茶樹(shù)對(duì)大氣CO2濃度與溫度升高的響應(yīng)機(jī)制研究.pdf

1、作為最重要的溫室氣體，大氣CO2濃度的升高會(huì)導(dǎo)致全球地表溫度明顯升高。預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末大氣CO2濃度將達(dá)到780μmol/mol，全球地表平均溫度將升高1.5-5.0℃。CO2是植物光合作用的原料，溫度會(huì)影響光合作用有關(guān)酶的活性，因此大氣CO2濃度和溫度升高會(huì)對(duì)植物光合作用產(chǎn)生重要影響，而光合作用又與植物初級(jí)代謝和次級(jí)代謝息息相關(guān)的。茶氨酸、茶多酚和咖啡堿這三大類(lèi)次級(jí)代謝產(chǎn)物是茶葉最主要的三大品質(zhì)成分，其含量的多少對(duì)茶葉品質(zhì)有重大影響。茶

2、氨酸合成酶(theaninesynthase，TS)基因與茶氨酸合成有關(guān);苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonialyase，PAL)基因、查爾酮合成酶（chalcone synthase，CHS）基因與茶多酚合成有關(guān);咖啡堿合成酶（caffeine synthase，TCS）基因、次黃嘌呤核苷酸脫氫酶(inosinemonophosphate dehydrogenase，TIDH)基因、s-腺苷蛋氨酸合成酶(s-ade

3、nosylmethioninesynthase，SAM)基因與咖啡堿合成有關(guān)。本論文以‘龍井長(zhǎng)葉’品種茶苗為材料，通過(guò)開(kāi)頂式氣室模擬高CO2濃度（648-658μmol/mol）和溫度升高(+0.57℃)處理，通過(guò)對(duì)不同處理后茶樹(shù)葉片光合參數(shù)、葉綠素?zé)晒鈪?shù)、葉綠素含量、游離氨基酸含量、茶多酚含量、咖啡堿含量、關(guān)鍵酶基因的定量表達(dá)量測(cè)定，研究了大氣CO2濃度和溫度升高對(duì)茶樹(shù)光合系統(tǒng)、品質(zhì)成分含量以及品質(zhì)成分有關(guān)的關(guān)鍵酶基因表達(dá)的影響，探

4、究茶樹(shù)對(duì)大氣CO2濃度與溫度升高的響應(yīng)機(jī)制，為未來(lái)氣候變化情況下優(yōu)質(zhì)茶葉的加工、茶樹(shù)的合理栽培和良種繁育提供理論依據(jù)。得出結(jié)論如下:
　　(1)與對(duì)照相比，CO2濃度升高、溫度升高、CO2濃度和溫度共同升高都能顯著提高茶樹(shù)葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)（Fv/Fm、Fv/Fo、ψo(hù)、ψEo、PIABS）。CO2濃度升高、溫度升高、CO2濃度和溫度共同升高均能提高茶樹(shù)葉片葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量，降低葉綠素a/b;且CO2濃度和溫度共同

5、升高與對(duì)照組相比差異顯著。通過(guò)對(duì)PSⅡ結(jié)構(gòu)的改善和葉綠素含量的提高，CO2濃度升高、溫度升高使茶樹(shù)葉片光合效率明顯提高， CO2濃度和溫度共同升高有協(xié)同作用。
　　(2)與對(duì)照相比，CO2濃度升高，溫度升高，CO2濃度和溫度共同升高顯著降低了茶樹(shù)葉片中游離氨基酸和咖啡堿含量，而茶多酚含量和酚氨比則提高。品質(zhì)成分含量的改變會(huì)使傳統(tǒng)綠茶產(chǎn)區(qū)的原料品質(zhì)受到不利影響，而紅茶產(chǎn)區(qū)的原料品質(zhì)受到有利影響，并且可能提高茶樹(shù)的抗蟲(chóng)性，特別是CO2

6、濃度和溫度共同升高的影響最大。
　　(3)與對(duì)照相比，CO2濃度升高、溫度升高、CO2濃度和溫度共同升高會(huì)使茶樹(shù)葉片TS、TIDH、TCS基因的相對(duì)表達(dá)量降低，而PAL、CHS基因的則增加;CO2濃度升高、CO2濃度和溫度共同升高會(huì)使茶樹(shù)葉片SAM基因的相對(duì)表達(dá)量增加，溫度升高使SAM基因的表達(dá)量降低。
　　(4)將茶樹(shù)葉片中游離氨基酸、茶多酚、咖啡堿含量與其對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵酶基因相對(duì)表達(dá)量進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn):對(duì)于茶氨酸含量，TS