擬南芥白化突變體反射光譜及色素含量研究

郭彥 張文會

摘 要：通過T-DNA插入誘變篩選到1個擬南芥白化突變體410（定名為alfo-1），為進一步研究白化原因，測定了白化葉、白化帶綠葉及野生型綠葉苗的反射光譜值和色素含量，觀察白化苗的葉綠體結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明：（1）在764nm處反射光譜存在1個最高峰，白化葉的峰值最高、綠葉次之、白化帶綠葉最小，說明3種葉片的色素含量、代謝功能存在差異。（2）白化苗的葉綠素、類胡蘿卜素、花青素含量均最少，分別為對照的45.6%、19.7%和37.6%。（3）電鏡觀察到白化葉片的葉綠體結(jié)構(gòu)正常，分析其白化不是由于葉綠體發(fā)育造成的。

關(guān)鍵詞：擬南芥；白化；色素含量

中圖分類號 Q943.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）14-0016-02

葉色突變體是研究植物光合作用、光形態(tài)建成、激素生理及抗病機制等一系列生理代謝過程的理想材料，因而葉色突變體在植物生產(chǎn)應(yīng)用和基礎(chǔ)研究等方面均具有重要意義[1]。筆者通過T-DNA插入誘變篩選到1個白化突變體410，初步研究表明：該突變體幼苗在MS培養(yǎng)基上表現(xiàn)為白化，移栽到土壤中不能成活（致死）。為了研究白化的原因，本研究白化苗的反射光譜、色素含量及葉綠體結(jié)構(gòu)進行了測定和觀察。

1 材料與方法

在MS培養(yǎng)基上種植野生型哥倫比亞擬南芥和白化突變體410，長至10葉期進行色素含量測定。參照Stylinski等[2]的方法用反射光譜儀掃描白化葉片、白化帶綠葉片和野生型的綠色葉片，掃描5株葉片取平均值。用得到的反射光譜值計算葉綠素、類胡蘿卜素和花青素相對含量。在電鏡下觀察白化葉片和綠色葉片的葉綠體結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)果與分析

2.1 白化苗的長相及反射光譜值 白化苗的長相間圖1。下部老葉片為白化葉片，上部幼嫩葉片略帶綠色。采用發(fā)射光譜儀對野生型哥倫比亞及410的葉片掃描，結(jié)果見圖2。白化葉片、白化帶綠葉片以及野生型而的綠葉片的反射光譜曲線存在很大差異。總體看3個曲線均有2個峰值，在569nm處存在1個較小的峰，在764nm處存在1個最高峰。白化葉的反射光譜值接近標準白板的反射光譜值，在569nm波長處與白化帶綠葉和野生型的綠葉間存在很大差異。在這個波長處野生型的綠葉與白化帶綠葉幾乎沒有差異，3條曲線在764nm處差異最大，白化葉的峰值最高，綠葉次之，白化帶綠葉最小。說明3種葉片的色素含量、代謝功能等方面存在差異。

2.2 白化苗的色素含量 通過反射光譜儀測定的反射光譜值（圖2），換算的葉綠素、花青素及類胡蘿卜素的相對含量結(jié)果見圖3。由圖3可知，與野生型的綠葉相比，白化帶綠葉片的葉綠素只有52.8%，白化葉片的葉綠素含量只有對照的45.6%。類胡蘿卜素含量最少，白化帶綠葉只有對照的31.8%，白化葉只有對照的19.7%。花青素含量分別占對照的45.7%和37.6%。

2.3 白化苗葉綠體結(jié)構(gòu) 白化苗葉綠體的電鏡觀察結(jié)果見圖4。由圖4可知，白化苗的葉綠體發(fā)育正常，依稀看見內(nèi)部的基粒片層結(jié)構(gòu)，但是與野生型的葉綠體比較，白化苗的葉綠體中沒有淀粉粒積累。

3 結(jié)語

從alfo-1突變體的白化葉片的電鏡照片上可以看到葉綠體的結(jié)構(gòu)正常，能夠合成葉綠素，在弱光下培養(yǎng)略帶綠色，在強光下葉色逐漸變淺最終白化。分析導(dǎo)致白化與質(zhì)體及葉綠體的發(fā)育無關(guān)，是電子傳遞或能量轉(zhuǎn)化等某些位點發(fā)生了障礙，過剩光能導(dǎo)致活性氧產(chǎn)生對色素的漂白作用造成的。如果電子傳遞受阻，過剩激發(fā)能劇增，產(chǎn)生的活性氧就會破壞PSI及PSII的色素蛋白復(fù)合體，造成光漂白。

參考文獻

[1]張澤民，朱海濤，王江，等. T-DNA插入產(chǎn)生的水稻白化苗突變的遺傳分析[J].華南農(nóng)業(yè)大學學報，2007，28（3）：1-6.

[2]Stylinski C D，Gamon J A，Oechel W C. Seasonal patterns of reflectance indices，carotenoid pigments and photosynthesis of evergreen chaparral spedies [J]. Oecologia，2002，131：366-374.

（責編：張宏民）