来自安第斯和中美洲基因库的普通菜豆（Phaseolus vulgaris L.）品种幼苗中光周期依赖的光合机构组织与效率

《Scientific Reports》：Photoperiod-dependent photosynthetic apparatus organization and efficiency in seedlings of common bean (Phaseolus vulgaris L.) cultivars from Andean and Mesoamerican gene pools

　　

摘要

来自安第斯和中美洲基因库的菜豆（Phaseolus vulgaris L.）品种表现出不同的基因组特征，但其光合装置的组织情况仍知之甚少。我们研究了在长日照（16 小时）和短日照（8 小时）条件下生长的四个品种的光化学效率和叶绿素 - 蛋白（CP）复合体组织情况：蔓越莓（Cranberry）和深红芸豆（Dark Red Kidney）（安第斯起源）对比卡拉普索（Calypso）和黑龟（Black Turtle）（中美洲起源）。使用脉冲幅度调制荧光、低温荧光光谱法、圆二色性和蓝天然聚丙烯酰胺凝胶电泳（Blue Native PAGE），我们评估了光系统的性能和 CP 复合体的组织情况。与基于生态地理起源的预期相反，所研究品种的光合特性与基因库分类并不相关。所有四个品种在短日照条件下均表现出光合效率降低，安第斯起源和中美洲起源的植物之间没有明显的分离。黑龟（Black Turtle）的表现与其他品种明显不同，在短日照条件下显示出较高的 PSII 效率但 PSI 性能降低，并具有独特的 CP 复合体组织特征，表现为不同的荧光发射模式和改变的超复合体组装。令人惊讶的是，中美洲起源的卡拉普索（Calypso）的反应与两个安第斯品种相似。这些发现表明，在所考察的四个品种中，光合装置的组织结构和效率并未按起源基因库聚集。我们的结果表明，品种水平的光合谱型分析可能提供仅靠生态地理分类无法捕捉的信息。