全 文 :北方园艺2013(02):57~60 植物·园林花卉·
第一作者简介:于永畅(1987-),男,山东泰安人,硕士,研究方向为
园林植物遗传育种。E-mail:yyc6335@163.com.
责任作者:王长宪(1959-),男,山东平阴人,硕士,研究员,硕士生
导师,研究方向为园林植物遗传育种。E-mail:changxianwang@
163.com.
基金项目:山东省农业良种资助项目 (鲁科农计字(2007)217号)。
收稿日期:2012-10-17
三个五角枫品种光合特性比较
于 永 畅1,张 林2,王 厚 新2,李 承 秀2,颜 婷 美1,王 长 宪2
(1.山东农业大学 林学院,山东 泰安271000;2.泰山林业科学研究院,山东 泰安271000)
摘 要:以“泰山天外村1号”、“泰山京福1号”、“泰山京福2号”3个五角枫品种的2a生扦插苗
为试材,采用英国PP-Systems公司产CIRAS-1型便携式光合系统,研究比较了3个五角枫品种的光
合生理参数及其变化规律。结果表明:不同五角枫品种的叶片净光合速率(Pn)日变化都呈单峰型曲
线,净光合速率间差异显著。光饱和点(LSP)为“泰山京福1号”(1 291.67μmol·m
-2·s-1)>“泰山
天外村1号”(1 257.14μmol·m
-2·s-1)>“泰山京福2号”(1 235.71μmol·m
-2·s-1),光补偿点
(LCP)为“泰山天外村1号”(105.15μmol·m
-2·s-1)>“泰山京福1号”(93.46μmol·m
-2·s-1)>
“泰山京福2号”(71.50μmol·m
-2·s-1),表观光合量子效率(AQY)为“泰山天外村1号”(光量子
0.0155μmol·m
-2·s-1)>“泰山京福1号”(光量子0.0127μmol·m
-2·s-1)>“泰山京福2号”(光
量子0.0111μmol·m
-2·s-1);CO2饱和点(CSP)为“泰山京福1号”(1 271.43μmol/mol)>“泰山天
外村1号”(1 150μmol/mol)>“泰山京福2号”(1 137.5μmol/mol),CO2补偿点(CCP)为“泰山京福2
号”(153.03μmol/mol)> “泰 山 天 外 村 1 号”(149.08μmol/mol)> “泰 山 京 福 1 号”
(129.33μmol/mol),羧化效率(CE)为“泰山京福2号”(0.0195)>“泰山天外村1号”(0.0186)>“泰山
京福1号”(0.0169);单位质量叶绿素含量为“泰山京福1号”>“泰山天外村1号”>“泰山京福2号”。
3个五角枫品种光合作用强弱依次为“泰山京福1号”>“泰山天外村1号”>“泰山京福2号”。
关键词:五角枫;叶绿素;光合特性;净光合速率
中图分类号:S 687.9 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2013)02-0057-04
五角枫(Acer mono Maxim)属槭树科槭树属植物,又
名地锦槭、色木,原产我国东北、华北至长江流域。五角
枫绿荫浓密,叶形秀丽,秋叶红黄,是著名的秋色叶树
种。同时五角枫有一定耐旱力,萌蘖力强,耐烟尘和有
毒气体,且在药用保健、木材加工等方面也有较高的经
济价值,是重要的园林绿化和经济树种[1-2]。目前对五
角枫的研究多数集中在播种育种方面,在生理生态方面
报道较少。光合作用是植物体内重要的代谢过程,对植
物的生长发育有重要影响。现对自然环境中3个五角
枫品种幼苗的光合生理指标进行比较分析,旨在了解不
同品种五角枫间光合特性的差异及环境因子对光合特
Abstract:Taking 25cut chrysanthemum major cultivars from Guangdong as test materials,using potable LI-6400XT
photosynthetic system,the net photosynthetic rate(Pn),stomatal conductance(Gs),transpiration rate(Tr)and
intracelular CO2concentration(Ci)of diurnal change characteristics of photosynthesis were studied.The results showed
that the diurnal changes of net photosynthetic rate(Pn)of 11cultivars showed unimodal type while the other 14cultivars
bimodal type which indicated a midday depression phenomenon.The midday depression phenomenon was found to be
caused by non-stomatal factors.The Pn of 10cultivars(‘Bayuehuang’,et al.)were highly consistent with stomatal
conductance(Gs)and transpiration rate(Tr),while negatively related to intracelular CO2concentration(Ci).The daily
mean Pn values varied among diferent seasons,and their order were 2009/09>2010/03>2009/12>2009/11>2010/01>
2009/10.Six cultivars(‘Shijiushaonan’,‘Bayuehuang’,‘Baifenchi’,‘Xintaihong’,‘Hongmeiren’,‘Shibaxiaojie’)
possessed high photosynthetic capacity.
Key words:cut chrysanthemum;net photosynthetic rate(Pn);stomatal conductance(Gs);transpiration rate(Tr);
intracelular CO2concentration(Ci)
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·园林花卉·植物 北方园艺2013(02):57~60
性的影响,为掌握五角枫的光合机理及制定高效人工种
植技术提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为泰山林业科学研究院选育的3个五角
枫品种的2a生扦插苗,暂定名为“泰山天外村1号”、
“泰山京福1号”、“泰山京福2号”,简称“天1号”、“京1
号”、“京2号”。
1.2 试验方法
试验于2012年8月在泰山林业科学研究院进行。
1.2.1 净光合速率日变化测定 采用英国PP-Systems
公司产CIRAS-1进行五角枫净光合速率日变化测定,从
7:00~17:00每隔2h测定1次。供试五角枫品种选3
个受光良好、生长健壮的叶片进行测定,同一时段3个
五角枫品种的叶片按一定的次序轮换测定,以消除因测
试时间不同而带来的误差。
1.2.2 光合响应曲线测定 于晴天上午的9:00~11:00,
用CIRAS-1型便携式光合测定仪进行光合响应曲线测
定。采用LED红/蓝光源,设定光合有效辐射梯度为0、
50、100、150、200、250、300、400、500、600、800、1 000、1 200、
1 300、1 400、1 600、1 800μmol·m
-2·s-1,CO2浓度采用
大气CO2浓度。不同光强下适应2min后记录数值,通
过拟合曲线计算表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)
和光补偿点(LCP)。
1.2.3 CO2响应曲线测定 于晴天上午的9:00~11:00,
用CIRAS-1型便携式光合测定仪进行CO2响应曲线测
定。采用LED红/蓝光源和CO2钢瓶,设定CO2摩尔分
数为50、100、150、200、250、300、350、400、500、600、800、
1 000、1 200、1 400、1 600μmol/mol,设定光合有效辐射
为1 200μmol·m
-2·s-1,测定Pn-Ci响应的各项数据,
通过拟合曲线计算羧化效率(CE)、CO2饱和点(CSP)和
CO2补偿点(CCP)。
1.2.4 叶绿素含量测定 测定时间与叶片选择同上,叶
绿素含量采用丙酮法测定,5次重复取平均值。
1.3 数据分析
数据采用Excel、DPS 7.05、SPSS 13.0进行分析
处理。
2 结果与分析
2.1 3个五角枫品种净光合速率日变化
由图1可以看出,3个五角枫品种叶片的净光合速
率(Pn)日变化呈单峰型,不同品种五角枫出现峰值的时
间大致相同。从早上开始,随着光合有效辐射(PAR)不
断升高,叶片部分气孔开始打开,Pn迅速增加。之后,随
着光合有效辐射(PAR)的降低,Pn逐渐下降,且中午
13:00以后,“泰山京福2号”Pn下降速率明显高于“泰山
图1 叶片净光合速率日变化
Fig.1 Diurnal variation of net photosynthetic rate(Pn)
京福1号”和“泰山天外村1号”。在同一时刻,3个五角
枫品种的净光合速率为“泰山京福1号”>“泰山天外村
1号”>“泰山京福2号”。
图2 3个五角枫品种Pn-PAR响应曲线
Fig.2 Response curves of net photosynthetic rate to
photosynthetic active radiation of three
Acer mono Maxim.varieties
2.2 3个五角枫品种的Pn-PAR响应曲线
由图2可知,3个五角枫品种叶片的Pn-PAR响应
曲线呈相似的曲线关系,都随着光强的增加,净光合速
率明显增大,当达到一定光强后,净光合速率基本稳定
在一定水平,光强在0~500μmol·m
-2·s-1时,“泰山
京福2号”的净光合速率略高于“泰山天外村1号”和“泰
山京福1号”,光强在500~1 500μmol·m
-2·s-1时,
“泰山京福1号”的净光合速率明显高于“泰山京福2
号”。通过拟合曲线方程可得,3个五角枫品种叶片的光
饱和点分别为“泰山京福1号”(1 291.67μmol·m
-2·
s-1)>“泰山天外村1号”(1 257.14μmol·m
-2·s-1)>
“泰山京福2号”(1 235.71μmol·m
-2·s-1),光补偿点
分别为“泰山天外村1号”(105.15μmol·m
-2·s-1)>
“泰山京福1号”(93.46μmol·m
-2·s-1)>“泰山京福2
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北方园艺2013(02):57~60 植物·园林花卉·
号”(71.50μmol·m
-2·s-1),表观光合量子效率分别为
“泰山天外村1号”(0.0155μmol·m
-2·s-1)>“泰山京
福1号”(0.0127μmol·m
-2·s-1)>“泰山京福2号”
(0.0111μmol·m
-2·s-1)。光补偿点和光量子效率是
植物利用弱光能力的重要指标,光饱和点则反映了植物
利用强光的能力。可见3个五角枫品种利用弱光能力
强弱为“泰山京福2号”>“泰山京福1号”>“泰山天外
村1号”,利用强光能力强弱为“泰山京福1号”>“泰山
天外村1号”>“泰山京福2号”。
2.3 3个五角枫品种的Pn-Ci响应曲线
由图3可以看出,胞间 CO2浓度(Ci)在0~
500μmol/mol范围内时,3个五角枫品种叶片的Pn值
随Ci值的升高上升较快,但差异不大,胞间CO2浓度在
500~1 600μmol/mol时,Pn值逐渐上升并趋于稳定,随
后开始下降。通过拟合曲线方程可得,3个五角枫品种
叶片的CO2 饱和点分别为“泰山京福1号”(1 271.43
μmol/mol)>“泰山天外村1号”(1 150μmol/mol)>“泰
山京福2号”(1 137.5μmol/mol),CO2 补偿点分别为“泰
山京福2号”(153.03μmol/mol)>“泰山天外村1号”
(149.08μmol/mol)>“泰山京福1号”(129.33μmol/
mol),羧化效率分别为“泰山京福2号”(0.0195)>“泰山
天外村1号”(0.0186)>“泰山京福1号”(0.0169)。表明
3个五角枫品种对低CO2浓度的利用率强弱为“泰山京
福1号”>“泰山天外村1号”>“泰山京福2号”,对高
CO2浓度的利用率强弱为“泰山京福1号”>“泰山天外
村1号”>“泰山京福2号”,二磷酸核酮糖(RuBP)羧化
酶活性及积累同化物的能力强弱为“泰山京福1号”>
“泰山天外村1号”>“泰山京福2号”。
图3 3个五角枫品种Pn-Ci响应曲线
Fig.3 Response curves of net photosynthetic rate to intercelular
CO2concentrations of three Acer mono Maxim.varieties
2.4 3个五角枫品种叶绿素含量
由表1可以看出,不同五角枫品种叶绿素含量不
同。经t检验,3个五角枫品种叶绿素a、叶绿素b、叶绿
素总量均差异显著,单位质量叶绿素含量为“泰山京福1
号”>“泰山天外村1号”>“泰山京福2号”,“泰山天外
村1号”与“泰山京福1号”、“泰山京福2号”叶绿素a/b
值差异显著,“泰山京福1号”与“泰山京福2号”叶绿素
a/b值差异不显著。综上可见,3个五角枫品种光合作
用强弱依次为“泰山京福1号”>“泰山天外村1号”>
“泰山京福2号”。
表1 3个五角枫品种叶绿素含量
Table 1 Chlorophyl content of three Acer mono Maxim.varieties
品种
Varieties
叶绿素a
Chlorophyl a
/mg·g-1
叶绿素b
Chlorophyl b
/mg·g-1
叶绿素总量
Chlorophyl a+b
/mg·g-1
叶绿素a/b
Chlorophyl
a/b
“泰山天外村1号” 1.884±0.0015a 0.637±0.0025a 2.519±0.004a 2.960±0.010a
“泰山京福1号” 2.196±0.0085b 0.778±0.0105b 2.974±0.0185b 2.822±0.026b
“泰山京福2号” 1.075±0.0001c 0.384±0.001c 1.459±0.001c 2.802±0.0085b
3 结论与讨论
光合作用被称为“地球上最重要的化学反应”,对植
物的进化和发展有重要影响[3]。五角枫叶片的光合速
率日变化呈单峰曲线,与文建雷等[4]的研究结果一致,
但不同品种光饱和点差异较大,原因可能是受叶片自身
的生理因素和环境因素的综合影响。不同五角枫品种
Pn值有差异,该试验表明,“泰山京福1号”Pn日变化值
高于“泰山天外村1号”和“泰山京福2号”。
在Pn-PAR响应曲线中,植物的光饱和点反映了植
物利用强光的能力,光补偿点和表观光合量子效率反映
了植物利用弱光的能力[5]。该试验表明,3个五角枫品
种叶片的光饱和点分别为“泰山京福1号”>“泰山天外
村1号”>“泰山京福2号”,光补偿点为“泰山天外村1
号”>“泰山京福1号”>“泰山京福2号”,表观光合量子
效率为“泰山天外村1号”>“泰山京福1号”>“泰山京
福2号”。由此可见,3个五角枫品种利用弱光能力强弱
为“泰山京福2号”>“泰山京福1号”>“泰山天外村1
号”,利用强光能力强弱为“泰山京福1号”>“泰山天外
村1号”>“泰山京福2号”,“泰山京福1号”在受到强光
刺激时不易发生光抑制。
CO2是光合作用的主要原料,其浓度的高低直接影
响到光合作用的进行。3个五角枫品种叶片的CO2 饱
和点为“泰山京福1号”>“泰山天外村1号”>“泰山京
福2号”,CO2补偿点为“泰山京福2号”>“泰山天外村
1号”>“泰山京福1号”,羧化效率为“泰山京福2号”>
“泰山天外村1号”>“泰山京福1号”。3个五角枫品种
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对低CO2浓度的利用率强弱为“泰山京福1号”>“泰山
天外村1号”>“泰山京福2号”,对高CO2浓度的利用率
强弱为“泰山京福1号”>“泰山天外村1号”>“泰山京
福2号”,师生波等[6]认为,羧化效率能够反映活化的
RuBP羧化酶活性,可见RuBP羧化酶活性及积累同化
物的能力强弱为“泰山京福1号”>“泰山天外村1号”>
“泰山京福2号”。
叶绿素作为植物的光合色素,与植物的光合能力、
生长发育有重要的相关性,其含量是衡量植物对光能利
用能力的指标[7]。该试验表明,3个五角枫品种Chl a/
Chl b比值为2.9∶1和2.8∶1,与涂大正[8]所述的3∶1
一致。单位质量叶绿素含量为“泰山京福1号”>“泰山
天外村1号”>“泰山京福2号”,“泰山天外村1号”与
“泰山京福1号”、“泰山京福2号”叶绿素a/b值差异显
著,“泰山京福1号”与“泰山京福2号”叶绿素a/b值差
异不显著,说明“泰山京福1号”五角枫能更好的吸收光
能和更有效的进行光合作用。综上可见,3个五角枫品
种光合作用强弱依次为“泰山京福1号”>“泰山天外村
1号”>“泰山京福2号”。
参考文献
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及叶绿素荧光参数的影响[J].东北农业大学学报,2012,43(4):88-92.
[8] 涂大正.植物生理学[M].哈尔滨:东北师范大学出版社,1992.
Comparison on Photosynthetic Characteritics of Three Acer mono Maxim.Varieties
YU Yong-chang1,ZHANG Lin2,WANG Hou-xin2,LI Cheng-xiu2,YAN Ting-mei 1,WANG Chang-xian2
(1.Colege of Forestry,Shandong Agricultural University,Tai’an,Shandong 271000;2.Forestry Research Institute of Mount Tai,Tai’an,
Shandong 271000)
Abstract:Taking‘Taishanjingfu No.1’,‘Taishanjingfu No.2’and‘Taishantianwaicun No.1’three 2-year-old Acer mono
Maxim.varieties of cutting seedlings as test materials,using CIRAS-1portable photosynthesis system,the various
photosynthetic physiological parameters and their variation regularities in three Acer mono Maxim.varieties were
compared and studied.The results showed that both the diurnal change of net photosynthetic rate(Pn)of three Acer
mono Maxim.varieties showed a single-peak curve and the net photosynthetic rate had significant diference between three
Acer mono Maxim.varieties.Light saturation point(LSP)of the three Acer mono Maxim.varieties was‘Taishanjingfu
No.1’(1 291.67μmol·m
-2·s-1)>‘Taishantianwaicun No.1’(1 257.14μmol·m
-2·s-1)>‘Taishanjingfu No.2’
(1 235.71μmol·m
-2 ·s-1),the light compensation point (LCP)of them was ‘Taishantianwaicun No.1’
(105.15μmol·m
-2·s-1)>‘Taishanjingfu No.1’(93.46μmol·m
-2·s-1)>‘Taishanjingfu No.2’(71.50μmol·
m-2·s-1)and the apparent quantum yield(AQY)was‘Taishantianwaicun No.1’(0.0155μmol·m
-2·s-1)>
‘Taishanjingfu No.1’(0.0127μmol·m
-2·s-1)>‘Taishanjingfu No.2’(0.0111μmol·m
-2·s-1).CO2saturation
point(CSP)of the three Acer mono Maxim.varieties was ‘Taishanjingfu No.1’(1 271.43μmol/mol)>
‘Taishantianwaicun No.1’(1 150μmol/mol)>‘Taishanjingfu No.2’(1 137.5μmol/mol),CO2saturation point(CCP)
of them was ‘Taishanjingfu No.2’(153.03μmol/mol)> ‘Taishantianwaicun No.1’(149.08μmol/mol)>
‘Taishanjingfu No.1’(129.33μmol/mol).And the carboxylation eficiency(CE)was‘Taishanjingfu No.2’(0.0195)>
‘Taishantianwaicun No.1’(0.0186)>‘Taishanjingfu No.1’(0.0169).The chlorophyl content of unit leaf mass of them
was‘Taishanjingfu No.1’>‘Taishantianwaicun No.1’> ‘Taishanjingfu No.2’.The ability of photosynthesis was
‘Taishanjingfu No.1’>‘Taishantianwaicun No.1’> ‘Taishanjingfu No.2’.
Key words:Acer mono Maxim.;chlorophyl;photosynthetic characteristics;net photosynthetic rate
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