鎂對(duì)溫室黃瓜光合特性的影響

1、中國(guó)蔬菜2009(6 :36-40CH I N A VEGET ABLES 收稿日期:2008209225; 接受日期:2008211211基金項(xiàng)目:國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目(2001AA24701 , 重慶市自然科學(xué)基金項(xiàng)目(CSTC2007BB1354 作者簡(jiǎn)介:謝小玉, 副教授, 博士, 主要從事設(shè)施蔬菜栽培教學(xué)與研究工作, E 2mail:xiexy80091631com鎂對(duì)溫室黃瓜光合特性的影響謝小玉劉海濤程志偉(西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院, 重慶400716摘要:。結(jié)果表明, 多鎂脅迫增加了黃瓜葉片葉綠素a 、葉綠素b , , 缺鎂脅迫使黃瓜葉片葉綠素a 、葉綠素b 、胡蘿卜素含量均

2、極顯著降低a /b最高; 缺鎂脅迫下黃瓜葉片凈光合速率(Pn 、氣孔導(dǎo)度(Gs Tr , 而多鎂脅迫下Pn 和Tr 呈雙峰曲線; 多鎂和缺鎂脅迫的胞間CO 2濃度(Gs 呈近似倒拋物線型; 多鎂和適鎂處理葉片的光飽和點(diǎn)、CO 2飽和點(diǎn)以及表觀量子效率和羧化效率都大于缺鎂處理。缺鎂脅迫下黃瓜光合作用主要是受非氣孔限制, 而多鎂脅迫下氣孔因素和非氣孔因素二者兼具。關(guān)鍵詞:黃瓜; 鎂脅迫; 光合特性中圖分類號(hào):S64212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):100026346(2009 0620036205Effects of M agnesi um Stress on Photosyn thetic Cha

3、racter of Cucum ber i n GreenhouseX I E Xiao 2yu, L I U Hai 2tao, CHENG Zhi 2wei(College of A g rono m y and B io 2technology, S outhw est U niversity, Chongqing 400716, China Abstract:The effects of m agnesium stress on p hotosynthetic character of cucum ber were studied in greenhouse and under soi

4、lless condition . The results showed that the contents of chl orophyll a, chl oro 2phyll b were inecreased, and carotenoids conten t decreased underM g 2excessive, the contents of chl oro 2phyll a, chlorophyll b and carotenoids were extrem ly significantly decreased under M g 2deficiency . N et p ho

5、tosynthesis rate (Pn , stom ata conductance (Gs and transp irati on rate (Tr changed in one 2peak curve under M g 2deficiency, Pn and Tr changed in double peak curve under M g 2excessive . C i under M g 2excessive and M g 2deficiency, Gs under M g 2excessive changed in inverted parabolic curve in da

6、yti m e . L igh t saturati on point, CO 2saturati on point, apparent quantum yield and carboxylation effi 2ciency under M g 2excessive and M g 2op ti m um are h igher than M g 2deficiency . The m ain li m iting fact or of p hotosynthesis of cucum ber seedling is non 2stom ata factors underM g 2defic

7、iency . They were both stom ata and non 2st om ata factors under M g 2excessive .Key words:Cucumber; M agnesiu m stress; Photosynthetic character植物的第四大必需元素鎂在植物的光合作用中有著十分重要的地位, 植物一旦缺鎂, 勢(shì)必對(duì)整個(gè)生理代謝過(guò)程造成很大影響, 進(jìn)而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育。黃瓜是溫室栽培的重要蔬菜之一。近幾年, 溫室黃瓜尤其是長(zhǎng)季節(jié)栽培的黃瓜常出現(xiàn)缺鎂癥狀, 鎂脅迫降低了黃瓜的單株產(chǎn)量、 2009(6謝小玉等:鎂對(duì)溫室黃瓜光合特性的影響單位

8、面積產(chǎn)量和單株瓜數(shù)1。為探討鎂脅迫對(duì)溫室黃瓜的影響機(jī)制, 本試驗(yàn)采用無(wú)土栽培, 研究了不同鎂離子濃度對(duì)溫室黃瓜開(kāi)花結(jié)果期光合特性的影響, 以期為溫室黃瓜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供參考。1材料與方法111試驗(yàn)材料選用津優(yōu)1號(hào)黃瓜品種, 于2006年12月7, 育苗基質(zhì)為膨化珍珠巖(用自來(lái)水浸泡48h, 沖洗1h, 下同 , (養(yǎng)液配方 。2007年1月15, 定植基質(zhì)同樣為膨化珍珠巖。采用槽式栽培(栽培槽長(zhǎng)1840cm , 每槽定植2行, 行距40cm , 株距30cm 。個(gè)水平, 濃度分別為215、510、0mol L -1(Na 2S O 4調(diào)節(jié)S O 2-4 :鰲合鐵1184g L -1, Ca (

9、NO 3 294163g L -1, K NO 37018g L-1, NH 4H 2P O 46L-1。微量元素:M nS O 4H 2O 115mg L-1, HBO 33m g L-1, ZnS O 47H 2O 0115m g L -1, CuS O 40103mg L -1, Na 2MoO 42H 2O 01015mg L-1。每處理3次重復(fù), 共9個(gè)小區(qū), 每小區(qū)定植30株。幼苗期每2d 澆營(yíng)養(yǎng)液0125L 株-1, 開(kāi)花結(jié)果期每2d 澆營(yíng)養(yǎng)液015L 株-1, 每隔10d 澆1次清水洗鹽。112測(cè)定方法在開(kāi)花結(jié)果盛期的晴天選取生長(zhǎng)一致且受光方向相同的植株上部第4片葉, 于9:0

10、018:00用美國(guó)產(chǎn)L I -6400便攜式光合儀測(cè)定凈光合速率(Pn 、氣孔導(dǎo)度(Gs 、胞間CO 2濃度(C i 、蒸騰速率(Tr , 每隔1h 測(cè)1次, 連續(xù)測(cè)4d 。測(cè)定時(shí)使用開(kāi)放氣路, CO 2濃度(390±10 mol mol -1, 葉室溫度(28±1 , 相對(duì)濕度60%±10%, 采用標(biāo)準(zhǔn)葉室、自然光照。在開(kāi)花結(jié)果盛期的晴天上午于9:0011:00測(cè)定光合光強(qiáng)響應(yīng)和光合CO 2響應(yīng)。光合光強(qiáng)響應(yīng)測(cè)定時(shí)用緩沖瓶控制CO 2濃度360380mol mol -1, 用光合儀控制溫度(28±1 , 光合有效輻射(PAR 梯度為0、50、100、1

11、50、200、300、400、600、800、1000、1200、1400mol m -2s -1。光合CO 2響應(yīng)測(cè)定時(shí)用紅藍(lán)光源、光照強(qiáng)度1200mol m -2s -1, 溫度(28±1 , 外接鋼瓶供應(yīng)CO 2, 濃度梯度設(shè)定為0、50、100、150、200、300、400、600、800、1000、1200、1400mol mol -1。光響應(yīng)曲線、CO 2響應(yīng)曲線、光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)、CO 2飽和點(diǎn)和CO 2補(bǔ)償點(diǎn)、表觀量子效率(AQY 、羧化效率等的計(jì)算按照劉厚誠(chéng)等2的方法。取測(cè)定過(guò)光合速率的葉片, 用浸提法測(cè)定光合色素含量3。113數(shù)據(jù)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS 統(tǒng)計(jì)軟

12、件以Duncan s 新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。2結(jié)果與分析211鎂脅迫對(duì)溫室黃瓜葉片光合色素的影響從表1可以看出, 開(kāi)花結(jié)果盛期鎂對(duì)溫室黃瓜葉片光合色素的影響顯著, 多鎂脅迫使葉片葉綠素a 、葉綠素b 含量顯著或極顯著增加, 類胡蘿卜素含量極顯著降低; 缺鎂脅迫使葉片葉綠素a 、葉綠素b 、類胡蘿卜素含量均極顯著降低, 但缺鎂處理的葉綠素a /b最高。表明缺鎂脅迫下不利于葉綠素b 合成, 葉綠素b 是PS 捕光色素的重要組成成分, 它的減少不利于捕獲光能。73 中國(guó)蔬菜CH I N A VEGET ABLES2009年3月(下表1鎂脅迫對(duì)溫室黃瓜葉片光合色素的影響處理葉綠素amg g -1(F

13、 W 葉綠素bmg g -1(F W 類胡蘿卜素mg g -1(F W 葉綠素a +bmg g -1(F W 葉綠素a /b適鎂(CK 21159±01054bB 01539±01017bA 01421±01043aA 21698±01114bB 41005±01123a 多鎂21259±01128aA 01548±01112aA 01363±01056bB 21807±01035aA 41125±01216a 缺鎂11746±01207cC01406±01107cB0135

14、3±01112bB21152±01049cC41301±01168a注:表中同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(=0105 , 不同大寫字母表示差異極顯著(=0101 , 下表同。212鎂脅迫下溫室黃瓜開(kāi)花結(jié)果盛期葉片光合速率2變化圖1-a 表明, 適鎂(對(duì)照 (Pn 的日變化均呈單峰曲線, 而多鎂處理的Pn Pn 最高, 多鎂處理的次之, 缺鎂處理的最低。Pn 、適鎂、多鎂處理的峰值出現(xiàn)的時(shí)間分別為10:00、11:(Gs 的日變化呈單峰曲線, 缺鎂處理的峰值較適鎂處理降低16119%; Gs 日變化呈近似倒拋物線型(圖1-b 。由圖1-c 可看出, 適鎂、多鎂

15、、缺鎂3種處理的葉片胞間CO 2濃度(C i 日變化均呈倒拋物線型。9:0012:00逐漸降低, 15:0018:00快速上升, 12:0015:00基本保持在250280mol mol -1之間, 各處理間差異不大。溫室黃瓜葉片蒸騰速率(Tr 的日變化與Pn 相似。多鎂、缺鎂處理的峰值分別比適鎂處理低23182%、13135%(圖1-d 。 圖1不同鎂濃度下溫室黃瓜葉片光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO 2濃度、蒸騰速率的日變化83 2009(6 謝小玉等:鎂對(duì)溫室黃瓜光合特性的影響213鎂脅迫下溫室黃瓜葉片光合光強(qiáng)、光合CO 2響應(yīng)葉片Pn 對(duì)光強(qiáng)和CO 2的響應(yīng)如圖2所示。在較低的光合有效輻射

16、(PAR 和CO 2濃度條件下, 不同處理的Pn 差異很小, 但是隨著PAR 和CO 2濃度的增加, 不同處理間的差異增大。在PAR 0200mol m-2s -1和CO 2濃度0200mol mol -1的范圍內(nèi), Pn 與PAR 、Pn 與CO 2濃度存在線性關(guān)系。在P AR 3001400mol m -2s -1和CO 2濃度3001400mol mol -1, 適鎂和多鎂處理的葉片Pn 隨PAR 和CO 2濃度的增加緩慢增大。PAR 1000-s -1和CO 2800mol mol -1以上時(shí), 缺鎂處理的黃瓜葉片Pn隨PAR CO 2(圖2 。 圖2不同鎂濃度下溫室黃瓜葉片凈光合速率

17、對(duì)光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度的響應(yīng)進(jìn)一步分析可以看出(表2 , 溫室黃瓜葉片光飽和點(diǎn)、CO 2飽和點(diǎn)、表觀量子效率和羧化效率都表現(xiàn)出缺鎂處理的最低, 而光補(bǔ)償點(diǎn)和CO 2補(bǔ)償點(diǎn)都表現(xiàn)出缺鎂處理的最高。說(shuō)明溫室黃瓜根際環(huán)境缺鎂, 影響葉肉細(xì)胞對(duì)CO 2的親合能力, 同時(shí)光合器官對(duì)光能的捕獲和有效利用也顯著受到影響。表2鎂對(duì)溫室黃瓜葉片光飽和點(diǎn)、光補(bǔ)償點(diǎn)、CO 2飽和點(diǎn)、CO 2補(bǔ)償點(diǎn)、表觀量子效率和羧化效率的影響處理光飽和點(diǎn)mol m-2s-1光補(bǔ)償點(diǎn)mol m-2s-1CO 2飽和點(diǎn)mol mol-1CO 2補(bǔ)償點(diǎn)mol mol-1表觀量子效率mol mol-1羧化效率mol m -2s -1適鎂

18、(CK 91010bA 53108bB 76215bB 14186bA 010703bA 010734aA 多鎂95215aA 50151cB 79010aA 12158cB 010749aA 010748aA 缺鎂82715cB58155aA75715bB17191aA010565cB010668bB3結(jié)論與討論缺鎂會(huì)導(dǎo)致黃瓜葉片的光合速率和光合關(guān)鍵酶的活性下降4。本試驗(yàn)結(jié)果表明, 鎂脅迫影響溫室黃瓜開(kāi)花結(jié)果期葉片的光合日變化、光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)、CO 2飽和點(diǎn)和CO 2補(bǔ)償點(diǎn)、表觀量子效率和羧化效率。缺鎂處理的溫室黃瓜葉片Pn 日變化呈單峰曲線, 且峰值提早出現(xiàn), 從而減少光合產(chǎn)物的積累,

19、 使植株生長(zhǎng)量減少, 產(chǎn)量降低5。而多鎂處理的黃瓜葉片Pn 日變化呈近似雙峰曲線, 黃瓜葉片出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象?？赡苁且?yàn)橹仓旮H鎂離子濃度高而導(dǎo)致黃瓜對(duì)鉀、鈉離子的吸收不足, 而鉀、鈉離子能促進(jìn)氣孔的開(kāi)放6, 增大氣孔導(dǎo)度。氣孔導(dǎo)度降低不利于CO 2的補(bǔ)充和H 2O 進(jìn)入葉片組織, 從而不利于光合作用的進(jìn)行。通常影響植物光合作用的因素可分為氣孔因素和非氣孔因素兩類。Farquhar 等7認(rèn)為, 當(dāng)氣孔導(dǎo)度與胞間CO 2濃度同時(shí)下降時(shí), Pn 下降主要是由氣孔限制引起的。如果Pn 的降低伴隨著胞93 中國(guó)蔬菜CH I N A VEGET ABLES 2009年3月(下間CO 2濃度升高, 光合作用的主要限制因素則是非氣孔因素。本試驗(yàn)結(jié)果表明, 缺鎂處理的溫室黃瓜葉片Pn 與胞間CO 2濃度變化趨勢(shì)相反; 多鎂處理的溫室黃瓜葉片上午9:0012:00氣孔導(dǎo)度與胞間CO 2濃度的變化趨勢(shì)一致, 下午12:0018:00Pn 與胞間CO 2濃度變化趨勢(shì)相反, 表明缺鎂時(shí)溫室黃瓜葉片光合作用的主要限制因素是非氣孔因素, 而多鎂時(shí)則是氣孔因素