不同辣椒品種的光合特性研究

青椒是科的一種重要的水果。原產(chǎn)中南美洲,在熱帶和亞熱帶為多年生或小灌木,在溫帶則為一年生草本植物,辣椒作為一種經(jīng)濟(jì)作物現(xiàn)已被廣泛種植(陳慶華,2008)。農(nóng)作物的產(chǎn)量從根本上來說是依賴于植物進(jìn)行光合作用的能力。因此,作物生產(chǎn)的目的就是最大限度地增加光合作用(Stoskopf,1991).作物的產(chǎn)量基本上取決于它們光合系統(tǒng)的大小和效率(Gardneretal.,2005)。相關(guān)研究表明,辣椒產(chǎn)量的增加與植株凈光合速率增加,光補(bǔ)償點(diǎn)下降,夜間呼吸速率降低有關(guān)(眭曉蕾等,1999)。鄒學(xué)校等研究表明,葉長和側(cè)枝數(shù)對凈光合速率的直接作用較大,葉柄長、葉寬和第一花節(jié)位次之,其它植株性狀的直接作用相對較弱(鄒學(xué)校等,2006)。因此,本文選取生長特性差異較大的兩個辣椒品種Onza和Cajamarca,探討它們的光合作用是否存在差異,為辣椒品種的選育提供科學(xué)依據(jù)。1材料和方法1.1種子催芽苗的放養(yǎng)Onza(生長旺盛)和Cajamarca(長勢不良)兩個辣椒品種的種子均購買自美國TheChilePepperInstitute。兩個品種的種子采用45℃溫水浸泡12h催芽后,于裝有營養(yǎng)土的育苗穴盤內(nèi)萌發(fā),待幼苗長至約10確cm高時,移栽到貴陽市扎佐鎮(zhèn)溫室基地。辣椒種苗生長開花時進(jìn)行光合特性指標(biāo)測定。1.2葉片光合指標(biāo)的測定在活體條件下,采用LIue001￣6400(LIue001￣COR,Inc,USA)便攜式光合測定系統(tǒng),選擇晴天進(jìn)行測定,測定時間從9:30到17:30,每隔2h測定一次,每個品種每次測定3株植株,每株植株測定3片不同葉片,取平均值。1.3葉片光合檢驗(yàn)用LIue001￣6400便攜式光合作用系統(tǒng)測定葉片的凈光合速率(Pn)。測定光強(qiáng)依次從1500、1200、1000、800、600、400、200、100、80、50、20、0(光強(qiáng)單位為μmol·m-2·s-1)。測定前,將辣椒葉片在1500μmol·m-2·s-1光強(qiáng)下活化60min,測定時葉溫設(shè)為25℃,CO2濃度為400μmol·mol-1。每次測定植株頂部倒數(shù)第3片功能葉,每個品種重復(fù)3次。用光合助手軟件(PhotosynAssistant,V1.1,DundeeScientific,UK)擬合(Rothsteinetal.,2001;常瑋等,2007),根據(jù)PrioulandChatier(1977)方程計(jì)算出最大凈光合速率(Pmax)、光飽和點(diǎn)(LSP)、光補(bǔ)償點(diǎn)(LCP)及表觀量子效率(AQY)。1.3統(tǒng)計(jì)分析所有數(shù)據(jù)均采用SPSS、Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2結(jié)果2.1光合有效輻射的影響不同辣椒品種的光響應(yīng)曲線表現(xiàn)出不同,在0～1500μmol·m-2·s-1內(nèi)時,Onza品種隨著光合有效輻射的增加,凈光合速率增大,當(dāng)光合有效輻射為1500μmol·m-2·s-1時,凈光合速率為11.45μmolCO2·m-2·s-1,而Cajamarca品種隨著光合有效輻射的增大,凈光合速率先增大后逐漸降低,在光合有效輻射為600μmol·m-2·s-1時,凈光合速率達(dá)到最大值(1.18μmolCO2·m-2·s-1)。2個品種的光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)存在較大差異,Cajamarca的光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)分別為686.541±212.632、227.848±7.931μmol·m-2·s-1;Onza的光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)分別為1838.77±912.073、72.951±4.419μmol·m-2·s-1。表觀量子效率表現(xiàn)為Onza高于Cajamarca,而同化速率相差不明顯。Amax:大氣二氧化碳濃度下光飽和同化速率(μmol·m-2·s-1);AQE:表觀量子效率(molCO2·mol-1·photons);LSP:光飽和點(diǎn)(μmol·m-2·s-1);LCP:光補(bǔ)償點(diǎn)(μmol·m-2·s-1)。2.2生物凈光合速率Onza和Cajamarca凈光合速率具有相同的變化趨勢,2個物種的變化趨勢具有一個最大峰,峰值出現(xiàn)的時間為上午11:30,凈光合速率分別為8.86和7.22μmolCO2·m-2·s-1;其后,凈光合速率逐漸降低。2.3氣孔導(dǎo)度范圍如圖3所示,Onza和Cajamarca氣孔導(dǎo)度出現(xiàn)的峰值時間不同,分別為上午9:30和11:30,2個品種的氣孔導(dǎo)度范圍分別在0.05～0.21molH2O·m-2·s-1和0.025～0.18molH2O·m-2·s-1之間。2.4molc2mol-1的變化如圖4所示,Onza和Cajamarca2個品種胞間CO2濃度變化趨勢相反。Onza在9:30時為296.85μmolCO2·mol-1,之后下降,到11:30時,達(dá)最低值206.88μmolCO2·mol-1,然后上升。到17:30時上升到最大值437.5μmolCO2·mol-1;Cajamarca品種11:30時達(dá)最大值298.16μmolCO2·mol-1之后逐漸下降,17:30達(dá)最低-4.45μmolCO2·mol-1。2.5騰速率的變化規(guī)律如圖5所示,Onza和Cajamarca2個品種蒸騰速率的變化趨勢與凈光合速率的變化趨勢一致,均在11:30達(dá)最大值,分別為2.72mmolH2O·m-2·s-1和3.11mmolH2O·m-2·s-1。3光合速率與氣孔導(dǎo)度的關(guān)系本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Onza和Cajamarca的光合特性差異極大。2個品種的光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)存在較大差異,Onza的光飽和點(diǎn)高于Cajamarca,且在相同光照強(qiáng)度下Onza的凈光合速率高于Cajamarca,而Onza的光補(bǔ)償點(diǎn)低于Cajamarca(圖1、表1)。表明Onza的光合能力強(qiáng)于Cajamarca,從而積累了干物質(zhì),有利于植物生長(陳銀華,1998)。植物的生長是依靠植物的光合作用制造有機(jī)物來實(shí)現(xiàn)的,很大程度上反映了植物的生存能力和競爭能力。影響綠色植物光合作用的因素包括內(nèi)部因素(品種特性、葉齡、葉綠色、葉面積指數(shù)等)和外界因素(光照、水分、溫度、二氧化碳體積分?jǐn)?shù)),光合作用受氣孔因素和非氣孔因素的影響,氣孔導(dǎo)度是衡量氣孔因素的重要指標(biāo)(劉玉華,賈志寬,史紀(jì)安等,2006)。實(shí)驗(yàn)表明,Onza和Cajamarca的最大氣孔導(dǎo)度分別為0.025、0.21molH2O·m-2·s-1(圖3),說明Cajamarca氣孔阻力較大,限制光合作用的進(jìn)行。影響植物蒸騰作用的因素有內(nèi)部因素和外部因素,內(nèi)部因素包括氣孔頻度、氣孔大小、氣孔開度等,外部因素包括光照、溫度、大氣濕度、大氣風(fēng)速等(陳永金等,2004)。2個辣椒品種的蒸騰速率變化相似(圖5),表明水分對光合產(chǎn)物的影響不明顯。胞間CO2濃度是影響光合速率的一個重要參數(shù),相關(guān)研究表明,引起葉片光合速率降低的植物自身因素不外乎氣孔的部分關(guān)閉引起的氣孔限制和葉肉細(xì)胞活性下降引起的非氣孔限制兩類,前者使胞間CO2濃度降低,后者使胞間CO2濃度升