-
光合作用是植物最主要的生理活动,是植物生长发育的基础[1],除了直接测定叶片净光合速率外,叶绿素荧光也往往被用来反映其光合能力的强弱[2]。杜仲Eucommia ulmoides是中国特有的经济树种,也是分布范围最广的胶原植物[3],‘红叶’杜仲Eucommia ulmoides ‘Hongye’和‘小叶’杜仲Eucommia ulmoides ‘Xiaoye’是中国林业科学研究院经济林研究开发中心选育的优良杜仲无性系。‘小叶’杜仲叶片形态优美,‘红叶’杜仲颜色鲜红,且此2个杜仲无性系叶片有效活性成分均远超其他无性系,观赏和药用价值均较高,发展前景广阔[4]。近年来,前人[5-9]对杜仲叶片的光合作用及叶绿素荧光参数进行初步研究,但采用的研究材料均为实生苗,试验误差控制不严格,以至于研究的重复性及可比性均较差。本研究以‘红叶’杜仲和‘小叶’杜仲2个无性系苗期成熟叶片为研究材料,通过对其叶片传统光响应曲线、快速光曲线及不同温度条件下‘红叶’杜仲叶片的传统光响应曲线的测定,探寻2个杜仲无性系叶片光合能力的差异,以期为其高效栽培技术提供理论依据。
HTML
-
杜仲2个无性系的传统光响应曲线如图 1所示,净光合速率随着光合有效辐射的增加而升高,不过前期增幅较大,后期增幅较小。在0~1 200 μmol·m-2·s-1的光合有效辐射范围内,‘红叶’杜仲的净光合速率略高于‘小叶’杜仲,而在1 400~2 000 μmol·m-2·s-1的范围内,‘红叶’杜仲净光合速率随着光合有效辐射的增加没有显著变化,而‘小叶’杜仲的净光合速率则随着光合有效辐射的增加继续升高,且超过‘红叶’杜仲。2个杜仲无性系的光合作用参数如表 1所示,‘小叶’杜仲的光补偿点和最大净光合速率分别高于‘红叶’杜仲10.55%和9.47%,2个无性系的暗呼吸速率几乎相同,而初始斜率则是‘红叶’杜仲高于‘小叶’杜仲11.43%。2个杜仲无性系的传统光响应曲线及光合参数值均说明‘红叶’杜仲利用弱光至中强光能力较强,而‘小叶’杜仲利用强光的能力较强。
无性系 叶片编号 PLCP /(μmol·m-2·s-1) PLSP /(μmol·m-2·s-1) Pmax /(μmol·m-2·s-1) PAQE R /(μmol·m-2·s-1) 初始斜率 1 18.000±5.000 453.000±19.000 15.350±0.940 0.037±0.001 1.290±0.330 0.080±0.003 3 25.000±6.000 536.000±53.000 18.420±1.110 0.038±0.002 1.700±0.390 0.075±0.004 ‘红叶’杜仲 5 29.000±7.000 499.000±9.000 16.950±0.880 0.038±0.003 2.010±0.500 0.078±0.005 平均 24.000±6.000 496.000±41.000 16.910±1.540 0.038±0.001 1.670±0.360 0.078±0.003 2 28.000±15.000 593.000±57.000 21.780±2.490 0.039±0.002 1.530±1.040 0.055±0.015 ‘小叶’杜仲 4 30.000±13.000 521.000±35.000 18.430±1.650 0.039±0.003 1.940±0.990 0.072±0.012 6 21.000±2.000 451.000±15.000 15.300±0.670 0.037±0.001 1.560±0.050 0.082±0.007 平均 26.000±5.000 522.000±7.000 18.500±3.240 0.039±0.001 1.670±0.230 0.070±0.014 Table 1. Photosynthesis parameter of 2 Eucommia ulmoides clones (mean±sd)
-
杜仲2个无性系的快速光曲线如图 2所示,在250~1 400 μmol·m-2·s-1,‘红叶’杜仲EETR高于‘小叶’杜仲,而2 000 μmol·m-2·s-1以上,‘小叶’杜仲EETR则超过‘红叶’杜仲,说明‘红叶’杜仲利用中强光的能力高于‘小叶’杜仲,而‘小叶’杜仲利用强光的能力优于‘红叶’杜仲。该结果与通过Li-6400得到的结果类似。
-
温度对‘红叶’杜仲光合作用的影响如图 3和表 2所示。由图 3可知:不同温度条件下的净光合速率在0~2 500.000 μmol·m-2·s-1的范围内均随着光合有效辐射的增加而增加,但在0~1 000.000 μmol·m-2·s-1范围内,增幅较大,而在1 000.000~2 500.000 μmol·m-2·s-1范围内,增幅明显降低。在35 ℃条件下,任何光照下的净光合速率均低于其他温度水平。20 ℃时的净光合速率在0~100 μmol·m-2·s-1光合有效辐射的范围内高于其他水平,在200~1 000 μmol·m-2·s-1居中,在1 500 μmol·m-2·s-1以上又达到最高。
Table 2. Photosynthesis parameter of Eucommia ulmoides 'Hongye' under different tempuretures (mean±sd)
‘红叶’杜仲的光合作用参数与温度的关系如图 4所示。温度与各光合作用参数间存在较强的线性回归关系,回归方程的决定系数为0.790~0.959,‘红叶’杜仲的光合效率、暗呼吸速率及光补偿点均随着温度的上升而升高。‘红叶’杜仲叶片利用光能能力在随着温度的升高出现先升后降的趋势。由于光合参数与温度存在显著的关系,描述光合参数时有必要同时描述其特定的温度条件。