【摘 要】
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探究光照对‘冰川红叶’小檗（Berberis thunbergii ‘Bingchuanhongye’）生长和叶片呈色的影响,改善‘冰川红叶’的观赏效果,为其在城市园林建设中合理应用提供科学依据。本研究以盆栽‘冰川红叶’为研究对象,以‘紫叶’小檗（Berberis thunbergii ‘Atropurpurea’）为参照,采用遮荫网人工模拟4种光照环境（0%、30%、50%、90%遮荫）进行试验
【基金项目】
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河北省重点研发计划（21326301D）；
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探究光照对‘冰川红叶’小檗（Berberis thunbergii ‘Bingchuanhongye’）生长和叶片呈色的影响,改善‘冰川红叶’的观赏效果,为其在城市园林建设中合理应用提供科学依据。本研究以盆栽‘冰川红叶’为研究对象,以‘紫叶’小檗（Berberis thunbergii ‘Atropurpurea’）为参照,采用遮荫网人工模拟4种光照环境（0%、30%、50%、90%遮荫）进行试验,对不同遮荫度下叶片颜色、表型性状、叶片反射光谱、光合生理参数等进行测定,并对‘冰川红叶’叶片进行叶绿体超微结构观测和转录组测序分析。结果表明:（1）随遮荫度增加, 2个品种叶色均表现出复绿现象,‘冰川红叶’叶色复绿更明显;叶绿素含量上升,类胡萝卜素、类黄酮、花色素苷及合成相关酶显著降低。（2）随遮荫度增加,‘冰川红叶’可溶性蛋白含量先下降后上升;可溶性糖含量、PSII最大光化学效率（Fv/Fm）先上升后下降,净光合速率（Pn）下降;遮荫环境下‘冰川红叶’叶片光谱特征反射率下降,红边参数指示其全光照环境下受到强光胁迫。（3）遮荫后根重比无显著变化,茎重比、叶面积、株高增长量先升后降,地径增长量显著降低;叶绿体内淀粉粒空洞,基质片层排列松散、肿胀,出现了质壁分离。（4）转录组学分析发现,各比较组中有181个共有差异表达基因（DEG）;基因本体（GO）功能注释发现,其中较多基因与氧化还原过程、氧化还原酶活性相关。经京都基因与基因组百科全书（KEGG）显著性富集分析,筛选到类黄酮生物合成、类胡萝卜素生物合成等相关基因。通过与拟南芥构建系统进化树,聚类到与类黄酮合成有关的R2R3-MYB家族S4、S5、S6、S7亚组的基因有7个, bHLH家族并未聚类到与类黄酮合成有关的亚组。进一步对候选转录因子与结构基因进行共表达网络构建,结果显示4个R2R3-MYB和2个bHLH影响类黄酮合成通路结构基因的表达。综合分析,‘冰川红叶’小檗在全光环境下叶片更红,受到一定程度强光胁迫。30%遮荫对‘冰川红叶’小檗生长和叶色表达影响较小,叶片保持红色, 50%和90%遮荫抑制生长,类囊体垛叠程度降低,叶片不同程度复绿。遮荫抑制花青素相关功能基因和转录因子的表达,最终导致弱光胁迫下叶色差异,应根据其特点和规律选择适当的生长环境。
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