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云南文山10个薏苡品种光合特性分析



全 文 :云南农业大学学报 Journal of Yunnan Agricultural University,2015,30 (3) :440 - 444 http:/ /xb. ynau. edu. cn
ISSN 1004 - 390X;CODEN YNDXAX E-mail:xb@ ynau. edu. cn
收稿日期:2014 - 05 - 07 修回日期:2014 - 07 - 15 网络出版时间:2015 - 05 - 16 13:58
* 基金项目:云南省科技厅基金项目 (2011FB055) ;云南省科技计划项目 (2014RE002)。
作者简介:杨志清 (1968-) ,女,云南普洱人,副教授,主要从事药用植物栽培与资源评价研究。
E-mail:yzq1468@ 126. com
**通信作者Corresponding author:何金宝 (1968-) ,男,云南文山人,高级农艺师,主要从事杂粮作物品种选育研
究。E-mail:wshejinbao@ 163. com
网络出版地址:http: / /www. cnki. net /kcms /detail /53. 1044. S. 20150516. 1358. 019. html
DOI:10. 16211 / j. issn. 1004-390X(n). 2015. 03. 019
云南文山 10 个薏苡品种光合特性分析*
杨志清1,张世鲍2,蒙海铁1,何金宝2**
(1. 云南农业大学 农学与生物技术学院,云南省优势中药材规范化种植工程研究中心,云南 昆明 650201;
2. 云南文山州农科院,云南 文山 663000)
摘要:以云南文山县开化镇州农科院试验基地栽培的 10 个 (Y9-7,Y12-2 白,Y3-1,Y3-4,Y6-1,Y12-2 黑,
Y7-1,YLO,YGL-12,YWS-2)薏苡品种为研究对象,测定并分析其光合特性和叶绿素质量分数,研究不同薏
苡品种间的光合差异,为薏苡品种的筛选提供理论支持。结果表明:Y12-2 黑的净光合速率均高于其他 9 个品
种,Y3-1最低。薏苡各品种的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日变化均呈单峰曲线,净光合速率在上午11:00
达最大值,下午呈逐渐下降,蒸腾速率和气孔导度都是在 15:00 达到最大值;而胞间 CO2 浓度日变化是上午
9:00时最高,表现为“高—低—稍高—低”的变化趋势。Y12-2黑的叶绿素 a,b质量分数最高,Y7-1 的叶绿素
a质量分数最低,Y3-1的叶绿素 b质量分数最低。
关键词:薏苡;光合特性;叶绿素
中图分类号:S 519 文献标志码:A 文章编号:1004 - 390X (2015)03 - 0440 - 05
Photosynthesis Characteristics of Ten Varieties of
Coix lacryma-jobi L. in Wenshan Prefecture,Yunnan Province
YANG Zhiqing1,ZHANG Shibao2,MENG Haitie1,HE Jinbao2
(1. Standardized Chinese Herbal Plant Technical Guidance Center,College of Agronomy and
Biotechnology,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China;
2. Wenshan Research Institute of Agricultural Sciences,Wenshan 663000,China)
Abstract:Ten varieties [Y9-7,Y12-2 (white) ,Y3-1,Y3-4,Y6-1,Y12-2 (black) ,Y7-1,
YLO,YGL-12,YWS-2] of Coix lacryma-jobi L. cultivated in Wenshan Prefecture,Yunnan Prov-
ince were used as materials,and their photosynthetic characteristics and chlorophyll mass fractions
were determined to study the photosynthetic differences among different C. lacryma-jobi varieties and
to provide theoretical support for the selection. The results show that:the net photosynthetic rate of
Y12-2 (black)was higher than those of the other nine varieties,of which that of Y3-1 was the low-
est. The net photosynthetic rates,transpiration rates and stomatal conductance of all varieties presen-
ted single peak curve;the net photosynthetic rate reached the maximum at 11:00 a. m. and gradual-
ly decreased at the afternoon;the stomatal conductance and transpiration rate reached the maximum
at 3:00 p. m.,while the intercellular CO2 concentration reached the maximum at 9:00 a. m.,which
displayed“high - low - higher - lower”trend. The chlorophyll a and b contents of Y12-2 black were
the highest,the chlorophyll a content of Y7-1 was the lowest and the chlorophyll b content of Y3-1
was the lowest.
Keywords:Coix lacryma- jobi L.;photosynthetic characteristics;chlorophyll
薏苡 (Coix lacryma- jobi L.)[1]为禾本科薏苡
属一年或多年生草本,又名薏仁、六谷米,药食兼
用植物,其主要药用或食用部位为种仁,种仁含蛋
白质 16. 2%,脂肪 4. 65%,碳水化合物 79. 17%,
少量维生素 B1,氨基酸 (包括亮氨酸、赖氨酸、
精氨酸、酪氨酸等)、薏苡素、薏苡酯、三萜化合
物等,符合世界卫生组织公布的人体必需微量元
素,是一种高蛋白质、中脂肪、中糖的绿色食品,
其营养价值堪称 “禾本科作物之王”[2],被广泛
开发成多种功能性食品。其药用还具有健脾利湿、
除痹止泻、清热解毒等功效,水提物中含有的中
性多葡聚糖混合物及酸性多糖,均有抗体活
性[2]。随着医用和许多保健品的开发利用,市场
需求量不断增大,种植遍及全国各个省区。
云南是我国重要的薏苡初生起源中心地区之
一,薏苡主要分布在文山、红河、思茅、西双版
纳、曲靖等滇东、滇南及滇东南地区,沿河谷地
区种植较多。耕作、栽培十分粗放,栽培技术落
后,病虫危害较重,对薏苡生长危害极大,加上
生产上长期沿用一些使用年限过长、已表现出显
著地混杂、衰老和退化的地方品种,失去了优良
的种性。因此,必须进行薏苡优良品种的选育。
光合作用是作物生长发育和产量形成的基础,
是作物生产力组成的最主要因素[3]。有关薏苡栽
培技术已有一些报道,如赵杨景等[4 - 5]研究不同
产地薏苡经济性状和质量的比较及氮、磷、钾对
薏苡干物质积累和养分含量的影响;刘恩侠等[6]
研究稀土对薏苡种子活力及产量因素的影响;马
尧等[7]研究干旱和低温胁迫薏苡幼苗抗逆性;杨
志清等[8]研究薏苡资源性状的主成分和聚类分
析。而有关薏苡光合作用的报道却少见。本文通
过分析薏苡光合作用特,为新选育薏苡优良品种
在云南推广种植提供参考。
1 材料和方法
1. 1 试验材料
以云南文山县开化镇州农科院试验基地栽培
的 10 个 (Y9-7,Y12-2 白,Y3-1,Y3-4,Y6-1,
Y12-2 黑,Y7-1,YLO,YGL-12,YWS-2)薏苡
品种为试验材料。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 试验区概况
试验基地,海拔 1 260 m,土质为酸白泥
土,地力均匀,肥力中等,前作为小麦。薏
苡品种采用随机区组排列,3 次重复,每小区
6 行,每行 10 塘,每塘留 2 株,小区面积为
4 m × 2. 5 m,区间走道 0. 5 m,重复间走道
1. 0 m,小区四周设有保护行。行距 0. 4 m,
塘距 0. 4 m,每塘留 2 株,达到每小区种 120
株 /小区,约 8 332 株 /667 m2。
1. 2. 2 光合测定和叶绿素测定
采用 Li-6 400 型便携式光合测定系统 (u -
COR Inc,USA) ,于 2013 年 7 月中下旬 (薏
苡旺长期) ,测定叶片净光合速率 [Pn,μmol /
(m2·s) ]、蒸腾速率 [T r,mmol / (m
2·s) ]、
气孔导度 [G s,mol / (m
2· s) ]、胞间 CO2浓
度 (C i,μmol /mol)等。选择晴朗天气,从
7:00—17:30 测定主茎 (从上往下数)第 2 片
完全展开叶,每次测量固定的两株同一位置的
叶片,测 3 次。
剪下光合测定部位的叶片,用 80%丙酮研磨
提取叶绿素,通过紫外可见光分光光度计测定叶
绿素 a和叶绿素 b含量。
1. 2. 3 数据分析方法
对所得试验数据用 Excel,SAS 等计算机应用
软件进行整理、计算和统计分析。
2 结果与分析
2. 1 10 个薏苡品种的光合特性比较
10 个薏苡的光合特性试验结果如表 1 所示。
Y12-2 黑的叶片净光合速率最高,Y3-1 最低;Y7-
1 的蒸腾速率最高,Y12-2 白最低;Y12-2 黑的细
胞间 CO2 浓度最高,Y7-1 最低;Y7-1 的气孔导
度最高,Y3-1 最低。
144第 3 期 杨志清,等,云南文山 10 个薏苡品种光合特性分析
表 1 10 个薏苡品种的净光合速率 (Pn)、蒸腾速率 (Tr)、细胞间 CO2 浓度 (Ci)和气孔导度 (Gs)
Tab. 1 The net photosynthetic rate (Pn) ,transpiration rate (Tr) ,intercellular CO2
concentration (Ci)and stomatal conductance (Gs)of 10 C. lacryma-jobi varieties
品种
varieties
Pn /
(μmol·m -2·s - 1)
Tr /
(mmol·m -2·s - 1)
Ci /
(μmol·mol -1)
Gs /
(mol·m -2·s - 1)
Y12-2 黑 (black) 25. 95 a 1. 8059 b 225. 46 a 0. 237 bcd
Y9-7 25. 02 ab 2. 040 9 ab 173. 78 cde 0. 292 ab
Y3-4 24. 85 ab 2. 049 4 ab 183. 02 bcd 0. 286 abc
YWS-2 23. 13 abc 2. 088 8 ab 165. 64 cde 0. 289 ab
YGL-12 22. 15 bc 1. 860 7 b 175. 26 cd 0. 245 bcd
Y12-2 白 (white) 21. 79 c 1. 487 6 c 187. 57 bcd 0. 228 cd
YLO 21. 36 c 1. 868 5 b 163. 12 de 0. 295 ab
Y6-1 21. 22 c 1. 525 9 c 210. 82 ab 0. 2 d
Y7-1 21. 06 c 2. 324 8 a 150. 85 e 0. 323 a
Y3-1 20. 76 c 1. 539 4 c 200. 3 bc 0. 196 d
注:同列中不同小写字母表示差异显著 (P < 0. 05)。
Note:Different small letters mean significant difference (P < 0. 05)in the same columns.
2. 2 10 个薏苡品种光合特性的日变化
从图 1 可以看出:净光合速率 (P n)在上
午 11:00 出现单峰,之后就开始下降。一天之
中早上光照强度较弱,9:00 过后光照强度逐渐
增强,净光合速率也在增加;中午过后随着光
照强度减弱,净光合速率也随之缓慢下降。
蒸腾速率 (T r)反映的是单位叶面积瞬间
的耗水量,由其差异可以推出不同品种的耗水
潜力,并且耗水越大的品种越容易引起土壤发
生干旱现象。从图 2 可以看出:T r 的变化与 P n
的变化不同,P n 最大时,由于光照太强,为了
使自身保留水分,T r 缓慢增加,出现单峰的时
间相对较后;同时 T r 还受到温度的影响,由于
光照强度升高气温也随着升高,所以出现单峰
后,光照强度减弱、气温下降,蒸腾速率也随
之下降。
细胞间 CO2 浓度 (C i)是反映大气输入和细
胞光合利用、光呼吸的 CO2 动态平衡瞬间浓度。
从图 3 可以看出,C i 的日变化是上午 9:00 时最
高,表现为 “高—低—稍高—低”的变化趋势。
同时,从图 1,3 可知:细胞间 CO2 浓度 C i 与净
光合速率 Pn 变化趋势相反,这是因为刚开始时
Pn 较弱,利用和固定的 CO2 较少,故 C i 变化曲
线起点较高;随着 Pn 的增加,固定的 CO2 较多,
C i 也随之下降。
244 云南农业大学学报 第 30 卷
气孔是 CO2 进入植物体,水蒸气溢出植物体
的通道,气孔的闭合程度直接影响光合作用和蒸
腾作用。图 4 显示气孔导度 (Gs)与 Tr 的变化大
致相同,气孔导度会受空气温度、水分等的影响,
温度较低,水分处于收缩状态,蒸腾速率小,气
孔导度也小;温度升高,气孔开度增加,薏苡体
内水分变成自由水,气孔阻力变小,气孔导度和
蒸腾速率都增大。
2. 3 10 个薏苡品种的叶绿素含量比较
试验品种的叶绿素质量分数比较结果见表 2。
各品种的叶绿素 a质量分数在 1. 017 2 ~0. 821 8 mg /g
范围内;Y12-2黑极显著高于其他品种。各品种的叶
绿素 b 质量分数在 0. 348 2 ~ 0. 284 9 mg /g 范围内;
在 P <0. 05水平上,Y12-2 黑和 Y9-7 显著高于其他
品种;在 P <0. 01 水平上,Y12-2 黑与 Y9-7 差异不
显著,但极显著高于其他品种。
表 2 薏苡品种的叶绿素质量分数比较
Tab. 2 Chlorophyll content comparisons between the different varieties
品种
varieties
w (叶绿素 a)/
(mg·g -1)
Chl a content
Sig.
0. 05 0. 01
品种
varieties
w (叶绿素 b)/
(mg·g -1)
Chl b content
Sig.
0. 05 0. 01
Y12-2黑 (black) 1. 017 2 a A Y12-2黑 (black) 0. 348 2 a A
YLO 0. 946 8 b B Y9-7 0. 341 6 a AB
Y9-7 0. 936 8 b B YLO 0. 331 6 b BC
YWS-2 0. 903 3 c BC YWS-2 0. 322 3 c C
Y3-4 0. 877 5 cd CD YGL-12 0. 302 8 d D
Y6-1 0. 855 7 de DE Y12-2白 (white) 0. 300 0 d D
YGL-12 0. 853 de DE Y3-4 0. 297 0 d DE
Y3-1 0. 839 8 e DE Y7-1 0. 287 2 e EF
Y12-2白 (white) 0. 836 8 e DE Y6-1 0. 286 3 e EF
Y7-1 0. 821 8 e E Y3-1 0. 284 9 e F
3 讨论
光合作用是影响植物生长发育的重要因素之
一,对品质和产量有重要影响,净光合速率可以
综合反映作物的光合能力[9]。本试验选择在薏苡
旺长期测定其净光合速率,这和唐兵等[10]研究表
明植物在旺长期时净光合速率最高,之后会逐渐
下降,是比较适宜的测定时间;但由于各薏苡品
344第 3 期 杨志清,等,云南文山 10 个薏苡品种光合特性分析
种的生育期不完全相同[8],本次测定的时间是在
大多数品种达到旺长期时,因此,所测结果对各
品种净光合能力的比较可能会有偏差。要综合评
价各品种净光合速率的能力,还需在今后的试验
中对各品种不同生育时期的光合指标进行测定。
本试验结果表明:在自然晴天条件下,薏苡各品
种的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日变化均
呈单峰曲线,上午 11:00 净光合速率达最大值,
下午呈逐渐下降;蒸腾速率和气孔导度都是在
15:00达到最大值;而胞间 CO2 浓度日变化是上
午 9:00 最高,表现为 “高—低—稍高—低”的
变化趋势。这和舒志明等[11]对薏苡拔节期光合作
用日变化特征研究的结果一致。叶绿素是植物光
合作用的重要物质,高等植物叶绿体中的叶绿素
主要有叶绿素 a 和叶绿素 b 两种,叶片的叶绿素
含量与光合速率密切相关[12]。本试验结果表明:
Y12-2 黑的叶绿素 a,叶绿素 b含量都最高,Y7-1
的叶绿素 a 含量最低,Y3-1 的叶绿素 b 含量最
低,这与所测的净光合速率结果基本相似。
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444 云南农业大学学报 第 30 卷