三个品种假连翘光合特性的比较

三个品种假连翘光合特性的比较摘要：对假连翘3个不同品种黄叶假连翘(Durantarepenscv.GoldenLeaves)、花叶假连翘（Durantarepenscv.variegata）和假连翘（DurantarepensLinn.）的光合日变化进行了初步研究，并测定了叶绿素a、b及可溶性糖含量.结果表明，3三种假连翘净光合速率均呈单峰曲线.假连翘和花叶假连翘的净光合速率均高于黄叶假连翘，可能与黄叶假连翘的叶绿素和类胡萝卜素比值较低有关，故其叶呈黄色.黄叶假连翘的可溶性糖含量最高，其次是花叶假连翘，故黄叶假连翘常作为园林绿篱.关键词：黄叶假连翘、花叶假连翘、假连翘、光合特性、可溶性糖含量假连翘是马鞭草科(Verbenaceae)假连翘属(DurantaL.)植物，生长旺盛、花期长、花量多，具有较高的观赏价值和良好的生态效应，是重要的城市绿化植物.光合作用是植物生长发育的基础，是植物最重要的生理过程，受到遗传特性和环境因素的相互影响[1].通过对假连翘不同品种的光合日变化与蒸腾效率之间、可溶性糖含量与抗逆性之间的关系进行研究，可为假连翘苗木生产、树种选择、栽培管理、绿化配置等提供依据与指导.1材料与方法1.1材料黄叶假连翘(Durantarepenscv.GoldenLeaves)、花叶假连翘（Durantarepenscv.variegata）、假连翘（DurantarepensLinn.）.3个假连翘品种为华南师范大学校园内绿化树种.1.2主要仪器YanxinCB-1101便携式光合测定仪、AM-300手持式叶面积仪、VIS-723N分光光度计1.3方法1.3.1光合日变化测定选择在1月中旬2个晴天，从9:00至17:00，每隔2h测定一次.取3种假连翘品种的叶位相同、发育成熟的叶片，用YaxinCB-1101便携式光合测定仪分别测定，净光合速率（Pn）、胞间CO2浓度（COint）、蒸腾速率（E）等指标，每品种每叶3次重复，取平均值.1.3.2叶绿素a、b含量的测定取新鲜叶片各0.5g，剪碎，加入10mL95%乙醇研磨成匀浆，黑暗处放置24h，过滤后用VIS-723N分光光度计分别在649nm，665nm波长测定A值，再根据朗伯-比尔定律[2]计算出3种材料叶片的叶绿素a、b含量.每处理3次重复.1.3.3可溶性糖含量的测定取叶片各0.5g，剪碎研磨至匀浆，加入约10ml80%酒精，80℃水浴30min，冷却、过滤定容至25ml.用浓度200μg/ml葡萄糖标准液制作标准曲线后，各吸取0.2ml提取液和0.8ml蒸馏水，混合，加入5ml蒽酮，混匀，沸水浴10min，分别测定625nm处的A值，从标准曲线上得到提取液中糖浓度，再计算糖含量.2实验结果2.1光合特性的日变化2.1.1净光合速率的日变化3种假连翘的净光合速率见图1，从中可看出，3中假连翘叶片的净光合速率日变化曲线基本呈单峰型，无光合“午休”现象[3].3个品种的净光合速率起伏波动均较明显，其中黄叶假连翘与假连翘在13:00处净光合速率出现峰值，而花叶假连翘在15:00处出现峰值.假连翘和花叶假连翘的净光合速率均高于黄叶假连翘，可能与黄叶假连翘的叶绿素和类胡萝卜素比值较低有关，类胡萝卜素占主导地位，故黄叶假连翘的叶子呈黄色.2.1.2有效光合辐射与气温日变化图2，花叶假连翘和假连翘的有效光合辐射强度的变化幅度很明显，且均在中午13:00时有效光合辐射强度达到最高点，分别为1317μmol•m-2•s-1、1121μmol•m-2•s-1.而黄叶假连翘的有效光合辐射强度相对较低，因为其周围有高达的乔木遮挡阳光所致，因此使得黄叶假连翘的净光合速率较低.图3,花叶假连翘和假连翘周围的大气温度相一致，故它们的净光合速率也基本一致，但在15:00时，假连翘的净光合速率突然下降，与花叶假连翘的Pn值相差2μmol•m-2•s-1.可能与其他影响植物光合作用的环境因素有关.在9:00~11:00时，气温均在15℃左右，此时黄叶假连翘的净光合速率是一天中最低的，说明了黄叶假连翘的光合作用对温度较敏感，可能是温度直接影响了有光光合作用酶的活性.图1两种品种净光合速率的日变化规律图2光合有效辐射的日变化规律图3气温的日变化规律2.1.3蒸腾速率的日变化图4，假连翘和黄叶假连翘的蒸腾速率在中午时段出现峰值，这与净光合速率的单峰型在中午时段一直未呈现下降趋势情况相似，说明蒸腾速率日变化与净光合速率存在一致性[4-5].但是黄叶假连翘在13:00时蒸腾速率比假连翘快很多，说明了黄叶假连翘一天中此时的代谢强，此时气温在25℃左右，可能与气温增强了代谢酶的活性有关.从图中可明显得看出，花叶假连翘在13:00时的蒸腾速率大大地下降，而花叶假连翘的净光合速率曲线是单峰型，在13:00处无“午休”现象，说明了蒸腾速率下降不是叶片气孔关闭所致，原因是在测量时，花叶假连翘被浇水了，其周围的空气相对湿度增大了，叶内外蒸汽压差就变小，于是蒸腾变慢.图4蒸腾速率日变化规律2.1.4水分利用效率的日变化水分利用效率是植物耐旱性的重要指标，也可根据植物的水分利用效率的情况来调节给水的量，以达到节水效果.在理论上，当达到一定光照强度以后植物净光合速率提高，植物的水分利用效率也随之增加，但黄叶假连翘和假连翘在中午时光照最强时水分利用效率却减少了（图5），由于此时这两品种的蒸腾速率加快所致的.花叶假连翘在13：00处水分利用效率达到最大值，最主要的原因是蒸腾速率大大地变慢了.此次的水分利用效率测量值不能说明3个品种假连翘的耐寒性，还有待进一步的研究.图5水分利用率日变化规律2.1.5胞间CO2浓度的日变化经过夜间富集，大气中CO2浓度较高[6].三个假连翘品种胞间CO2浓度在9:00较高，也可能与早上大气中CO2浓度较高有关.随着净光合速率的提高，3品种的胞间CO2浓度下降，可能是由于高的光合速率消耗了太多的CO2.花叶假连翘和假连翘在12:00左右胞间CO2浓度最低.而黄叶假连翘在13:00处最低，可能是黄叶假连翘在13:00处净光合速率最高有关（图1）.图6胞间CO2浓度的日变化规律2.2叶绿素a、b和可溶性糖含量的测定从下面的叶绿素条形图可知，花叶假连翘和假连翘的叶绿素a：叶绿素b为3:1.黄叶假连翘的叶绿素a：叶绿素b接近4:1，而其叶子却呈现黄色，可能是类胡萝卜素的含量较高.3个品种的叶绿素含量为：假连翘花叶假连翘黄叶假连翘.故假连翘叶片颜色最绿.花叶假连翘的叶绿素含量比假连翘低的原因是，花叶假连翘叶缘呈黄白色，无叶绿素.叶片的叶绿素含量与植物的光合作用能力紧密相关，因为叶绿素含量的增加可以提高用于吸收光能的捕光色素蛋白的相对含量，从而提高光能利用率[7].故假连翘的净光合速率是最高的（图1）.图7三个品种叶片鲜重时的叶绿素含量可溶性糖不仅是高等植物的主要光合产物，而且是碳水化合物代谢和暂时贮藏的主要形式，所以在植物代谢中占有重要位置。从下图中可知，黄叶假连翘的可溶性糖含量最高，其次是花叶假连翘.可溶性糖含量与植物的抗逆性有一定的联系，所以黄叶假连翘常作为园林绿篱.图8三个品种叶片鲜重时的可溶性糖含量3讨论光合作用是植物十分复杂的生理过程，叶片光合速率与遗传和环境因子密切相关.光合有效辐射是植物光合作用能量的最终来源，是影响光合作用生态生理因子的最根本因素[8].本试验表明，在晴朗、温暖、水分供应充足的条件下，随着低光照下光强的增加，3种假连翘的净光合速率加大、蒸腾速率加强、胞间CO2浓度下降.除了植株受特殊环境因素影响之外（如：花叶假连翘因受空气相对湿度的影响而在13:00处蒸腾速率显著下降），假连翘植株都符合上述光合日变化规律.这与梁红柱等人[9]的研究一致.三品种假连翘的净光合速率日变化明显，说明了受有效光合辐射强度的影响较大.三品种都是阳性植物，对阳光的要求比较大，故栽植时，三品种植株都应种植在阳光充足的地方.花叶假连翘和假连翘的净光合速率和胞间CO2浓度的日变化规律一致，可能与它们两者的叶绿素a含量和叶绿素b含量的比值都接近3:1有关.叶绿素是光合作用中重要的光能吸收色素，因此它们的光合能力相当.可溶性糖含量与植物的抗逆性有关.黄叶假连翘的可溶性糖含量最高，表明其抗逆性最强、物质积累能力强、生长迅速、叶色金黄，是较优的城市绿化树种.参考文献：[1]陈丽云,余倩花.3个榕树品种的光合特性.仲恺农业工程学报,22(4):09-13,2009.[2]李娘辉.植物生理学模块实验指导.科学出版社,2009.[3]陶汉之.茶树光合日变化的研究[J].作物学报,1991,17(6):444-452.[4]张喜焕,陈翠果,李永进.4种观赏树木光合特性研究[J].安徽农业科学,2007,35(23):7168,7185.[5]侯小改.4个牡丹品种光合特性的比较研究[J].河南农业大学学报,2007,41(5):527-530.[6]叶子飘,于强.一个光合作用光响应新模型与传统模型的比较[J].沈阳农业大学学报,2007,38(6):771-775.[7]王松,蔡艳.飞光照条件对高山杜鹃光合生理特性的影响[J].西北植物学报,2012,32(10):2095-2101.[8]宋建民,田纪春,赵世杰等.中午强光胁迫下高蛋白小麦旗叶的光合特性[J].植物生理学报,1999,25(3):209-213.[9]梁红柱,窦德泉,冯玉龙等.热带雨林下砂仁叶片光合作用和叶绿素荧光参数在雾凉季和雨季的日变化[J].生态学报,2004,24(7):1421-1429.