拟南芥白化突变体反射光谱及色素含量研究

郭彦 张文会

摘 要：通过T-DNA插入诱变筛选到1个拟南芥白化突变体410（定名为alfo-1），为进一步研究白化原因，测定了白化叶、白化带绿叶及野生型绿叶苗的反射光谱值和色素含量，观察白化苗的叶绿体结构。结果表明：（1）在764nm处反射光谱存在1个最高峰，白化叶的峰值最高、绿叶次之、白化带绿叶最小，说明3种叶片的色素含量、代谢功能存在差异。（2）白化苗的叶绿素、类胡萝卜素、花青素含量均最少，分别为对照的45.6%、19.7%和37.6%。（3）电镜观察到白化叶片的叶绿体结构正常，分析其白化不是由于叶绿体发育造成的。

关键词：拟南芥；白化；色素含量

中图分类号 Q943.2 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）14-0016-02

叶色突变体是研究植物光合作用、光形态建成、激素生理及抗病机制等一系列生理代谢过程的理想材料，因而葉色突变体在植物生产应用和基础研究等方面均具有重要意义[1]。笔者通过T-DNA插入诱变筛选到1个白化突变体410，初步研究表明：该突变体幼苗在MS培养基上表现为白化，移栽到土壤中不能成活（致死）。为了研究白化的原因，本研究白化苗的反射光谱、色素含量及叶绿体结构进行了测定和观察。

1 材料与方法

在MS培养基上种植野生型哥伦比亚拟南芥和白化突变体410，长至10叶期进行色素含量测定。参照Stylinski等[2]的方法用反射光谱仪扫描白化叶片、白化带绿叶片和野生型的绿色叶片，扫描5株叶片取平均值。用得到的反射光谱值计算叶绿素、类胡萝卜素和花青素相对含量。在电镜下观察白化叶片和绿色叶片的叶绿体结构。

2 结果与分析

2.1 白化苗的长相及反射光谱值 白化苗的长相间图1。下部老叶片为白化叶片，上部幼嫩叶片略带绿色。采用发射光谱仪对野生型哥伦比亚及410的叶片扫描，结果见图2。白化叶片、白化带绿叶片以及野生型而的绿叶片的反射光谱曲线存在很大差异。总体看3个曲线均有2个峰值，在569nm处存在1个较小的峰，在764nm处存在1个最高峰。白化叶的反射光谱值接近标准白板的反射光谱值，在569nm波长处与白化带绿叶和野生型的绿叶间存在很大差异。在这个波长处野生型的绿叶与白化带绿叶几乎没有差异，3条曲线在764nm处差异最大，白化叶的峰值最高，绿叶次之，白化带绿叶最小。说明3种叶片的色素含量、代谢功能等方面存在差异。

2.2 白化苗的色素含量 通过反射光谱仪测定的反射光谱值（图2），换算的叶绿素、花青素及类胡萝卜素的相对含量结果见图3。由图3可知，与野生型的绿叶相比，白化带绿叶片的叶绿素只有52.8%，白化叶片的叶绿素含量只有对照的45.6%。类胡萝卜素含量最少，白化带绿叶只有对照的31.8%，白化叶只有对照的19.7%。花青素含量分别占对照的45.7%和37.6%。

2.3 白化苗叶绿体结构 白化苗叶绿体的电镜观察结果见图4。由图4可知，白化苗的叶绿体发育正常，依稀看见内部的基粒片层结构，但是与野生型的叶绿体比较，白化苗的叶绿体中没有淀粉粒积累。

3 结语

从alfo-1突变体的白化叶片的电镜照片上可以看到叶绿体的结构正常，能够合成叶绿素，在弱光下培养略带绿色，在强光下叶色逐渐变浅最终白化。分析导致白化与质体及叶绿体的发育无关，是电子传递或能量转化等某些位点发生了障碍，过剩光能导致活性氧产生对色素的漂白作用造成的。如果电子传递受阻，过剩激发能剧增，产生的活性氧就会破坏PSI及PSII的色素蛋白复合体，造成光漂白。

参考文献

[1]张泽民，朱海涛，王江，等. T-DNA插入产生的水稻白化苗突变的遗传分析[J].华南农业大学学报，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.

（责编：张宏民）