基于MOPSO和TOPSIS的多目标优化温室黄瓜光环境调控模型

针对在现有温室光环境调控模型中,未考虑光质-光强的协同影响以及净光合速率与光能利用率双优化的问题。该研究面向温室黄瓜的高效补光,提出一种基于多目标优化思想的光质-光强协同调控方法。通过设计多因子耦合的净光合速率试验,获取叶片的净光合速率数据,建立净光合速率模型,并计算叶片尺度的光能利用率;构建光能利用率与净光合速率双优化的多目标优化模型,利用多目标粒子群算法获取非劣解集,基于理想解逼近算法得到光质-光强的调控单点,从而建立设施黄瓜红、蓝光模型。理论验证试验表明,与光合最大补光法相比,净光合速率降低21.39%,需光量降低59.40%;与固定光质0.5和0.8相比,在相同光强下净光合速率依次提升3.66%和9.69%。在此基础上开展实际验证试验,结果表明与固定光质法相比,在耗电量相近的前提下,生理指标均优于固定光质补光法,且在茎粗、干质量以及壮苗指数上存在显著差异;与光合最大补光法相比,生理指标不存在显著差异,且耗电量节省27.43%,表明本研究方法在保证生理指标高水平的前提下,有效节省了光电资源的消耗。本研究方法为设施农业调控提供了新型补光策略,保障了农业生产资源的高效利用。     

水淹胁迫下绣球光合响应机制的研究

为探究绣球对水淹胁迫的光合响应及适应机制,以盆栽的绣球品种无尽夏新娘和银边为试验材料,利用浸盆法进行水淹处理30 d,测定其比叶质量、光合参数和叶绿素荧光参数。结果表明,水淹胁迫后,2个绣球品种的暗呼吸速率(Rd)和光补偿点(LCP)均有所提高,而净光合速率(Pn)、光饱和点(LSP)、胞间CO₂浓度(Ci)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均下降;表明水淹胁迫导致绣球叶片气孔关闭,光合能力降低,呼吸能耗加强,不利于有机物积累;无尽夏新娘的表观量子效率、光化学效率和电子传递速率均降低,尤其是电子传递速率降低超过69%,表明非气孔限制因素是其Pn降低的主要原因;但无尽夏新娘比叶质量升高约44%,提高了资源利用效率,且其光化学反应耗能降低69%,将叶片吸收光能向热耗散等光系统Ⅱ(PSⅡ)调节性能量耗散途径分配的比例提高,削弱过剩激发能在反应中心的积累,从而保护光合机构免受破坏;银边的电子传递速率有所降低,约31.5%,但其表观量子效率和光化学效率均无明显变化,说明其PSⅡ反应中心未受损,Pn降低主要是气孔限制因素,且其叶片吸收光能主要向非光化学反应耗散途径分配,升高约26.5%,这可能是其通过PSⅡ循环电子传递消耗了过剩光能,从而保证了光合机构的正常运行。本研究结果为绣球的园林应用提供了新思路。     

钛对小麦幼苗光合特性的影响

本文研究不钛对小麦幼苗光合特性的影响。经不同浓度的钛溶液浸种12小时的小麦幼苗,其叶片单位鲜重所含叶绿素和类胡萝卜素的量均比对照高。不同浓度的钛均能提高含等量叶绿素的叶绿体光能吸收能力、PSⅡ活性、PSⅡ原初光能转化效率和叶片潜在光合作用量子转化效率。此外,钛还能提高Mg2+对两个光系统(PSⅡ和PSⅠ)之间激发能分配的调节能力。5mg/L的钛在改善小麦光合功能方面,其效果最佳。由于钛能改善植物的光合功能。它在农业生产中将有良好应用前景。     

冬小麦光合功能对盐胁迫的响应

研究了冬小麦 (Triticum aestivum L. )光合功能对盐胁迫的响应。结果表明 ,盐胁迫 ,尤其是高浓度NaCl(400mmol/L)的胁迫 ,大大降低单位面积叶绿素 (Chl)的含量、叶绿体对光能的吸收能力、PSII电子传递速率、原初光能转化效率以及光化学荧光猝灭系数 (qP) ,同时降低光合放氧速率及其光饱和点 ,使植物更易受到光抑制。这些结果加剧光合放氧和碳同化能力的下降 ,不利于光合产物的积累 ,是生长在盐碱地上作物低产的重要生理原因之一。     

干旱胁迫与正常供水钾肥影响甘薯光合特性及块根产量的差异

【目的】干旱胁迫影响甘薯叶片光合特性及块根产量,研究通过施肥缓解干旱胁迫机理可为甘薯抗旱高产栽培提供理论依据。【方法】选用食用型甘薯品种“泰中6号”为材料,以硫酸钾(K2SO4)为供试肥料,水分处理设为土壤最大持水量的60%~70%(正常供水W1)和30%~40%(干旱处理W0); 钾肥设K0、 K1、 K2、 K3四个水平,K2O用量分别为0、 12.0、 24.0和36.0 g/m2。分析不同钾肥用量对不同生长时期甘薯叶片相对含水量、 叶绿素荧光参数、 光合特性及收获期块根产量的影响。【结果】在干旱胁迫和正常灌水条件下,施钾处理均显著增加了甘薯叶面积和叶片叶绿素含量,提高净光合速率(Pn),增加光合产物的生产和积累,提高块根产量和收获指数。两种水分条件下,块根产量均以K2处理最高, 干旱胁迫下K2与K3处理差异显著,正常灌水处理不显著。两种水分条件下,甘薯叶片光合参数对钾肥的响应存在显著差异,干旱胁迫下施钾使叶片水分利用效率(WUE)增大,气孔导度(Gs)降低,气孔阻力增大,蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)降低,水分蒸腾量减少; 而正常灌水条件下上述指标对钾肥的响应趋势相反。两种水分条件下施钾均可以增大叶片相对含水量(RWC),提高实际光化学效率(ΦPSII)和最大光化学效率(Fv/Fm),但是干旱胁迫下施钾增幅较大。【结论】干旱胁迫下适量施钾可以提高甘薯的抗旱性,增加甘薯产量,过量施钾使甘薯产量显著降低,而正常水分供应时,稍多钾肥对产量影响不显著。干旱胁迫与正常灌水条件下施钾对叶片光合参数的调控效应存在显著差异。施用钾肥可增大叶面积,提高叶绿素含量和光合性能,调节叶片气孔关闭,增大叶片气孔阻力,减少水分蒸腾损失,增加叶片相对含水量,提高水分利用效率和净光合速率; 施钾还能提高叶片PSⅡ原初光能转换效率和实际光化学效率,减少过剩激发能对光合机构的破坏,提高甘薯叶片的光合能力。干旱条件下钾肥的调节功能优于正常水肥供应。     

高CO2浓度和遮荫对小麦叶片光能利用特性及产量构成因子的影响

CO2和光能是植物光合作用的动力和底物,它们的变化必然引起植物光合特性和生长的变化。研究大气CO2浓度和光强变化对植物光合生理的影响,有利于认识作物对全球生态变化的生理响应机制。试验以高大气CO2浓度和遮荫为处理手段,通过测定小麦(Triticum aestivum)旗叶的光合气体交换参数、光强光合速率响应曲线和产量构成因子,分析光强光能利用效率之间的关系,研究高大气CO2浓度(760μmol.mol 1)和遮荫对小麦叶片光合特性及产量构成因子的影响。结果表明,高大气CO2浓度下,小麦叶片的净光合速率(Pn)增加;同时最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)显著升高;遮荫处理使小麦叶片的Pnmax、LSP、LCP降低。正常光照下大气CO2浓度升高使小麦叶片呼吸速率(Rd)显著下降,遮荫后大气CO2浓度升高对Rd无显著影响。大气CO2浓度升高能显著提高小麦叶片表观量子效率(AQY),而遮荫对AQY的影响因大气CO2浓度而异,高大气CO2浓度下遮荫使AQY显著提高,正常大气CO2浓度下遮荫则使AQY明显下降。高大气CO2浓度下遮荫使小麦株高、穗长增加,而穗粒数、单株穗粒重、千粒重减小。受光合特性的变化和光强限制,高大气CO2浓度下遮荫使小麦叶片呼吸增强,导致Pn下降,不利于干物质积累和籽粒产量的形成。     

镉胁迫条件下磷肥对结缕草光合特性的影响

采用盆栽试验,研究镉(50 mg·kg-1)胁迫下不同磷肥水平(50、100、150 mg·kg-1)对结缕草生长及光合特性的影响。结果表明,镉胁迫下结缕草的生长和光合特性受到抑制,施加100 mg·kg-1磷肥的结缕草叶长比只受镉胁迫组增加53.33%,根长增加70.5%,叶绿素a+b含量增加42.85%,净光合速率(Pn)增加54.75%,蒸腾速率(Tr)增加94.05%,水分利用效率(WUE)增加45.85%,PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)增加12.84%,且与镉胁迫组差异显著。施加150 mg·kg-1磷肥结缕草叶片的胞间二氧化碳浓度(Ci)、表观光电子传递效率(ETR)比镉胁迫组降低。除气孔导度(Gs)在50 mg·kg-1磷肥处理后显著增加,结缕草叶长、根长、叶绿素含量、Pn、Tr、Fv/Fm、Ci和ETR等指标均随磷肥浓度增加呈现先增加后减少的趋势。通过结缕草生长和光合指标可以看出,施用磷肥可以缓解镉对结缕草的胁迫,施加100 mg·kg-1磷肥效果显著。     

缺磷胁迫下草甘膦对抗草甘膦大豆幼苗光合作用和叶绿素荧光参数的影响1

为探明缺磷胁迫下草甘膦对抗草甘膦大豆（RR1）幼苗叶片光合作用和叶绿素荧光参数的影响,采用溶液培养方法,在大豆长出真叶时进行缺磷胁迫,第二复叶完全展开时进行草甘膦处理,5d后测定各生理指标。结果表明, 相对于正常供磷条件的清水处理,缺磷胁迫下4.98 mL/L草甘膦处理的大豆叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、最大荧光（Fm）、PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ的有效量子产量［Y(Ⅱ)］、PSⅡ非调节性能量耗散的量子产量［Y(NO)］、最大电子传递速率（ETRmax）和半饱和光强（Ik）均呈下降趋势。而气孔限制值（Ls）、叶绿素a（Chl a）、叶绿素b（Chl b）、叶绿素a/b（Chl a/b）、类胡萝卜素（Car）、总叶绿素（Chl）含量和PSⅡ调节性能量耗散的量子产量［Y(NPQ)］均呈升高趋势。说明缺磷胁迫条件下喷施草甘膦显著降低了抗草甘膦大豆的光合速率。缺磷引起的气孔因素可能是导致RR大豆光合速率下降的主要原因,而光合速率的下降导致其PSⅡ反应中心的开放程度降低,活性减弱,参与CO2固定的电子较少,光化学效率较低。     

冬小麦光合特性对CO2浓度与土壤含水量的响应机制

光合作用是衡量植物对环境响应的重要指标,通过光响应曲线拟合量化光合特征,可从生理机制方面揭示出植物在不同生长环境下自身的调节与适应机制。本文利用Li-6400便携式光合仪测定了冬小麦在4种不同处理条件下灌浆期旗叶的光响应曲线,采用直角双曲线模型(RHM)、非直角双曲线模型(NRHM)、直角双曲线修正模型(RHMM)、指数模型(EM)和指数改进模型(MEM)对光响应数据进行拟合,分析了不同CO_2浓度和土壤含水量对冬小麦光合特征的影响。结果表明,直角双曲线修正模型对各处理下冬小麦光响应曲线和光响应曲线参数的拟合值都与实测值较为接近,拟合效果最好;随着CO_2浓度升高,各水分处理下冬小麦表观量子效率(α)、光饱和点(LSP)和最大净光合速率(P_(nmax))增大,光补偿点(LCP)和暗呼吸(R_d)降低,即CO_2浓度升高能有效增加冬小麦的光能转化率和光能利用范围,提高冬小麦的光合能力;随着土壤含水量的降低,冬小麦光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(R_d)升高,但表观量子效率(α)、光饱和点(LSP)和最大净光合速率(Pnmax)降低,即冬小麦虽然能通过提高初始光合效率抵消一部分干旱胁迫的影响,但干旱胁迫仍会降低冬小麦光合能力;此外,CO_2浓度的增加能抵消部分冬小麦因干旱胁迫引起的光合能力降低。     

旱涝交替胁迫条件下粳稻叶片光合特性

为研究分蘖期和拔节期旱涝交替胁迫对粳稻叶片光合特性和产量的影响,于2013年进行盆栽试验,分别在粳稻分蘖期(tillering stage,T)和拔节期(jointing stage,S)设置涝-轻旱(light drought,LD)和涝-重旱(sever drought,HD)共4个旱涝交替胁迫处理,其中分蘖期涝保持水深10 cm,拔节期涝保持水深15 cm,同时以浅水勤灌(CK)为对照,测定叶片净光合速率、气孔导度、潜在水分利用效率和胞间二氧化碳浓度以及最终产量等。结果表明,胁迫结束时,T-HD处理净光合速率极显著低于CK和T-LD处理(P0.01);T-LD和T-HD处理气孔导度和胞间二氧化碳浓度均极显著低于CK(P0.01);S-HD处理净光合速率极显著低于CK(P0.01),且气孔导度比CK低62.73%(P0.01);S-LD和S-HD处理胞间二氧化碳浓度呈升高趋势,且S-LD和S-HD处理潜在水分利用效率均低于CK。复水至10月10日,各处理净光合速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度均显著高于CK(P0.05)。相同光强下,各处理净光合速率低于CK,但光补偿点、光饱和点和暗呼吸速率均高于CK,并且提高了水稻CO_2响应曲线的净光合速率。但各处理最终产量均显著低于CK(P0.05)。研究结果可为分析水稻干物质积累、灌溉水利用效率等提供依据。     

Effects of lead (PaCl2) on photosynthesis and respiration of the bladder wrack,Fucus vesiculosus,in relation to different salinities

The photosynthetic and respiratoric capacity of Fucus vesiculosus grown at three different levels of salinity (4.5, 8 and 20‰) was studied in the presence of different concentrations of lead (5, 10, 15, 20, 25, and 30 mg PbCl₂ L^?1). The studies were performed by using a light-pipette, which has a precisely defined light source of photosynthetic active radiation (PAR, 400–700 nm). The photosynthetic and respiratoric capacity of the algae were measured when exposed to light pulses with increasing irradiance and after 24 hr in seawater with the addition of lead. The results indicate that the photosynthetic capacity of F. visiculosus from 20‰ is more sensitive to lead compared to those from 8 and 4.5‰. The photosynthetic capacity was reduced by 69% at 30 mg PbCl₂ L^?1 compared to the control alga. The photosynthetic capacity of F. vesiculosus from 8 and 4.5‰ was reduced by 38 and 15%. The respiratoric capacity of F. vesiculosus from 20‰ was reduced by 41% at 30 mg PbCl₂ L^?1. However, the respiratoric capacity of the algae from 4.5‰ increased by 55% at the same concentration of PbCl₂. The results indicate that lead showed inhibitory effects on photosynthesis but a stimulatory effect on respiration of F. versiculosus grown at low levels of salinity.

     

缺磷胁迫加重柑橘叶片光合作用的光抑制及叶黄素循环的作用

用营养液培养的方法 ,研究了不同光强和磷水平对温州蜜柑叶片光合作用光抑制的影响。结果表明 ,在缺磷强光条件下 ,叶片的初始荧光Fo、最大荧光Fm、PSⅡ光化学效率 (Fv/Fm)及表观电子传递速率 (ETR)下降 ,叶片非光化学猝灭的慢相 (qNs)和叶温升高。用叶黄素循环的抑制剂DTT处理叶片后 ,Fo升高。这些结果说明 ,缺磷胁迫加重了温州蜜柑叶片光合作用的光抑制 ,叶黄素循环的非辐射能量耗散在保护光合机构免受强光破坏方面起着重要作用。     

黑暗下贮藏温度对西瓜幼苗叶片超微结构及光合特性的影响

为探索贮藏温度影响种苗质量的光合生理机制,以西瓜品种早佳8424嫁接苗为材料(砧木为南瓜品种壮士),研究黑暗条件下25℃和15℃贮藏温度对西瓜幼苗叶片超微结构及其光合特性的影响。结果表明,黑暗贮藏造成叶绿体内片层排列紊乱、片层数量减少,叶绿体内淀粉粒消失;PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均随着黑暗贮藏时间的延长持续降低;贮藏4 d内,Pn、Gs和胞间CO₂浓度(Ci)同步降低,此时是气孔限制造成的Pn降低;贮藏时间延长至6 d,Pn和Gs继续下降,Ci却显著上升,非气孔限制成为Pn降低的主要因素。与15℃黑暗贮藏相比,25℃黑暗贮藏6 d的叶绿体片层结构受损更严重,叶绿体内有较多的嗜锇颗粒,且F_v/F_m、Φ_PSⅡ、Gs和Tr显著低于前者。定植后,从贮藏时间看,黑暗贮藏4 d的幼苗F_v/F_m、Φ_PSⅡ和叶绿体结构在定植后6 d均能恢复至对照(CK)水平,贮藏6 d的幼苗叶绿体结构和Pn则不能完全恢复;从贮藏温度看,25℃黑暗贮藏6 d,F_v/F_m和Φ_PSⅡ在定植后6 d不能恢复;而15℃黑暗贮藏6 d,F_v/F_m和Φ_PSⅡ在定植后6 d均可恢复。两种黑暗贮藏温度导致的幼苗地上部干重降低在定植后6 d均不能恢复到CK水平,但15℃黑暗贮藏显著高于25℃黑暗贮藏。与25℃黑暗贮藏相比,15℃黑暗贮藏的幼苗能够保持较好的叶绿体结构,较高的碳同化水平和PSⅡ光化学活性以及定植后较快的光合性能恢复和物质积累速度。综上,建议西瓜种苗低温黑暗贮藏不宜超过6 d,而常温黑暗贮藏应控制在4 d内。本研究结果为瓜类种苗贮藏及植物对光温胁迫响应的生理机制研究提供了理论参考。     

北部冬麦区主栽品种光合产物贮运特性研究

为解析北部冬麦区小麦品种光合产物积累与转运遗传特性,以近20年内主要推广的7个小麦品种为材料,通过两年两点田间试验,研究不同品种的生长发育生理动态、不同营养器官干物质积累分配、收获指数及籽粒产量。结果表明,收获指数和生物量对产量有显著影响。中麦816和中麦175具有较高产量潜力,分别为4 923.0 kg·hm^-2和4 913.0 kg·hm^-2,主要与其较高的生物学产量和收获指数有关。苗期群体光截获面积、灌浆期光能利用效率对干物质积累有重要影响。研究发现,灌浆期叶绿素含量低、旗叶面积小、光合速率高的品种,干物质积累效率较高,叶片和茎秆中可溶性糖贮积较多,如中麦175。在营养器官干物质分配方面,开花期中麦816和中麦175的各营养器官干物质贮积与其他品种差异较小,但成熟期叶片、茎秆干物质转运效率较高,贮积物残余较少,开花前中麦175和中麦1062贮藏的光合同化物对籽粒贡献最高。通过育种选择可提高光能利用效率和产量潜力,开花前干物质积累量和灌浆期干物质转运效率的选择,可减少成熟期营养器官光合产物残余,从而提高干物质向籽粒的转化效率。本研究进一步明确了新品种选育的目标与方向。     

不同土壤水分下侧柏苗木光合特性和水分利用效率的研究

在黄土半干旱区,采用人工控制土壤水分的方法,使用Li-6400便携式光合作用测定系统,对侧柏苗木净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度及其相应的环境因子进行了测定。结果表明:不同土壤水分状况下侧柏苗木光合速率日变化曲线呈“双峰”型,均有不同程度的“午休”现象,且上午的光合速率明显高于下午;气孔导度受水分和光热胁迫的影响,日变化曲线呈凹型;胞间CO2浓度受空气CO2浓度和气孔导度的双重影响,呈现出早晚高,正午低的日变化进程;水分利用效最高值出现在上午较早的时分,且上午的水分利用效率明显高于下午;随着土壤水分的增加,净光合速率和蒸腾速率升高,而水分利用效率降低。根据Farquhar和Sharkey的观点,造成净光合速率下降的原因既有气孔限制又有非气孔限制因素,上午净光合速率下降的主要是由气孔限制因素造成的,午间和下午光合速率的降低则主要归因于叶肉细胞羧化效率的降低。     

黄土塬区氮磷配施对冬小麦光合作用、产量形成及水分利用的影响

在黄土高塬沟壑区,研究了不同施肥条件对冬小麦各个生育期的叶面积指数、光合作用、干物质积累、产量形成以及水分利用的影响,结果表明:与对照相比,施肥后小麦叶面积指数和光合速率都显著提高,同化作用增强,平均产量提高了47.6%,水分利用效率提高了24.6%。不同的肥料配施对冬小麦的干物质积累、产量以及水分利用效率的影响顺序基本一致,即高氮高磷>高氮低磷>低氮低磷>低氮高磷,但方差分析表明,在这种氮磷配施方案中起作用的主要是氮肥,磷肥的贡献不大,且二者并没有产生明显的交互作用。     

低温对弱光影响甜椒光合作用的胁迫效应

以弱光耐受性不同的甜椒(Capsicumannuum L.)幼苗为材料,研究弱光低温逆境下及其恢复过程中叶片光合特性、PSⅡ光化学活性和吸收光能分配的变化。结果表明,弱光低温及弱光适温处理均导致甜椒净光合速率(Pn)、PSⅡ光化学效率(ФPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)明显下降,PSⅡ光化学反应中心能量(P)显著减少,天线耗散(D),尤其是反应中心能量耗散(Ex)显著增加。弱光低温或弱光适温处理下Pn的下降是非气孔限制的结果,低温降低了植株的弱光耐受性。光温逆境解除后,甜椒光合碳同化的恢复滞后于PSⅡ光化学效率的恢复,并且弱光下不同试材对低温的耐受性有所不同。     

The influence of phosphorus nutrition on growth,chlorophyll formation and 14CO2 fixation of chlorophyllous carrot callus cultures

Freshly isolated carrot root sec. phloem explants were cultured in nutrient solution plus inositol, IAA and kinetin and a varied supply of inorganic phosphorus. ¹⁴CO₂ fixation experiments with the greened cultures were carried out under steady state conditions at the age of 21 days in light and darkness for four minutes. The results show that photosynthetic CO₂ fixation by the Calvin cycle is greatly reduced in phosphorus deficient cultures whereas CO₂ fixation via PEPC is enhanced. Under phosphorus deficiency the export of primary photosynthetates from the chloroplasts seems to be suppressed while the radioactivity of the labelled insoluble fraction, which represents mainly chloroplastic starch after this short time of ¹⁴CO₂ fixation, was increased. The results are discussed with respect to the influence of phosphorus nutrition on photosynthetic CO₂ fixation and PEP carboxylation in carrot tissue cultures.     

谷子黄叶色突变体光合特性研究

为解析谷子黄叶色突变体高光合特性机理,以野生型豫谷1号为对照,分析了谷子全生育期黄叶色突变体ylm-1和ylm-2的光合色素、光合速率、气孔特性、荧光参数、光合关键酶活性和产量性状。结果表明,突变体光合色素含量为野生型豫谷1号的50%~60%,强光下突变体光合速率(Pn)较野生型显著提高,且无明显的“午休睡眠现象”;ylm-1和ylm-2气孔导度(Gs)显著增加。荧光参数结果显示,与野生型相比,突变体的光能利用效率和转化效率明显增加,光合关键酶1,5二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)活性明显降低,而ylm-1和ylm-2磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)和苹果酸酶(NADP-ME)活性分别增加了23.3%、24.4%和12.9%、15.5%。产量相关性状分析表明,突变体单穗质量、穗粒质量及千粒质量较野生型显著增加。本研究结果为谷子高光效及分子标记辅助选择育种提供了重要的理论依据。     

低磷条件下不同磷效率小麦品种及其杂种F1光合碳同化特性研究

以典型的磷低效(L)、吸收高效(H1)和利用高效(H2)的小麦品种及以上述品种为亲本配制的杂种F1-1(L×H1)和F1-2(L×H2)为材料,对上述品种和杂种F1的光合特性及其生理机制进行了研究。结果表明,缺磷条件下,随着叶片生长进程,供试品种和杂种F1旗叶CO2传导参数气孔导度(Gs)、叶肉导度(Gm)和碳酸酐酶(CA)活性;旗叶叶绿素含量(Chl)、光合速率(Pn)、叶绿体无机磷(PI)浓度和Mg2+-ATPase活性、可溶蛋白含量(SP)和RuBPCase活性均不断降低。不同磷效率类型品种相比,旗叶各测定时期上述参数均以L较低,H1和H2较高。与各自亲本相比,F1-1和F1-2各测定时期的光合生理参数多表现出明显的优势。表明磷高效小麦品种(H1和H2)以及杂种叶片光合碳同化特性的相对提高,是由于其光合器官捕获光能的能力较强、光合作用气孔限制和非气孔限制的程度较低和暗反应速率较高综合作用的结果。其中,磷高效品种及杂种F1叶绿体Pi供应量的增多,在维持光合器官的结构和功能中可能具有重要作用。研究还表明,供试不同磷高效小麦品种之间(吸收高效H1和利用高效H2)尽管在磷的吸收和利用特征上表现明显不同,但在叶片的光合碳同化特性及其内在生理机制上表现相似,表明控制小麦磷素吸收与利用的遗传基因位点可能与控制光合器官结构与功能的遗传位点不存在紧密连锁。在低磷胁迫条件下,充分利用杂种F1在光合碳同化特性上的杂种优势,对于改善小麦对磷素的吸收和利用以及促进子粒产量的增加具有潜在的应用价值。