全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2004 , 31 (5) : 637～640
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2004 - 04 - 18 ; 修回日期 : 2004 - 09 - 21
葡萄试管苗不同叶位叶片光合与呼吸的特性
陈佰鸿1 ,2 　李新生2 　曹孜义3 　赵长增1 　黄永红1
(1 甘肃农业大学园艺系 , 兰州 730070 ; 2 陕西理工学院陕西省资源生物重点实验室 , 汉中 723001 ; 3 甘肃农业大学农
学院 , 兰州 730070)
摘 　要 : 用 CIRA - 2 型光合测定仪 , 采用密闭系统落差法测定‘红地球’葡萄试管苗不同叶位的净光
合速率 ( Pn) 和呼吸速率 ( Rd) 。结果表明 , 葡萄试管苗具有一定的光合能力 , Pn 值随叶位的升高而降
低 , Rd 随叶位的升高而升高 , CO2浓度的升高具有提高叶片光合速率和抑制呼吸作用的双重作用。随光强
度的增大 , 叶片的光合能力明显提高 ; 随温度的升高 , 叶片的 Rd 均呈上升趋势 , 但 Pn 呈现出先升后降的
趋势。不同叶位的 CO2补偿点随温度的升高而提高。
关键词 : 葡萄 ; 试管苗 ; 叶位 ; 光合作用 ; 呼吸
中图分类号 : S 66311 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 05132353X (2004) 0520637204
Studies on Photosythetic and Respiratory Characters of Different Leaf Posi2
tions in Grape Plantlet in Vitro
Chen Baihong1 , Li Xinsheng2 , Cao Ziyi3 , Zhao Changzen1 , and Huang Yonghong1
(1 Horticultural Depart ment , Gansu A gricultural U niversity , L anz hou 730070 , China ; 2 Bio - Resources Key L aboratory
of S haanxi Province , S haanxi College of Science and Engineering , Hanz hong 723001 , China ; 3 College of A gronomy ,
Gansu A gricultural U niversity , L anz hou 730070 , China)
Abstract : By the way of full of the airtight system , the Pn and Rd of different positions of leaves of
‘Red Globe’grape plantlets were determined by Combined Infrared Gas Analysis System. The results
showed that grape plantlets have a certain ability of photosynthesis. The leaves on the higher position have
the lower value of net photosynthesis rate ( Pn) but have the higher respiratory rate (Rd) . The increased
concentration of CO2 can enhance the rate of net photosynthesis , meanwhile , rest rain respiration , and ob2
viously , the Pn was improved due to the increasing of light intensity. With the rise of temperature , all the
Rd of leaves tended to increase , but the Pn increased first and then decreased. Compensation point of CO2
of leaves in different leaf positions increased with the temperature increasing.
Key words : Grape ; Plantlet ; Leaf position ; Photosythetic ; Respiratory
1 　目的、材料与方法
作者通过对不同培养条件下葡萄试管苗不同叶位叶片的光合速率和呼吸速率变化的研究 , 进一步了
解培养条件和培养容器内微环境对试管苗自养能力和呼吸代谢的影响 , 以期对生产起到理论指导作用。
试验材料为 28 d 的‘红地球’葡萄 ( V itis vi nif era L . ‘Red Globe’) 试管苗 , 株高 7～9 cm , 着
生 5～7 片叶。培养期间人工气候箱内温度 25 ℃, 光照强度 80～120μmol·m - 2·s - 1 , 16 h 光照 , 8 h
黑暗 , 相对湿度 75 %。培养基为 GS 附加 IAA 012 mg/ L 。
按照试管苗转接方法 , 从试管苗顶部向下依次剪取带叶茎段 , 每个茎段带 1～2 片叶。设 3 个叶
位处理 : 第 1～2 叶为顶部叶位 , 第 3～4 叶为中部叶位 , 第 5～7 叶为下部叶位。将不同叶位的茎段
迅速转接到 100 mL 的三角瓶中 , 每个三角瓶分装 30 mL GS 培养基 , 每瓶转接 2～3 片叶 , 用棉塞外
包牛皮纸封口。将转接好的试管苗叶片置于人工气候箱内在不同光温条件下预处理 4 h 后测定光合与
呼吸速率。
温度与光照处理 : 用 5 个人工气候箱 , 温度分别设为 15、20、25、30、35 ℃。在同一温度下 ,
设 40、80、120、160、200μmol·m - 2·s - 1光照强度 , 形成温度与光照的不同处理组合。
采用密闭系统落差法〔1〕测定净光合速率 ( Pn) 和暗呼吸速率 ( Rd) 。用 CIRAS - 2 型光合测定仪
(英国生产) 测定三角瓶内 CO2浓度的变化。测定时用乳胶塞封闭瓶口。乳胶塞上插入两根内径为 3
mm 的玻璃管 , 其中一根与光合测定仪的参比进气孔 ( REF IN) 相连 , 另一根与光合测定仪的参比
出气孔 (REF OU T) 相连 , 形成一个完全密闭系统 , 通过测定单位时间内 CO2 的浓度变化计算 Pn
和 Rd。为了确保测定过程中温度和光照的恒定 , 将待测三角瓶置于人工气候箱内 , 光合测定仪置于
人工气候箱外 , 二者用硅胶管相连。计算 Pn 和 Rd 时 , 气体总体积为三角瓶 (除去培养基体积) 与
硅胶管气路体积之和。
将待测材料与光合测定仪气路连接好以后 , 关闭人工气候箱的光照 , 利用叶片暗呼吸产生的 CO2
设定三角瓶内的 CO2 浓度。待瓶内 CO2 浓度达 1500μL·L - 1时 , 打开光照开始测定 Pn , 每 60 s 记录
1 次 CO2 浓度的落差 , 直到 CO2 浓度相对恒定不再下降 , 此时瓶内 CO2 浓度即为叶片的 CO2 补偿点。
然后关闭光照 , 测定叶片的 Rd , 每 60 s 记录 1 次 CO2 浓度的升值 , 直到瓶内 CO2 浓度达到 1500μL·
L - 1时停止测定 , 取出叶片 , 用画纸称重法〔2〕测定叶面积。每处理重复测定 10 瓶。
2 　结果与分析
211 　不同叶位叶片 Pn 的变化
21111 　光照强度对 Pn 的影响 　从图 1 可以看出 , 试管苗在瓶内培养阶段 , 叶片的光合能力随叶龄的
增大而升高 , 新生叶片虽然有一定的光合能力 , 但相对较弱。随着光照强度从 40 升高到 80μmol·
m
- 2·s - 1 , 上部、中部、下部叶片的 Pn 分别提高了 11012 %、10414 %和 125 %。光照强度从 160 升
高到 200μmol·m - 2·s - 1 , Pn 的提高幅度较小 , 尤其上部叶位叶片的 Pn 提高幅度最不明显 , 说明该
光照强度已接近上部叶片的光饱和点。
21112 　CO2 浓度对 Pn 的影响 　在光照强度 120μmol·m - 2·s - 1 , 温度 15～35 ℃, CO2 浓度 1500μL·
L - 1范围以内 , 不同叶位叶片的 Pn 均随 CO2 浓度的升高而提高。在同一 CO2 浓度范围以内 , 下部叶
片的光合能力最强 , 中部次之 , 上部最弱。CO2 浓度在 500μL·L - 1以下 , 随 CO2 浓度的升高 , Pn 值
提高幅度最大 , 而在 500μL·L - 1以上时 , Pn 值提高幅度逐渐减少 (图 2) 。
21113 　温度对 Pn 的影响 　在 15～25 ℃之间 , 3 个叶位的 Pn 均随温度的升高而升高。在 25～35 ℃之
内 , Pn 均随温度的升高而下降 , 上部叶片比中部和下部叶片下降的幅度大 , 说明上部幼叶忍受高温
能力较中部和下部叶片差 (图 3) 。
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212 　不同叶位叶片 CO2 补偿点的变化
21211 　温度对 CO2 补偿点的影响 　光照强度在 120μmol·m - 2·s - 1时 , 不同叶位叶片 CO2 补偿点随
温度的升高表现出阶段性变化 , 在 15～25 ℃之间 , CO2 补偿点相对稳定 , 维持在 38～47μL·L - 1之
间 , 而在 30 ℃以上时 , 随温度的升高而明显升高 , 而且上部叶片比中部和下部叶片升高的幅度更大
(图 4) 。
21212 　光照强度的影响 　在 80μmol·m - 2·s - 1以
下的弱光下 , 随光照强度的增大 , CO2 补偿点表
现出明显的下降趋势。光照强度在 80μmol·m - 2·
s - 1以上时 , CO2 补偿点基本维持在 4816μL·L - 1
左右 , 上部叶片略高 , 中部和下部叶片基本接近
(图 5) 。
213 　不同叶位叶片呼吸强度 ( Rd) 的变化
21311 　CO2 浓度对 Rd 的影响 　CO2 浓度的增加
对 Rd 有较明显的抑制作用。当 CO2 在 1000μL·
L - 1以上时 , Rd 下降幅度逐渐减缓。在同一 CO2
水平时 , 不同叶位叶片从上到下 Rd 依次减弱
(图 6) 。
图 5 　光照强度对不同叶位 CO2 补偿点的影响度
Fig. 5 　Effect of PAR on CO2 compensation point
of different leaf positions
936　5 期 陈佰鸿等 : 葡萄试管苗不同叶位叶片光合与呼吸的特性 　
21312 　温度对 Rd 的影响 　随温度的升高 , 不同叶位叶片的 Rd 均呈现出上升趋势 , 在同一温度下 ,
Rd 随叶位的升高而提高。温度在 30 ℃以上时 , 上部叶片的 Rd 增幅最大 , 中部叶片次之 , 下部叶片
相对平缓 (图 7) 。
214 　小结
温度、光照强度和 CO2 浓度对红地球葡萄试管苗的光合能力有显著影响 , 与草莓、兰花、香石
竹、马铃薯等试验结果〔3～8〕基本一致。从本试验结果来看 , 80～120μmol·m - 2·s - 1的光照条件对红
地球葡萄试管苗生长比较适宜。光照强度的增加 , 会增加试管苗生产成本 , 并且导致培养室内温度升
高而影响试管苗的正常生长 , 增加呼吸消耗。通过改善培养室的通风性能或采用降温设施 , 对提高试
管苗的增殖速度和苗木质量具有重要作用。
目前采用棉塞外包牛皮纸的封口方式 , 葡萄试管苗在光照条件下瓶内 CO2 的浓度通常在 100μL·
L - 1以下 , 用塑料盖封口时瓶内 CO2 浓度通常在 130μL·L - 1以下〔9 ,10〕, 严重限制试管苗本身的光合
速率。因此 , 在试管苗培养容器和封口材料方面进行进一步改进 , 增强瓶内和瓶外之间的气体交换 ,
提高瓶内 CO2 浓度 , 是提高试管苗光合能力的重要措施。否则 , 单纯增加光照强度仍不能达到提高
试管苗自养能力的作用。
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