田沛鑫,宋 瑞,李超然,倪浩然,王 潤(rùn),劉 萍,張 涵,毛培勝,賈善剛

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,北京100193)

光合作用是植物通過(guò)光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段,將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,以維持植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要生物過(guò)程[1]。葉綠體是高等植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所,由葉綠體雙層被膜、葉綠體基質(zhì)和類囊體構(gòu)成。種子萌發(fā)是植物生命周期的起點(diǎn),種子從土壤中萌發(fā)到破土的過(guò)程,伴隨著葉綠體從前質(zhì)體到黃化質(zhì)體,再到成熟葉綠體3個(gè)發(fā)育階段[2]。高等植物葉綠體的生物發(fā)生過(guò)程中伴隨著各種生理生化的變化,如光合色素的含量變化。光合色素位于葉綠體類囊體膜上,主要分為葉綠素、類胡蘿卜素和藻膽素三大類[3-4]。其中,在植物細(xì)胞對(duì)光能的捕捉過(guò)程中,葉綠素起主要作用,類胡蘿卜素(包括胡蘿卜素和葉黃素)和藻膽素則是對(duì)葉綠素捕獲光能的補(bǔ)充,又被稱為輔助色素。光合色素含量的高低代表著植物的光合能力,在一定程度上也代表著植物生長(zhǎng)發(fā)育的狀態(tài)[5]。此外,葉綠素具有熒光現(xiàn)象,其熒光強(qiáng)弱與光合作用碳同化存在相關(guān)性,可以作為光合作用研究的重要指標(biāo)[6]。葉綠素?zé)晒鈨x基于葉綠素?zé)晒庑?yīng),可用于測(cè)定植物光合熒光參數(shù),包括：暗適應(yīng)下最小熒光(Fo)、最大熒光(Fm)、PSII最大光化學(xué)量子產(chǎn)量(Fv/Fm)、光適應(yīng)下PSII反應(yīng)中心的實(shí)際光化學(xué)效率(ФPSII)、電子傳遞效率(Electron translate ratio,ETR)等[7-8]。

多光譜成像技術(shù)(Multispectral imaging,MSI)是一種表型組學(xué)研究工具,采用了LED濾波技術(shù),組合測(cè)量多達(dá)20個(gè)不同波長(zhǎng)并集成到1張高分辨光譜圖像中。VideometerLab4是常用的光譜成像設(shè)備,集成了照明、相機(jī)以及計(jì)算機(jī)技術(shù),具有數(shù)字圖像分析以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)能力,用于快速、有效測(cè)定生物材料表面顏色、質(zhì)構(gòu)、化學(xué)組分等[9-12]。該儀器可將植物內(nèi)在特征轉(zhuǎn)換為不同的光譜信息,結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化典型判別分析(Normalized canonical discriminant analysis,nCDA)、線性判別分析、偏最小二乘判別分析和隨機(jī)森林等數(shù)學(xué)多元分析模型等,鑒定樣品之間的差異[11]。近年來(lái),隨著多光譜成像技術(shù)的發(fā)展,MSI技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于植物和種子的表型及生理分析。紫花苜蓿(MedicagosativaL.)表型組學(xué)研究結(jié)果表明,MSI技術(shù)能夠高準(zhǔn)確度識(shí)別和鑒定牧草種子的形態(tài)特征、判定種子的發(fā)芽率和生活力等質(zhì)量指標(biāo)[13-15]。Pan等研究成果表明多光譜成像可實(shí)現(xiàn)葉綠素a、b含量的無(wú)損鑒定[16]。因此,利用多光譜技術(shù)快速無(wú)損地分析植物表型、關(guān)聯(lián)研究植物生理生化指標(biāo)的變化規(guī)律與響應(yīng)特性,具有較高的應(yīng)用前景。

葉綠體是光合作用主要場(chǎng)所,種子萌發(fā)過(guò)程中胚芽葉綠體的發(fā)育狀態(tài)對(duì)植株生長(zhǎng)活力、結(jié)實(shí)和生物產(chǎn)量極其重要[17]。目前葉綠體發(fā)育相關(guān)研究多集中在模式植物擬南芥中,且對(duì)葉片葉綠體的關(guān)注較高,針對(duì)禾本科牧草胚芽葉綠體的研究極少。無(wú)芒雀麥(BromusinermisLeyss.)是一種多年生的禾本科草本植物,具有較強(qiáng)的抗旱、抗寒性[18-19]。無(wú)芒雀麥營(yíng)養(yǎng)成分豐富,適口性好,家畜喜食,是一種優(yōu)質(zhì)牧草[20]。燕麥(AvenasativaL.)為一年生禾本科植物,作為一種古老的糧食作物,具有高蛋白、低碳水化合物等特點(diǎn)[21]。燕麥不但可以作為糧食作物,其籽實(shí)作為優(yōu)質(zhì)飼料還可用于飼喂雞、豬等家畜家禽[22-24]。因此,了解兩種不同的多年生禾本科牧草種子在萌發(fā)過(guò)程中胚芽葉綠體的發(fā)育,對(duì)提高牧草光合潛力和產(chǎn)量具有重要意義。本研究以無(wú)芒雀麥和燕麥為研究材料,通過(guò)模擬種子從黑暗土壤中破土并在光照下生長(zhǎng)的過(guò)程,測(cè)定胚芽出土后光合色素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)指標(biāo),分析兩種試驗(yàn)材料在萌發(fā)過(guò)程中的表型變化,探究無(wú)芒雀麥和燕麥種子萌發(fā)過(guò)程中葉綠體光合變化和生物發(fā)生過(guò)程,為葉綠素?zé)晒夂投喙庾V成像技術(shù)在牧草種子萌發(fā)過(guò)程中葉綠體光合變化的相關(guān)研究中提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用的無(wú)芒雀麥品種為‘原野’,在2021年于河北承德市國(guó)營(yíng)魚(yú)兒山牧場(chǎng)基地收獲。燕麥品種為‘挑戰(zhàn)者’,購(gòu)買于BrettYoung公司,源于加拿大。無(wú)芒雀麥和燕麥種子發(fā)芽率分別為94%和99%,發(fā)芽勢(shì)為86%和92%,于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)牧草種子生理與生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室貯藏6個(gè)月,貯藏溫度為25℃,濕度35%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

對(duì)無(wú)芒雀麥和燕麥種子進(jìn)行出土預(yù)試驗(yàn),土壤基質(zhì)配比為營(yíng)養(yǎng)土∶蛭石=1∶1,種子播種于花盆內(nèi)(直徑26 cm,高度23.5 cm),播種深度為2.5 cm,花盆放置于人工氣候培養(yǎng)室。預(yù)試驗(yàn)結(jié)果表明,無(wú)芒雀麥和燕麥種子出土所需的時(shí)間分別是6天和5天,此結(jié)果用于后續(xù)的遮光處理。

采用培養(yǎng)皿發(fā)芽法,在10個(gè)方形培養(yǎng)皿(11.5 cm×11.5 cm)中放置3層濾紙作為種床,每個(gè)培養(yǎng)皿中放置50粒大小均勻一致的種子,將擺放好種子的培養(yǎng)皿分為兩組。為模擬種子胚芽出土前的黑暗生長(zhǎng)條件,用錫紙將培養(yǎng)皿包裹兩層進(jìn)行遮光處理,遮光時(shí)間按照預(yù)試驗(yàn)中胚芽出土?xí)r間設(shè)置,遮光結(jié)束后揭開(kāi)錫紙,代表種子出土,在光照8 h,黑暗16 h的光周期下繼續(xù)培養(yǎng)。光照第1天(E0h～E8h)每隔一定時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定,光照第2天到光照第4天(E2d～E4d)在上午10點(diǎn)和下午6點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1發(fā)芽指標(biāo)的測(cè)定 各取100粒大小均勻一致的無(wú)芒雀麥和燕麥種子,放置于方形培養(yǎng)皿(11.5 cm×11.5 cm)中,加入3層濾紙作為種床,用移液槍注入10 mL去離子水將濾紙濕潤(rùn),置于20℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),每個(gè)處理設(shè)置4個(gè)重復(fù)。培養(yǎng)期間每天于固定時(shí)間點(diǎn)對(duì)發(fā)芽種子數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),并根據(jù)規(guī)定計(jì)算種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率。

(1)

(2)

1.3.2多光譜成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集 使用VideometerLab光譜成像設(shè)備,組合測(cè)量多個(gè)不同波長(zhǎng)并集成到1張高分辨光譜圖像中,進(jìn)行兩種試驗(yàn)材料在萌發(fā)過(guò)程中的表型變化判定分析,對(duì)拍攝所得到的圖像進(jìn)行歸一化典型判別分析(nCDA)、灰度圖分析和RGB分析。采集多光譜數(shù)據(jù)之前,需要針對(duì)不同光譜特征的種子,對(duì)指定樣品的光譜信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,對(duì)不同光譜強(qiáng)度的感興趣區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記和著色。本研究分別使用紅色和藍(lán)色對(duì)初始和最終的幼苗MSI圖像進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,其他圖像采用Videometer軟件version 4中MSI-transformation Builder的nCDA函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換[8]。

1.3.3種子萌發(fā)過(guò)程中光合色素含量的測(cè)定 揭開(kāi)錫紙后以隨機(jī)重復(fù)的方式收集無(wú)芒雀麥胚芽,稱重記錄,設(shè)置3個(gè)重復(fù)。將胚芽剪成細(xì)絲轉(zhuǎn)移到2 mL的試管中,加入1.5 mL濃度80%丙酮,在遮光、室溫(22℃)條件下過(guò)夜浸提,直到胚芽完全變白。以80%丙酮為空白樣品,使用分光光度計(jì)測(cè)定663 nm,645 nm和470 nm處的吸光度值[25-27]。根據(jù)以下公式計(jì)算葉綠素和類胡蘿卜素的濃度：

葉綠素濃度=葉綠素a+葉綠素b

=(12.21×A663-2.81×A645)+(20.13×A645-5.03×A663)

=7.18×A633+17.32×A645

類胡蘿卜素濃度=(1000×A470-3.27×Ca-104×Cb)÷229

光合色素含量(mg·g-1)=C(mg·L-1)×提取液總量(mL)/稃片重量(g)×1000

式中,Ca為葉綠素a濃度;Cb為葉綠素b濃度。A663,A645和A470分別為葉綠體色素提取液在波長(zhǎng)663 nm,645 nm和470 nm下的吸光度。

1.3.4葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定 使用FMS-2便攜脈沖調(diào)制式熒光儀對(duì)無(wú)芒雀麥的胚芽葉綠體熒光參數(shù)進(jìn)行測(cè)定,隨機(jī)重復(fù)3次進(jìn)行試驗(yàn)。由于胚芽過(guò)于纖細(xì),故需要將多個(gè)胚芽無(wú)間隙地?cái)[放在一起進(jìn)行測(cè)定,測(cè)量部位統(tǒng)一位于胚芽的中上部。在測(cè)定過(guò)程中先進(jìn)行光適應(yīng)參數(shù)(Fs,Fm′,Fo′,Fv′,Fv′/Fm′,ФPSII,ETR)的測(cè)定,待經(jīng)過(guò)20 min的遮光處理后再進(jìn)行暗適應(yīng)參數(shù)(Fo,Fm,Fv,Fv/Fm)的測(cè)定[28-29]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2019對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和計(jì)算,借助軟件GraphPad Prism 8對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行作圖分析,所有結(jié)果用“均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 無(wú)芒雀麥和燕麥胚芽的多光譜圖像分析

通過(guò)nCDA圖、RGB圖和灰度圖的分析,無(wú)芒雀麥胚芽在照光后,在E0h,E2h,E3hE4h,E5h,E6h,E2d,E3d,E4d表型存在劇烈的變化(圖1a)。隨著光照的時(shí)間的延長(zhǎng),無(wú)芒雀麥胚芽表型由黃變綠,nCDA圖由藍(lán)色變黃,最后變?yōu)榧t色。

隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng),燕麥胚芽表型由黃變綠,nCDA圖由藍(lán)色向紅色轉(zhuǎn)變,變化較為劇烈的時(shí)間節(jié)點(diǎn)分別為E0h,E0.5h,E1h,E1.5h,E2h,E3.5h,E4h,E4.5h,E7h,E9h,E2d,E3d(圖1b)。

2.2 無(wú)芒雀麥種子萌發(fā)胚芽生理生化變化

2.2.1無(wú)芒雀麥種子萌發(fā)過(guò)程中光合色素的變化 如圖2所示,在經(jīng)過(guò)為期5天的光照后,葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量均增加。在胚芽見(jiàn)光的第1天,即從E0h—E8h時(shí)間段內(nèi)葉綠素a和葉綠素b含量接近于0,在E2.5h含量略微上升,在E1d開(kāi)始迅速積累,類胡蘿卜素在E8h時(shí)達(dá)到較高值,在E1d時(shí)迅速下降后又迅速上升。葉綠素、葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素在第5天時(shí)的含量分別達(dá)到了第1天含量的9.322,12.311,3.412和1.813倍。

圖1 揭開(kāi)錫紙前3天無(wú)芒雀麥(a)和燕麥(b)胚芽的多光譜nCDA圖Fig.1 MSI nCDA images of plumule during the first 3 days after being exposed to light in smooth bromegrass (Panel a) and oat (Panel b)

2.2.2無(wú)芒雀麥種子萌發(fā)過(guò)程中葉綠體熒光參數(shù)的變化 通過(guò)測(cè)定無(wú)芒雀麥暗適應(yīng)下葉綠體熒光參數(shù)發(fā)現(xiàn),各項(xiàng)指標(biāo)隨種子萌發(fā)時(shí)間延長(zhǎng)均呈現(xiàn)上升趨勢(shì),初始熒光產(chǎn)量Fo、最大熒光產(chǎn)量Fm呈現(xiàn)出相似的變化趨勢(shì),在E0h—E8h呈上升趨勢(shì),在E1 d大幅度下降。PSII最大光學(xué)效率Fv/Fm在E0h—E1h略微下降,E1h—E1d迅速上升,E1d后數(shù)值趨于穩(wěn)定(圖3)。光適應(yīng)參數(shù)Fs,Fo′,Fv′,Fm′與暗適應(yīng)變化規(guī)律相似,在E1d時(shí)下降到較低點(diǎn),隨后進(jìn)入快速上升階段,E4d時(shí)達(dá)到P值。PSII有效光化學(xué)量子產(chǎn)量Fv′/Fm′與Fv/Fm變化趨勢(shì)相似,Fv′/Fm′以E2.5h為轉(zhuǎn)折點(diǎn),在E2.5h—E1d時(shí)間段內(nèi)Fv′/Fm′逐漸上升后穩(wěn)定。暗適應(yīng)下的初始熒光產(chǎn)量、最大熒光產(chǎn)量均高于光適應(yīng)時(shí)期數(shù)值。PSII實(shí)際光化學(xué)效率ФPSII和PSII電子傳遞速率ETR變化趨勢(shì)與Fv/Fm和Fv′/Fm′相似,在E40min出現(xiàn)下降,在E1h—E1d數(shù)值波動(dòng)變化(圖4)。

圖3 無(wú)芒雀麥暗適應(yīng)葉綠體熒光參數(shù)Fig.3 Chloroplast fluorescence parameters under dark adaptation in smooth bromegrass

圖4 無(wú)芒雀麥光適應(yīng)葉綠體熒光參數(shù)Fig.4 Chloroplast fluorescence parameters under light adaptation in smooth bromegrass

2.3 燕麥種子萌發(fā)胚芽生理生化變化

2.3.1燕麥種子萌發(fā)過(guò)程中光合色素的變化 由圖5所示,燕麥幼苗葉綠體光合色素含量總體呈現(xiàn)出與無(wú)芒雀麥相同的上升趨勢(shì),其中葉綠素a和葉綠素b在E1h時(shí)基本未合成,在E2.5h后含量開(kāi)始上升,主要在E1d—E5d期間合成,葉綠素含量在E1d下降到較低點(diǎn)后,含量迅速增加。類胡蘿卜素的初始含量為0.02 mg·g-1,在黑暗下正常合成,在E8h達(dá)到較高點(diǎn),在E1d迅速下降后又上升,此后穩(wěn)定在較高水平。

圖5 燕麥光合色素含量變化Fig.5 Photosynthetic pigment content of oat

2.3.2燕麥種子萌發(fā)過(guò)程中葉綠體熒光參數(shù)的變化 燕麥的暗適應(yīng)和光適應(yīng)各項(xiàng)指標(biāo)整體上均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。其中,暗適應(yīng)參數(shù)Fo,Fm,Fv變化趨勢(shì)相似,在E0h—E1d都沒(méi)有發(fā)生顯著變化,E1d之后數(shù)值急速增加達(dá)到最大值,E4d和E5d數(shù)值均在峰值上下波動(dòng)。Fv/Fm整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì),在光照40 min時(shí)明顯上升,達(dá)到最大值,隨后在E1h迅速下降,E1h—E1d逐漸上升,E1d后趨于穩(wěn)定(圖6)。與暗適應(yīng)下的光合參數(shù)相比,光適應(yīng)下的熒光參數(shù)Fs,Fo′,Fm′,Fv′表現(xiàn)出相同趨勢(shì)的變化特征,在E1d時(shí)發(fā)生輕微下降,E1d后數(shù)值迅速增加。Fv′/Fm′與Fv/Fm響應(yīng)曲線相似,在E40min時(shí)出現(xiàn)峰值,隨后在E1h時(shí)迅速下降,在E1h—E2d逐漸上升,隨后趨于平緩。ФPSII和ETR在E1h時(shí)數(shù)值下降到原本的1/4,此后持續(xù)回升,在上下波動(dòng)中趨于穩(wěn)定(圖7)。

圖6 燕麥暗適應(yīng)葉綠體熒光參數(shù)Fig.6 Chloroplast fluorescence parameters under dark adaptation in oat

圖7 燕麥光適應(yīng)葉綠體熒光參數(shù)Fig.7 Chloroplast fluorescence parameters under light adaptation in oat

3 討論

多光譜成像技術(shù)可以快速、無(wú)損獲取不同發(fā)育狀態(tài)的種子、幼苗組織和幼苗等的光譜和形態(tài)信息,在植物幼苗光合相關(guān)生理指標(biāo)表型分析研究中具有強(qiáng)大的應(yīng)用前景。nCDA分析可以有效鑒別不同生理狀態(tài)的植株或種子狀態(tài)的差異,如判別不同活力的多年生黑麥草(Loliumperenne)種子[30]、區(qū)分老化和未老化的豇豆(Vignaunguiculata)種子[31]等。在本試驗(yàn)中,我們通過(guò)nCDA模式下胚芽圖片顏色的變化,識(shí)別出了無(wú)芒雀麥和燕麥種子萌發(fā)不同時(shí)間下胚芽發(fā)育狀態(tài)的差異,發(fā)現(xiàn)了無(wú)芒雀麥胚芽快速發(fā)育的時(shí)間節(jié)點(diǎn)E0h,E2h,E3h,E4h,E5h,E6h,E2d,E3d,E4d,燕麥胚芽快速發(fā)育的時(shí)間節(jié)點(diǎn)E0h,E0.5h,E1h,E1.5h,E2h,E3.5h,E4h,E4.5h,E7h,E9h,E2d,E3d,在一定程度上可以反映無(wú)芒雀麥和燕麥幼苗的光合響應(yīng)特征。

無(wú)芒雀麥和燕麥?zhǔn)峭ㄟ^(guò)色素蛋白復(fù)合體對(duì)光能進(jìn)行捕捉從而來(lái)進(jìn)行光合作用的,幼苗光合色素含量直接反映了植物葉片光合能力的大小[5],光合色素的含量的變化可以反映出幼苗的生理情況[32-34]。本試驗(yàn)在揭開(kāi)錫紙后對(duì)種子萌發(fā)過(guò)程中光合色素含量進(jìn)行測(cè)定,發(fā)現(xiàn)葉綠素a和葉綠素b的初始含量均接近于0,在光照條件下隨著萌發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng),無(wú)芒雀麥和燕麥幼苗中的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量在總體上呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)[35]。值得注意的是,無(wú)芒雀麥和燕麥光合色素含量表現(xiàn)出相同的響應(yīng)規(guī)律,葉綠素a和葉綠素b在E1d后含量迅速上升,類胡蘿卜素含量在E1d時(shí)發(fā)生小幅度下降后升高。葉綠素含量與植物對(duì)外界光照強(qiáng)度適應(yīng)能力密切相關(guān)[36],種子感光性主要受光敏色素的調(diào)控[37],因此推斷胚芽在揭開(kāi)錫紙后1 h內(nèi)對(duì)光照的適應(yīng)能力較弱,主要在合成光敏色素響應(yīng)光信號(hào),可能導(dǎo)致了葉綠素含量在E0h—E1h期間含量低。類胡蘿卜素是對(duì)葉綠素捕獲光能的補(bǔ)充,又被稱為輔助色素,是葉綠體內(nèi)重要的非酶促抗氧化系統(tǒng)[38],類胡蘿卜素含量在E1d時(shí)出現(xiàn)下降,可能與葉綠體內(nèi)光保護(hù)機(jī)制有關(guān)[39-40]。

葉綠素?zé)晒饪梢詫?duì)光合作用進(jìn)行準(zhǔn)確而有效的反映,可以表現(xiàn)出PSII反應(yīng)中心的活性和植物光合作用的強(qiáng)弱。Fo反映植物光能利用能力,Fm反映植物光合活性大小[41]。本試驗(yàn)中Fo和Fm在E1d之前保持較低的水平,E1d之后數(shù)值上升,呈現(xiàn)上下波動(dòng)的狀態(tài),說(shuō)明光反應(yīng)中心在E1d前保持較高的活性,胚芽的光能利用能力逐漸增強(qiáng)。Fv/Fm反映了光反應(yīng)中心PSII的最大光能轉(zhuǎn)換效率,無(wú)芒雀麥和燕麥Fv/Fm和Fv′/Fm′變化規(guī)律整體相似。植物在非脅迫環(huán)境下,Fv/Fm穩(wěn)定在0.80～0.85,低于0.75可認(rèn)為植物受到了光抑制[42]。光照前期無(wú)芒雀麥和燕麥的Fv/Fm均低于正常值,在光照一定時(shí)間后恢復(fù)正常值,說(shuō)明在暗適應(yīng)下,幼苗的光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程受到了一定程度的抑制。在光適應(yīng)下,無(wú)芒雀麥和燕麥的Fv′/Fm′值均呈現(xiàn)下降后上升的趨勢(shì)。無(wú)芒雀麥Fv/Fm在E1h—E1d數(shù)值迅速上升,Fv′/Fm′值在E2.5h—E1d逐漸上升,E1d后趨于穩(wěn)定。燕麥Fv/Fm和Fv′/Fm′主要在E1h—E1d期間逐漸上升,E1d后不再大幅度增加。ФPSII和ETR均可作為評(píng)價(jià)植物實(shí)際光化學(xué)效率的指標(biāo),本研究中ФPSII和ETR整體呈穩(wěn)定狀態(tài),無(wú)芒雀麥ФPSII和ETR在E40min時(shí)呈現(xiàn)下降趨勢(shì),燕麥ФPSII和ETR在E1h時(shí)出現(xiàn)大幅度下降。綜上所述,無(wú)芒雀麥和燕麥在E1h—E1d期間,光合色素含量和PSII反應(yīng)中心活性迅速增加,因此E1h—E1d可被看作是葉綠體發(fā)育的主要階段,在E1d之后光合色素和葉綠體熒光參數(shù)趨于穩(wěn)定,意味著葉綠體發(fā)育基本成熟,能夠進(jìn)行正常的光合作用。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)利用多光譜和nCDA分析,鑒別出無(wú)芒雀麥和燕麥種子在萌發(fā)過(guò)程中不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)發(fā)育狀態(tài)的差異,并獲取了胚芽表型發(fā)生變化的關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)(揭開(kāi)錫紙1～2小時(shí)),這與胚芽?jī)?nèi)光合色素含量的變化具有相關(guān)性。隨著萌發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng),無(wú)芒雀麥和燕麥種子萌發(fā)過(guò)程中光合色素含量逐漸積累,葉綠素a和葉綠素b在E1h之前未發(fā)生合成,E1h—E1d為葉綠素的快速積累階段。PSII反應(yīng)中心活性在E1h—2.5h開(kāi)始變化,直到E1d后趨于穩(wěn)定,在此期間葉綠體逐漸發(fā)育,PSII反應(yīng)中心活性迅速增加,E1d后葉綠體結(jié)構(gòu)基本發(fā)育完全。