小议甲醇对棉叶变化的影响

1外源甲醇对棉花叶片Rubisco羧化活性及其含量的影响

1．1外源甲醇对Rubisco羧化活性的影响

检测期CK组Rubisco羧化活性变化不大，第28天时达到其峰值6．50μmolCO2／（min•g）；MeOH组Rubisco羧化活性则均显著高于CK组：在处理后第7天即显著高于CK组，至第35天达到最大值11．16μmolCO2／（min•g），之后缓慢回落至9．15μmolCO2／（min•g），仍高于同期CK组〔5．89μmolCO2／（min•g）〕。49d检测期中MeOH组Rubisco平均活性为9．75μmolCO2／（min•g），明显高于CK组均值6．08μmolCO2／（min•g）。表明利用MeOH处理对棉花花铃期Rubisco羧化活性的增强作用很大，在检测期可使Rubisco羧化活性大幅提高。

1．2外源甲醇对Rubisco含量的影响

MeOH处理棉叶后其可溶性蛋白相较CK组（均值为7．75mg／g）有显著的提高（图2）。MeOH组于处理14d后可溶性蛋白含量明显升高（均值为8．54mg／g），至处理后第35天达到9．41mg／g，高于同期CK组的7．78mg／g，然后逐渐回落。检测期内，MeOH组可溶性蛋白含量均值较CK组升高10．05％。与可溶性蛋白含量变化相同，棉叶片中Rubi－sco含量MeOH组亦于处理14d后明显升高（图3），Rubisco含量（均值为3．85mg／g）高于CK组均值的3．50mg／g，峰值亦出现于第35天，然后回落。

2外源甲醇对花铃期棉花光合日变化的影响

2．1棉花花铃期光强变化

花铃期3次（7月29日、8月12日、8月19日）检测时的光强日变化趋势基本一致，均在8：00～9：00由830μmol／（m2•s）左右迅速升至1500μmol／（m2•s）以上，此后仍逐步升高，均于14：00出现峰值，分别达到2120，2097，2137μmol／（m2•s）。自18：00后，3次光强检测值均表现为随着日照时数减少，光强逐渐减弱，降低幅度亦随检测日期的推后而明显加大。

2．2外源甲醇对净光合速率的影响

喷施两次MeOH后，于7月29日、8月12日、8月19日（分别为处理后第14天、第28天和第35天），利用CIRAS－2型光合仪测得的单日净光合速率12h动态变化情况见图5。各CK组呈典型的C3植物“双峰型”变化曲线，均随时间快速上升，两峰值分别在10：00～13：00和14：00～17：00出现，17：00后，叶片净光合速率迅速降低；MeOH处理组12h净光合速率值动态变化基本同CK组，但第一峰值较CK推后1h，出现在13：00，全天净光合速率值均明显高于CK组，7月29日、8月12日、8月19日的净光合速率日均值分别为20．93，20．61，23．12μmol／（m2•s），比相应的CK组净光合速率值〔17．88，17．91，19．90μmol／（m2•s）〕高。CK组两峰间波谷（午休现象）均出现在14：00，MeOH组则推后1h，但MeOH组净光合速率值下降幅度小，远不及CK组的落差。外源MeOH处理棉叶，处理组与对照相较可提高净光合速率15％以上，表现出可总体提高净光合速率、推迟第一峰值出现、午休现象不明显等特征。

2．3外源甲醇对气孔导度的影响

测得的7月29日、8月12日、8月19日棉叶气孔导度日变化情况见图6。单日内12h动态变化各不相同，CK组与MeOH组都呈不明显的双峰型：7月29日与8月12日对照和处理组的最大峰值均出现在12：00，小峰值出现在15：00；而8月19日所测最大峰值则出现在13：00，小峰值出现在16：00，均后移1h，14：00所有处理都出现了波谷，反映出处理组棉叶气孔导度与对照组变化趋势一致，但MeOH组7月29日、8月12日、8月19日单日内气孔导度值〔212．19，221．32，223．08mmol／（m2•s）〕均明显高于各CK组〔170．16，176．27，184．54mmol／（m2•s）〕，波谷下降幅度小。

2．4外源甲醇对蒸腾速率的影响

外源MeOH处理对花铃期棉叶蒸腾速率的影响不大（图7）。所检测的7月29日、8月12日、8月19日蒸腾速率光合日变化值表明，CK组曲线变化幅度相较于MeOH组为大，呈双峰型，第一峰出现在12：00（7月29日）和15：00（8月12日、8月19日），波谷均出现在14：00；7月29日、8月12日、8月19日MeOH组蒸腾速率均值5．52，4．64，4．87mmol／（m2•s），略高于CK组蒸腾速率均值5．13，4．20，4．45mmol／（m2•s），非双峰型，无明显波峰、波谷。

2．5外源甲醇对胞间CO2浓度的影响

经MeOH处理后，7月29日、8月12日、8月19日所检测的胞间CO2浓度变化情况见图8。由图8可知，CK组表现为波折上升趋势，MeOH组则表现出波折下降至17：00后又升高的变化。不同检测日两组胞间CO2浓度变化曲线分别在13：00后相交（7月29日），14：00后相交（8月12日、8月19日）。两组胞间CO2浓度值显示，14：00前MeOH组（205．24，226．07，208．93μmol／mol）均大于CK组（178．77，198．86，183．43μmol／mol）；14：00后CK组（217．53，221．6，222．75μmol／mol）则均大于MeOH组（191．98，204．80，192．67μmol／mol），两组胞间CO2浓度均值差别不大。喷施外源MeOH，可提高棉花花铃期叶片净光合速率15％以上，提高气孔导度20％以上。CK组气孔导度的日变化与叶片净光合速率的日变化出现峰值的时间一致，但处理组表现为出现最大峰值时间均推后1h，波谷落差小等特征，净光合速率的提高与棉叶处理后气孔导度的增强可能有关。蒸腾速率日变化的数据表明，处理组气孔导度的大幅提高（20％以上）并没有引起蒸腾速率的大幅增强，其提高幅度仅为7％～10％，处理组蒸腾速率变化规律也非双峰型，无明显波峰、波谷及午休现象，外源MeOH对蒸腾速率可能有控制作用；处理组14：00前为胞间CO2浓度值由高向低变化，至17：00后，再转换由低向高变化，而处理组正午前与CK组的变化规律截然相反。结合处理组净光合速率变化规律，正午前处理组随着光强的增高，光合活性增高、光合作用强烈，导致胞间CO2利用加强，造成持续下降至17：00；17：00后由于光强锐减，光合作用下降，因此，胞间CO2浓度再行上升。

3讨论

Rubisco是光合碳同化的双功能酶，是已发现的生物酶中效率最慢的一种，因而成了现代陆生绝大多数植物光合速率的主要限制因素，其活性高低直接影响着植物光合活性。棉叶经外源MeOH处理的结果表明，处理后棉叶中Rubisco羧化活性均值大幅度提高（60％），并且有一个持续增高的作用，在铃期达到峰值，较同期CK组高出75．74％。在其他条件相同的情况下，Rubisco活性的提高说明外源MeOH改变了该酶促反应的某些条件，直接或间接（代谢为其他物质）地参与了酶促反应。从外源MeOH影响棉叶光合日变化的检测结果来看，蒸腾速率日变化曲线与CK组相差较大，呈非双峰型、无午休低谷；而胞间CO2浓度日变化曲线在17：00前表现为持续下降态势，与CK组波折上升形成鲜明对照，并与净光合速率变化在14：00前呈负相关。王莎莎等［15］研究亦发现：MeOH可诱导大多数光合作用相关基因的表达。

4结论

田间外源甲醇处理后7～56d检测期间，处理组棉叶Rubisco羧化活性提高60％以上；Rubisco含量提高10％。盆栽外源甲醇处理后14～49d检测期间，处理组棉叶的净光合速率和气孔导度均有明显增高，分别提高15％和20％；处理组蒸腾速率提高幅度为7％～10％，变化规律为非双峰型，无明显波峰、波谷及午休现象；处理组胞间CO2浓度变化17：00前与净光合速率呈负相关。

作者：何宗铃 拜彦茹 王瑾 遆晓南 单位：新疆农业大学 化学工程学院 化学生物学研究室