣熒光誘導曲線(xiàn),分別在16℃和2℃下測量、光強為100和800μmol m–2 s–1兩種。圖1A的測量溫度為16℃、測量光為100μmol m–2 s–1,因沒(méi)有溫度和光照的脅迫,可做為參考狀態(tài)。打開(kāi)活化光后,由于非光化學(xué)淬滅的產(chǎn)生,熒光信號迅速衰減?;罨?0分鐘后,植物達到了一個(gè)穩態(tài)。
對比圖1A和圖1C、圖1B和圖1D,可以看出,在800μmol m–2 s–1光強下,活化光打開(kāi)期間的光化學(xué)信號(photochemical signal)比100μmol m–2 s–1時(shí)低,這說(shuō)明在800μmol m–2 s–1下,為了消耗暗反應階段過(guò)剩的能量,非光化學(xué)淬滅顯著(zhù)增加。在2°C光照下伴隨一個(gè)較高的活化光(800μmol m–2 s–1)時(shí),光化學(xué)信號非常低,在活化光打開(kāi)期間幾乎達不到穩態(tài)。
生長(cháng)溫度、測量溫度和測量光強都會(huì )顯著(zhù)影響Fq'/Fv' 和 NPQ。隨著(zhù)測量光強的增加和測量溫度的降低,NPQ都顯著(zhù)上升,而Fq'/Fv'卻顯示相反的趨勢,即隨著(zhù)測量光強的升高和測量溫度的降低,Fq'/Fv'顯著(zhù)降低(圖2)。
