Efek dari kekurangan kalium pada mekanisme fotosintesis dan fotoproteksikedelai (Glycine max (L.) Merr.)

AbstrakKalium merupakan elemen nutrisi penting yang membutuhkan konsentrasi tinggi untuk metabolisme fotosintesis. Kalium Kekurangan dalam tanah bisa menghambat kedelai (Glycine max (L.) Merr.) fotosintesis dan menghasilkan penurunan hasil. Penelitian di variasi fotosintesis varietas soyben toleran yang berbeda harus memberikan informasi penting bagi hasil tinggi toleran program pemuliaan kedelai. Dua perwakilan varietas kedelai Tiefeng 40 (toleransi terhadap defisiensi K +) dan GD8521 (sensitif terhadap K defisiensi +) yang hidroponik tumbuh untuk mengukur fotosintesis, klorofil fluoresensi parameter dan aktivitas Rubisco dalam kondisi kalium yang berbeda. Dengan memperpanjang waktu stres K-kekurangan, yang tingkat fotosintesis bersih (Pn), tingkat transpirasi (Tr) dan konduktansi stomata (Gs) dari GD8521 yang menurun secara signifikan dalam kondisi K-kekurangan, sedangkan konsentrasi CO2 antar (Ci) meningkat secara signifikan. Sebagai kontras, variasi Tiefeng 40 hampir sedikit di bawah kondisi K-kekurangan, yang menunjukkan toleransi terhadap K + berbagai kekurangan bisa mempertahankan fotosintesis efisien tinggi. Di d 25 setelah pengobatan, fluoresensi minimal (F0) dari GD8521 adalah meningkat secara signifikan dan fluoresensi maksimal (Fm), efisiensi kuantum maksimum PSII Fotokimia (Fv /Fm), efisiensi aktual fotokimia PSII (PSII), pendinginan fotokimia (QP), dan tingkat transpor elektron dari PSII (ETR) secara signifikan menurun di bawah kondisi defisiensi K +. Selain itu, kandungan Rubisco dari GD8521 secara signifikan menurun di daun. Hal ini terutama penting bahwa parameter klorofil fluoresensi dan Rubisco isi Tiefeng 40 tidak terpengaruh pada kondisi defisiensi K +. Di sisi lain, pendinginan non-fotokimia (QN) dari Tiefeng 40 meningkat secara signifikan. Berat bahan kering Tiefeng 40 sedikit terpengaruh pada kondisi defisiensi K +. Hasil menunjukkan bahwa Tiefeng 40 bisa menghindari atau mengurangi kerusakan yang disebabkan oleh PSII melebihi diserap energi matahari di bawah Kondisi K-kekurangan dan mempertahankan fotosintesis alam dan pertumbuhan tanaman. Itu adalah mekanisme fisiologis penting untuk kedelai rendah K-toleran bawah tekanan K-kekurangan.PendahuluanKalium (K) merupakan salah satu unsur nutrisi penting dan memainkan peran utama dalam pertumbuhan dan perkembangan tanaman salah satunya memodifikasi aktivasi enzim yang berlebih, mengontrol osmoregulasi sel dan gerakan stomata fotosintesis (Broadley Putih 2005; Coskun et al. 2014). Selain itu, kalium juga dapat meringankan efek berbahaya dari stres abiotik pada tanaman (Maser et al, 2002;. Cakmak 2005;. Li et al 2014). sumber kalium yang baik dan pemborosan penggunaan pupuk telah dilakukan untuk peningkatan tanaman produksi (Rmheld dan Kirkby 2010; Jin 2012). Banyak persawahan di Cina kekurangan kalium, terutama kedelai yang merupakan salah satu tanaman penting yang umumnya tumbuh di tanah subur. Hasil dan kualitas kedelai (Glycine max (L.) Merr.), yang merupakan tanaman minyak yang paling penting dan sumber protein nabati berkualitas tinggi untuk manusia, telah menurun karena kekurangan kalium(Yin dan Vyn 2004; Abbasi et al. 2012).Kemampuan menyerap dan efisiensi pemanfaatan antara tanaman dan varietas berbeda. kultur toleran memiliki efisiensi penyerapan yang tinggi dan kekurangan nutrisi sedikit berpengruh pada pertumbuhan tanaman dan produksi (Chen dan Warren 2000; Agata et al 2001;. Cao et al. 2007; Jiang et al. 2008; Ao et al. 2014). Penelitian ini mempelajari sifat fisiologi untuk batas minimal kekurangan K+, tidak hanya kontribusi untuk mengetahui mekanisme tentang kekurangan K +, tetapi juga h bermanfaat untuk meningkatkan pemanfaatan pupuk dan meningkatkan hasil panen di tanah yang kekurangan kalium(Pettigrew 2008; Hermans et al. 2006; Wang dan Wu 2013).Fotosintesis adalah dasar dari pertumbuhan tanaman dan produksi hasil. Tingkat fotosintesis daun dan konduktansi stomata berkurang jika kekurangan kalium, sementara aktivitas fosforilasi fotosintesis, energi transfer electron dan aktivitas serta kandungan Rubisco mengalami penurunan pada tanaman beras, kapas dan jagung (Jiang et al. 1992; Zhao et al. 2001; Wang et al. 2012). Namun, untuk kinetika fluoresensi klorofil dan mekanisme pertahanan fotosintesis kedelai yang kekurangan kalium jarang dilaporkan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membandingkan perbedaan fotosintesis dan kinetika fluoresensi klorofil dua varietas di bawah kekurangan K+, dan untuk menguraikan toleransi mekanisme pertahanan fotosintesis dalam berbagai variasi kekurangan K+ ,studi ini juga dapat memberikan informasi yang tepat untuk ambang batas yang ditoleransi untuk kekurangan K+ pada kedelai. 5. Bahan dan metode Bahan tanaman dan kondisi pertumbuhanDua varietas kedelai, Tiefeng 40 (varietas yang tahan kekurangan K+) dan GD8521 (varietas yang sensitif terhadap kekurangan K+), disaring di bawah kondisi defisiensi K + menurut hasil relatif0.9 dan 0.7 dalam penelitian kami sebelumnya (Li et al. 2011; Sun et al. 2011). Dua varietas tersebut diisolasi dengan metode penanaman hidroponik di Universitas Pertanian Shenyang. Desinfektan dan benih dari dua varietas ditunaskan dalam waterish sand 15 Mei 2013. Ketika daun pertama berkembang, akar bibit dicuci menggunakan air suling dan ditransplantasikan ke dalam ember plastic yang mengandung 3 L larutan nutrisi dalam rumah kaca tahan hujan di bawah kondisi alami. Larutan nutrisi yang digunakan adalah modifikasi larutan nutrisi Hoagland dan unsure mikro arnon, mengandung 4000 umol L-1 Ca (NO3)2, 1000 umol L-1 NH4H2PO4, 2 000 umol L-1 MgSO4, 200 umol L-1 FeSO4, 260 umol L-1 EDTA, 46 umol-L 1 H3BO3, 10 umol L-1 MnSO4, 0,76 umol L-1 ZnSO4, 0,32 umol L-1 ZnSO4CuSO4, dan 0,0162 umol-L 1 (NH4) 6Mo7O24. Dua tingkat perlakuan K + dimodifikasi pada 0,5 mmol L-1 (-K) dan 2,5 mmol L-1 (Kontrol) menggunakan KNO3. Lima bibit ditransplantasikan ke dalam satu ember, dan tiga kali pengulangan dilakukan untuk setiap perlakuan termasuk 15 bibit. Oksigen ditambahkan ke larutan nutrisi setiap 15 menit dengan kontrol otomatis pompa listrik selama 45 menit. Larutan disesuaikan pada pH 6,0 dengan NaOH atau HCl dan diisi ulang sekali dalam seminggu.5.2. Pertukaran gas dan pengukuran fluoresensi klorofil Pertukaran gas dan parameter fluoresensi klorofil diukur menggunakan sistem fotosintesis yang dapat potable (LI 6400, LI-COR, Inc, Lincoln, NE, USA). Tempat fotosintesis dikendalikan pada laju aliran udara dari 600 umol s-1, suhu daun (25 0,5) C, konsentrasi CO2 dari (375 5) umol mol-1,kerapatan fotosintesis fluks phtoton (PPFD) dari 1 000 umol m-2 s-1 oleh sumber cahaya merah / biru. Laju fotosintesis bersih (Pn), tingkat transpirasi (Tr), konduktansi stomata (Gs), dan konsentrasi CO2 interselular (Ci) diukur pada perkembangan daun ketiga untuk batang utama pada 9: 30 - 11: 30 15, 25 dan 35 hari setelah perlakuan. parameter fluoresensi klorofil diukur pada daun yang sama setelah diletakkan dalam suasana gelap selama 30 menit pada tanggal 25 setelah perlakuan, termasuk fluoresensi minimal (F0), fluoresensi maksimal (Fm), efisiensi kuantum maksimum dari Fotokimia PSII (Fv / Fm), efisiensi fotokimia nyata PSII (PSII), tingkat transpor elektron dari PSII (ETR), pendinginan fotokimia (QP), dan pendinginan non-fotokimia (QN). Untuk setiap pengukuran, tiga sampel daun dievaluasi dan digunakan sebagai nilai perlakuan untuk setiap perlakuan. Tujuh daun dengan peningkatan radiasi untuk kurvaa respon terhadap cahaya diatur 200, 400, 600, 800, 1 000, 1 200, 1 400, dan 1 600 umol m-2 -s 1 di bawah suhu konstan daun sampai keadaan stabil dari Pn. Rangkaian nilai Pn digunakan untuk menggambar kurva respon cahaya.5.3. Kandungan RubiscoSampel daun untuk pengukuran kandungan Rubisco dikumpulkan dan dibekukan dalam cairan N2 dan disimpan pada -80 C setelah Evaluasi Pn. Kandungan rubisco diukur dengan metode fotometri (Jiang et al. 2000).5.4. Pengukuran berat bahan keringTanaman sampel dipanen pada 35 hari setelah perlakuan di tiga kali pengulangan. Sampel dikeringkan pada 105 C selama 1 jam, kemudian menyesuaikan dengan 75 C sampai benar-benar kering. Semua pengukuran dilakukan dengan tiga tanaman yang berbeda.5.5. Analisis statistikData untuk sasaran teknik analisis variasi(ANOVA) sesuai dengan desain eksperimen untuk mengetahui perlakuan. Kemampuan ANOVA signifikansi pada tingkay P 0.05