全 文 ：2006年
第3期
文章编号:1007-2624(2006)03-0012-04
斑茅光合特性与原生长地海拔的关系
杨生超,潘桂莲,杨清辉,李富生,肖关丽
(云南农业大学农学与生物技术学院,昆明 650201)
摘 要:测定了原生长地不同的 71份斑茅无性系净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、细胞间隙 CO2浓度及其叶绿
素含量。结果表明:不同原生长地斑茅无性系间的净光合速率存在丰富的变异;原生长地海拔与斑茅无性系净光
合速率、气孔导度、细胞间隙 CO2浓度呈抛物线的变化关系,与蒸腾速率无显著性相关关系;净光合速率与气孔
导度、蒸腾速率无显著相关关系,与叶绿素含量呈显著正相关,与细胞间隙 CO2浓度呈显著负相关。原生长地海
拔的变化引起斑茅光合特性的变化,叶绿素含量、胞间CO2浓度是影响净光合速率的直接因子。
关键词:斑茅;无性系;光合特性;叶绿素;海拔
中图分类号:S566.101 文献标识码:A
光合作用是作物产量形成的基础。植物光合作用是易受环境影响的重要生理过程,不同生态环境的植
物光合特性因生态条件而异。植物光合特性是可通过遗传传递的[1],在选择的基础上,可应用多种育种手
段,对植物进行高光效的筛选。甘蔗近缘野生种在生理和遗传上存在着显著差异,是甘蔗育种的丰富基因
库[2]。斑茅[Erianthusarundinaceum(Retz.)Jeswiet]是与甘蔗属(SaccharumL.)近缘的蔗茅属野生种,具有分
布区域广,耐干旱,耐贫瘠,植株高大,分蘖能力强等优良特性,是甘蔗育种中具有较大潜在利用价值的重
要资源。同时,斑茅还具有保持高糖的特性,对种质的创新与优良品种的育成很有意义[3]。近年来,利用斑茅
也获得有利用价值的亲本,含斑茅血缘的崖城72-399、崖城 73-512、崖城 88-26等亲本材料已成为大陆
甘蔗育种的重要亲本体系[4]。对斑茅在细胞学[5]、同工酶[6]、分子水平 [7]等方面有较多研究,但是有关光合特
性方面的研究尚未见报道。本试验测定了原生长地不同的 71份斑茅无性系的净光合速率(Net
photosynthesis,Pn),蒸腾速率(Transpirationrate,E),气孔导度(Stomatalconductance,C),细胞间隙 CO2浓
度(IntercelularCO2conductance,Ci),叶绿素含量(Chloroply,Chl),就其与海拔(Altitude,A)的关系进行
分析,以期探讨斑茅光合特性与原生长地海拔的关系,从而丰富植物光合作用与环境关系研究。
1 材料与方法
1.1 供试材料
选用何顺长等[8]于1982～1993年采自滇、川、桂、琼、闽、藏等11个省(市、自治区),并宿根保育在云南
农业大学甘蔗种质资源圃内的71份斑茅无性系。
1.2试验方法
1.2.1 光合特性测定 用 Cl-301PS光合作用测定仪,采用开路系统,用补充光源在光合有效辐射
(Photosyntheticactiveradiation,PAR)为1850±50μmol/(m2·s)下测定。测定时每丛选取5株处于拔节期生长
旺盛的植株+1叶(最高可见肥带叶)挂牌后测定叶中部。净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、细胞间隙CO2
浓度等均从光合系统测定仪上直接读取。
1.2.2 叶绿素测定 测定光合特性的同时,对挂牌叶片进行叶绿素的提取和测定。提取方法采用混合液提
取法[9],提取过程参照张木清等人[10]对甘蔗的提取方法,然后用紫外可见分光光度计测定其光密度值,按
Arnon公式求出叶绿素含量。
1.3 计算方法
以原生长地海拔(查阅云南农业大学甘蔗种质资源考察登记表)为主导因子把71份斑茅无性系进行
分组,计算原生长地相同海拔下的若干无性系净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、细胞间隙CO2浓度及叶绿
素含量的平均值。
收稿日期:2005-10-19
基金项目:国家教育部重点资助项目(00244)。
作者简介:杨生超(1972-),男,云南省腾冲县人,云南农业大学农学与生物技术学院,副教授。
中 国 糖 料
SugarCropsofChina12
第3期 杨生超,等:斑茅光合特性与原生长地海拔的关系
2 结果与分析
2.1斑茅净光合速率的分布状况
原生长地不同的斑茅无性系光合速率变化
范围很大 (图 1)。其净光合速率最低的只有
1.2μmol/(m2·s),最高的达到 36.2μmol/(m2·s),平
均为11.55μmol/(m2·s)。净光合速率最大的无性
系Ⅰ91-33采自海拔为 600m的四川都江堰,其
余依次是:Ⅰ91-21(采自海拔为 1000m的四川
攀枝花)、82-135(采自海拔为 900m的云南红
河)、82-28(采自海拔为 630m云南保山),其净
光合速率均在25μmol/(m2·s)以上。由此可见,不
同斑茅无性系间的光合特性差异很大,其变异是
丰富的,表现出斑茅对环境较强的适应性特征。
2.2斑茅光合特性与原生长地海拔关系
由图2～图4可知,斑茅原生长地海拔与其净光合速率呈抛物线变化关系,与胞间CO2浓度,气孔导度
呈倒抛物线型。原生长地海拔在500m～1500m之间的无性系净光合速率最大,蒸腾速率趋于稳定,气孔导
度最低。由此可见,不同原生长地海拔的变化,引起斑茅叶片气孔导度及胞间CO2浓度的改变,通过改变
光合作用的所需底物而导致净光合速率随之变化。
0～5 5～10 10～15 15~20 20~25 25~30 30~35 35~40
0
5
1
0
1
5
2
0
2
5
3
0
N
Pn(μmol/(m2·s)
图1班茅净光合速率(Pn)次数(N)分布
13
料糖国中 年6002
2.3 斑茅各光合特征间关系
不同原生长地斑茅无性系净光合速率与其胞间 CO2浓度呈显著负相关(图5),斑茅胞间CO2浓度与
净光合速率呈负相关关系与大豆[11]、小麦[12]等方面的研究相似,与在冬小麦[13]等呈正相关的研究结果相反。
所测定的斑茅无性系中有35份无性系能在胞间CO2浓度为0的时候有较高的净光合速率。这可能与斑茅
是C4植物能够利用较低浓度的CO2有关。净光合速率与蒸腾速率和气孔导度无显著性相关关系。这与在
冬小麦[13]呈正相关关系的研究不同。这可能与斑茅净光合速率主要受非气孔因素的影响有关。
2.4 斑茅净光合速率与叶绿素含量关系
净光合速率与叶绿素a、b、a+b含量呈显著正相关(图6～图8)。这一结论与在水稻[14]、甘蔗[10]等上的研
究结果相似。所测定的71份斑茅无性系叶绿素a含量的平均值为2.44mg/g,叶绿素b含量的平均值为
0.71mg/g,叶绿素a+b含量的平均值为3.15mg/g,叶绿素a/b的平均值为3.51。其中叶绿素a/b大于C3植
物的2.8±0.4,在C4植物的3.9±0.6之间。
3 讨论
3.1 不同原生长地斑茅无性系净光合速率变异丰富
不同原生长地海拔下的斑茅无性系净光合速率
的变化范围较大。由此表明,不同原生长地斑茅无性
系的光合特性存在丰富变异。这种变异为甘蔗育种
提供了丰富的基因库;同时也表明了斑茅具有对环
境较强的适应性特征。
3.2 斑茅光合特性与原生长地海拔密切相关
海拔是一种环境梯度,海拔每升高100m,温度下
降0.55℃。海拔能引起植物生长环境的改变,与斑茅光
合特性密切相关。气孔作为气体交换的调节机构,其
气孔导度的变化影响光合作用,调节蒸腾作用。而气
孔导度与胞间CO2浓度和蒸腾速率间不是独立的,还必须以外界的气候条件为前提。一般情况下当光照很
强,蒸腾速率很大时,由于植物自身的调节作用,为了减小蒸腾速率,气孔开度就变小,此时就会引起胞间CO2
浓度下降,CO2量供应不足,因此蒸腾速率与CO2的供应常出现矛盾。海拔是影响净光合速率的间接因子。
3.3 原生长地海拔影响斑茅净光合速率的途径
原生长地海拔与气孔导度、细胞间隙CO2浓度呈显著倒抛物线关系,与光合特性关系密切。由此推断,
海拔对斑茅净光合速率的影响是通过不同海拔的环境梯度调节气孔的开放程度,由于气孔的变化引起胞
间CO2浓度的变化,进而导致净光合速率的改变。
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杨生超,等:斑茅光合特性与原生长地海拔的关系
参考文献;
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Relations between Photosynthesis Characteristics of Erianthus arundinaceum
and Altitude of Former Habitat
YANGSheng-chao, PANGui-lian, YANGQing-hui, LI Fu-sheng, XIAOGuan-li
(College ofAgriculture and Biotechnology, Yunnan Agricultural University, Kunming650201)
Abstract: Net photosynthesis rate (Pn), transpiration rate (E), stomatal conductance (C), intercellular CO2
concentration (Ci), and chlorophyll content (Chl) of 71 Erianthus arundinaceum(Retz.) Jeswiet clones collected
from the different areas in China were determined. The results showed that there is a significant difference on
net photosynthesis rate of E. arundinaceum among the different former habitats. There is a parabola change
direction between altitude of the former habitat and Pn, C, Ci of E. arundinaceum clones, and no remarkable
relativity with E; In addition, there are no remarkable relativity between Pn and C, E. but there is a positive
relativitywith chlorophyll content of these clones leaves, and there is negative relativity with Ci. Moreover, the
change of altitude of the former habitat of E. arundinaceum clones might bring on the change of their
photosynthetic characteristics, the chlorophyll content of these clones leaves and Ci could be the reasons
affectingPn ofclones leaves.
Key words:Erianthus arundinaceum; Clones; Photosynthesis characteristics; Chlorophyll; Altitude
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Influence of Light Quality on Seedling Differentiation from Sugarcane Callus
LIANGJia-xian, CHENBiao
(Institute ofAgricultural Biotechnology, GuangdongOcean University, Zhanjiang524088, China)
Abstract: The sugarcane spire was induced to produce callus, after development callus proliferating. Then,
the callus is equally divided into three groups, each was radiated under the red, blue and white light, to
observe the effect of the different light quality radiations on seedling differentiation from callus of dissimilar
subcultures. The result showed that the red light significantly promoted inducement of seedling differentiation,
and the white light did smaller, but the blue light did minimum. The less subculture time ofthe callus was, the
significant influence of the light quality was. There were no significantly different under the different light
qualities to seedling creation, the red light can lower or defer obviously brown turn of callus induced into
differentiation. The more subculture time ofthe callus, the serious the brown turn induced intodifferentiation.
Key words: Sugarcane; Callus; Light-quality; Tissue-culture; Browning
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