全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2005, 32 (1) : 151～154
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2004 - 07 - 01; 修回日期 : 2004 - 11 - 083 通讯作者 A thor for correspondence ( E2mail: gaohy@ sdau1edu1cn)
5种国兰 ( Cym bidium ) 的光合特性
李鹏民 1 　高辉远 13 　邹　琦 1 　王　滔 2 　刘　永 3
(1 山东农业大学植物科学系 , 泰安 271018; 2 山东省农业科学院作物研究所 , 济南 250100; 3 山东省泰安市园林局 ,
泰安 271018)
摘 　要 : 通过气体交换和叶绿素荧光分析等方法研究了 5种国兰 (Cym bidium ) 的光合特性。其光饱和
点、光补偿点、CO2 补偿点和 CO2 饱和点表明它们具有 C3 植物特征 ; 光合速率在 310～519 μmol·
m
- 2 ·s- 1之间 , 在低于 2000μmol·mol- 1 CO2 浓度下 , 光合速率受 CO2 浓度影响较大 ; 5种国兰的光合能
力、表观量子效率、羧化效率等都有所差异 ; 光饱和点在 350～650μmol·m - 2 ·s- 1之间 , 属于喜阴植物 ,
其中春兰、建兰耐阴性相对较低 , 墨兰、春剑耐阴性相对较高 , 蕙兰居中。从暗处暴露到强光下 , 5种国
兰的光化学反应启动差异较大 , 启动后的光化学效率差异也较大 , 这可能与国兰不同种起源地的生态环境 ,
适应性及进化有关。
关键词 : 国兰 ; 光合特性 ; 光化学效率
中图分类号 : S 682131　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2005) 0120151204
The Photosyn thetic Character istics of F ive Spec ies of C ym bidium
L i Pengm in1 , Gao Huiyuan13 , Zou Q i1 , W ang Tao2 , and L iu Yong3
(1 P lant Science D epartm ent of Shandong A gricultural U niversity, Ta ipian 271018, Ch ina; 2 C rop Research Institu te, Shandong
A cadem y of A gricu ltura l Sciences, J ipinan 250100, Ch ina; 3 Taipian Landscape A dm in istration B ureau, Ta ipian 271018, China)
Abstract: The photosynthetic characteristics of five species of Cym bid ium were studied by gas exchange
and analysis of chlorophyll fluorescence. According to the light saturation points, the light compensation
points, the CO2 saturation points and the CO2 compensation points, the five species of cym bid ium have the
characteristics of C3 p lants. The photosynthetic rates were between 310 - 519μmol·m - 2 ·s- 1. The results
also demonstrated that the photosynthetic rates were largely affected by the concentrations of the CO2 while the
CO2 concentrations were below 2000μmol·mol- 1. And there were also some differences among the photosyn2
thetic capacities, the apparent quantum yields and the carboxylation efficiencies in leaves of the five species.
The light saturation pointswere between 350 - 650μmol·m - 2 ·s- 1 indicating that all five species of Cym bid2
ium were shade2acclimated p lants, among which C. goering ii and C. ensifolium have relatively lower shade2
endured capacities; while C. sinense and C. long ibractea tum have relatively higher shade2endured capacities;
and C. faberi has relatively moderate shade2endured capacity. The light activation of photochem ical reaction
and photochem ical efficiencies after the activations in the five species exhibited obvious differences, which
maybe correlate with the originally ecological conditions, the acclimations and the evolutions of different spe2
cies of cybid ium.
Key words: Cym bid ium ; Photosynthetic characteristics; The efficiency of photochem istry
1　目的、材料与方法
对洋兰光合作用的研究已有大量报道〔1, 2〕, 对不同种国兰 (Cym bid ium ) 的光合途径也有一定研
究〔3, 4〕, 但是现有的大多数栽培方式都是根据经验而来 , 缺少理论依据。不同种国兰的需光特点 , 如
光补偿点、光饱和点以及光能利用效率等很少见报道 , 对不同种国兰的光合特性也缺少系统的研究 ,
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而这些研究有助于为国兰的种植提供更具体的理论指导。为此 , 本文选取了有代表性的 5种国兰 : 建
兰 ‘小桃红 ’ (C. ensifolium )、春兰 ‘西神梅 ’ (C. goering ii)、春剑 ‘巴山春剑 ’ (C. long ibractea2
tum )、蕙兰 ‘下山草 ’ (C. faberi)、墨兰 ‘阳明锦 ’ (C. sinense) , 对它们的需光特点和光合特性进
行研究。5种国兰分别引自福建、浙江、四川、河南及台湾省 , 均为成株后第 2年的植株 , 种植在济
南市郊。冬进温室 , 白天 24℃左右 , 夜间 0～10℃。夏进阴棚 , 湿度控制在 70%以上。选取完全展
开的基部第 2片叶进行测定 , 25℃重复 3次。
气体交换参数用英国 PP System s公司的 C IRAS22型便携式光合系统进行测定。测定时的叶温、光
强及 CO2 浓度等均用该仪器自控系统控制。光合速率 ( Pn)、光 -光合响应曲线及 CO2 - 光合响应曲
线测定时的条件为 : 光强 600μmol·m - 2 · s- 1 , CO2 浓度 350μmol·mol- 1 , 温度 25℃, 相对湿度
75% ; 从 10～800μmol·mol- 1分 14个梯度进行光 -光合响应曲线测定 , 每一光强下适应 10 m in后测
定 , 用直线回归求得光 -光合响应曲线的初始斜率为表观量子效率 ; 从 CO2 50～2000μmol·mol- 1分
12个浓度梯度进行 CO2 -光合响应曲线的测定 , 用直线回归求得细胞间隙 CO2 浓度 (Ci) - 光合响
应曲线的初始斜率为羧化效率 ; 以没有气孔限制时的同化速率 (即 Ci为 350μmol·mol- 1的光合速
率 ) 代表光合能力。荧光参数采用英国 Hansatech公司的 FMS22型便携脉冲调制式荧光仪测定。叶片
先暗适应 30 m in测暗适应下的荧光参数 , 然后将叶片暴露在 1000μmol·m - 2 ·s- 1的光强下 , 每隔 15
s测 1次光下荧光参数 Fvpi/Fmpi、qP、ФPSⅡ、NPQ。荧光参数的测定和计算参考 Demm ig2Adam s等的方
法〔5〕; 统计分析采用 LSD法。
2　结果分析与讨论
211　5种国兰的光合参数的差异
由图 1和表 1可以看出 , 本文研究的 5种国兰的光合速率显著低于常见的 C3 植物 (10～25μmol
·m - 2 ·s- 1 ) , 如小麦、甘薯和大豆等〔6～8〕; 表观量子效率除春兰外 , 其它 4种都高于常见的 C3 植
物 , 如小麦的表观量子效率在 0101～0103μmol CO2 ·μmol- 1 photon〔9〕; 光补偿点和光饱和点低是阴
生植物所具有的特征 , 建兰的光补偿点较高 , 但是其光饱和点较低 , 由 5种国兰的光饱和点和光补偿
点可以看出 , 国兰不喜强光 , 其中建兰、春兰属于耐阴性相对较低的种 , 春剑、墨兰属于耐阴性相对
较高的种 , 蕙兰介于二者之间。
表 1　5种国兰的光合参数的差异
Table 1　D ifferences in photosyn thetic param eters of f ive cym bid ium spec ies
材料
Material
光合速率
Photosyn2
thetic rate
(μmol·
m - 2 ·s - 1 )
光合能力
Photosynthetic
capacity
(μmol·
m - 2 ·s - 1 )
羧化效率
Carboxylation
efficiency
(μmol·m - 2 ·
s - 1 )
CO2 饱和点
CO2 saturat2
ion point
(μmol·
mol - 1 )
CO2 补偿点
CO2 compens2
ation point
(μmol·
mol - 1 )
表观量子效率
Apparent quant2
um yield
(μmol CO2 ·
μmol - 1 photon)
光饱和点
L ight satura2
tion point
(μmol·
m - 2 ·s - 1 )
光补偿点
L ight compen2
sation point
(μmol·
m - 2 ·s - 1 )
建兰 C. ensifolium 519 ±014a 1215 ±211a 01044 ±01012a — 58 ±12d 01032 ±01007b 600 ±30a 275 ±23a
春兰 C. goeringii 318 ±013b 917 ±113b 01027 ±01008b — 32 ±11e 01015 ±01004c 600 ±34a 50 ±11b
春剑 C. logibracteatum 310 ±012b 513 ±017d 01017 ±01004c — 133 ±10a 01030 ±01005b 400 ±42c 10 ±5c
蕙兰 C. faberi 319 ±012b 710 ±015c 01022 ±01003bc 1865 ±50 98 ±13c 01045 ±01009a 500 ±32b 10 ±4c
墨兰 C. sinense 313 ±012c 710 ±110c 01022 ±01006bc — 111 ±10b 01045 ±01007a 400 ±21c 10 ±4c
注 :表中不同小写字母之间表示 5%水平上显著差异 ; CO2 饱和点高于 2000μmol·mol - 1没有具体数值的用“—”表示。
Note: D ifferent letters indicate significant difference at 5% level; “—”indicate values of CO2 saturation point beyond 2000μmol·mol - 1.
5种国兰的羧化效率都低于常见的 C3 植物的羧化效率 (0106～0112μmol·m - 2 ·s- 1 ) , 如小麦、甘
薯等〔6～8〕; 在低于 2000μmol·mol- 1 CO2 浓度下 , 随 CO2 浓度的升高 , 5种国兰的光合速率升高很快
(图 1, A) , 特别是在 0～1000μmol·mol- 1范围内 , 其光合速率与 CO2 浓度几乎成直线关系 , 可能是气
孔限制比较严重 , 说明国兰的光合速率低可能与其羧化效率较低有关 , 另一方面与受大气中 CO2 浓度的
限制有关。5种国兰的 CO2 饱和点和补偿点都很高 , 表明其属于 C3 植物 , 这也与叶庆生等的研究一
251
　1期 李鹏民等 : 5种国兰 (Cym bidium ) 的光合特性 　
图 1　5种国兰的 CO 2 - 光合响应曲线 ( A) , 胞间 CO 2 浓度 ( C i) - 光合响应曲线 ( B) , 光 -光合响应曲线 ( C)
测定在 600μmol·m - 2 ·s - 1光强 (A、B)、350μmol·m - 2 s - 1 CO2 (C)、25℃及 75%的相对湿度下进行
F ig. 1　Respon ses of photosyn thesis to d ifferen t CO 2 concen tra tion s ( A) , d ifferen t in tercellular CO 2 concen tra tion s ( B)
and d ifferen t photon flux den sities ( PFD ) ( C)
The leaves in five species of Cymbidium under 600μmol·m - 2·s - 1 PFD (A, B) at 350μmol·mol - 1 CO2 (C) , 25℃ and 75% relative humidity
致〔3〕。
212　5种国兰光化学效率的变化
　　用 qP和ΦPSⅡ变化的初始斜率表示光化学反
应的启动速率 , 由图 2及表 2可以看出 , 墨兰的
光化学反应的启动最快 , 春剑和蕙兰次之 , 其次
为建兰 , 春兰最慢。这说明当从暗处暴露到光下
时 , 墨兰的光化学反应能够快速地启动 , 在最短
的时间内提高对光能的利用 ; 而春兰的光化学反
应启动较慢。但是当光化学反应启动后 , 建兰和
春兰的ΦPSⅡ较高 , 墨兰、蕙兰的较小 , 春剑介于
二者之间 (图 2, B ) , 说明春兰和建兰的光化学
反应启动后对光能的利用率高 , 春剑次之 , 而墨
兰和蕙兰的光化学反应启动后对光能的利用率低。
表 2　由暗适应转到强光下 5种国兰的 qP和
ΦPSⅡ变化的初始斜率
Table 2　 In itia l slopes of the tim e courses of qP andΦPSⅡupon
exposure to 1000μmol·m - 2·s - 1 light in f ive species of Cymbidium
材料
Material
初始斜率 Initial slope
qP ΦPSII
建兰 C. ensifolium 010032 ±010003 d 010020 ±010002 c
春兰 C. goeringii 010029 ±010002 e 010017 ±010001 d
春剑 C. logibractea tum 010042 ±010003 b 010021 ±010001 c
蕙兰 C. faberi 010035 ±010003 c 010027 ±010002 b
墨兰 C. sinense 010057 ±010004 a 010032 ±010002 a
注 :表中不同小写字母之间表示 5%水平上显著差异。
Note: D ifferent letters indicate significant difference at 5% level.
图 2　由暗适应转到强光下 ( 1000μm ol·m - 2 ·s - 1 ) 5种国兰的 qP ( A) , ΦPSⅡ ( B) , NPQ ( C) 及 Fvpi/Fm pi ( D ) 的变化
测定在 350μmol·mol - 1 CO2 及 25℃条件下进行
F ig. 2　T im e courses of qP ( A) , ΦPSⅡ ( B) , NPQ ( C) and Fvpi/Fmpi ( D ) in f ive spec ies of Cym bidium
Exposure to 1000μmol·m - 2 ·s - 1 light from dark2adap ted conditions in 350μmol·mol - 1 CO2 at 25℃
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　　5种国兰光化学反应启动速率之间的差异和最终光化学效率之间的差异可能和品种的起源生长环
境、生态适应性和进化有关 , 耐阴性相对较高的墨兰和春剑可能起源生长环境只能接受较少的光能 ,
所以在有光时能很快启动对光能的利用 , 进行光合作用以维持生长 , 由于进化的影响二者最终对光能
的利用率不同 ; 而耐阴性相对较低的春兰和建兰可能起源生长环境能够接受相对较多的光能 , 所以其
对光能利用的启动较慢 , 但是最终对光能的利用率较高 ; 耐阴性相对居中的蕙兰其起源生长环境可能
介于二者之间 , 光化学反应的启动速率相对居中 , 但是由于其生态适应性和进化的影响 , 最终光化学
效率较低 , 当然 , 它们的光合机构对光响应的详细机制还需要进一步的研究。5种国兰的非光化猝灭
(NPQ) 有所差异 (图 2, C) , 这是热耗散不同的反映 , 植物吸收光能后一方面进行光化学反应 , 一
方面将剩余的激发能大部分以热的形式耗散掉 , 二者是相互竞争的关系〔5〕, 所以热耗散不同也是对
光化学反应不同的反映。
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