8個玉蘭種質(zhì)的光合特性研究

劉雪燕　申亞梅　朱栩梁等

摘要：測定了浙江省與河南省的芙蓉（Manolia×soulangeana ‘Furong）、紅運（M.×soulangeana ‘Red Lucky）等8個品種的光合特性。結(jié)果表明，8個品種葉片生長過程中凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）均逐漸增加，最后趨于穩(wěn)定，并且不同生長期間各個品種間多差異極顯著（P<0.01）；紅運與旱蓮光合日變化比較結(jié)果顯示，二者Pn、Tr、Gs差異不顯著（P>0.05），但WUE差異顯著，說明北方區(qū)域品種耐旱性高于南方區(qū)域品種。

關(guān)鍵詞：木蘭屬；光合特性；水分利用率；耐旱性

中圖分類號： S685.150.1 文獻標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）07-0179-03

收稿日期：2013-09-24

基金項目：浙江省重點創(chuàng)新團隊花卉產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團隊子項目（編號：2009R0034）；浙江省“十二五”規(guī)劃花卉育種專項（編號：2012C12909-4）；浙江省科技廳面上項目（編號：2008C32019）。

作者簡介：劉雪燕（1988—），女，河南焦作人，碩士研究生，研究方向為園林植物育種及應(yīng)用。E-mail：289645945@qq.com。

通信作者：申亞梅，博士，副教授，主要從事園林植物育種及應(yīng)用方面的研究。Tel：（0571）63748611；E-mail：sssyyymmm@126.com。光合作用直接影響植物生長、發(fā)育、生殖、生存競爭、環(huán)境適應(yīng)及進化，而葉片的光合速率與其葉綠素含量、厚度、成熟度、葉面積指數(shù)等密切相關(guān)，同時也受光照強度、氣溫、空氣相對濕度、土壤含水量等外界因子影響。不同植物在生長過程中進行光合作用的能力不同，同一植物不同生長時期的光能利用率也不同，一般以營養(yǎng)生長期為最強，葉面積指數(shù)越大其光合量越大，且與葉綠素含量成正比。如白玉蘭在生長旺盛期的光能利用率高于末期[1]。本研究選擇了所收集資源中的8個種質(zhì)作為研究對象，分別是源自浙江省的芙蓉（M.×soulangeana ‘Furong）、紅運（M.×soulangeana ‘Red Lucky）、長花（M. ‘Chameleon）、常春（M.×soulangeana ‘Semperflores），源自河南省的旱蓮（M.campbellii ‘Hanlian）、舞鋼（M. wugangensis）、腋花（M. axilliflora）、玉燈（M. denudata ‘Lamp）。這8個種質(zhì)被廣泛應(yīng)用于園林綠化，常用作行道樹、孤植樹、庭院樹等。本研究通過測定其葉片生長季光合速率，揭示木蘭屬植物的光合能力與環(huán)境適應(yīng)能力，為木蘭屬植物優(yōu)異種質(zhì)的篩選、異地栽培及推廣應(yīng)用提供參考。

1材料與方法

1.1試驗地概況

本試驗在浙江農(nóng)林大學(xué)平山苗圃進行。苗圃地處浙江省臨安市錦城鎮(zhèn)北面，北緯30°14′，東經(jīng)119°42′，屬于山區(qū)，地勢北高南低，試驗地相對平坦，土壤為黃壤。氣候類型屬于中緯度北亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，氣候溫和，雨量充沛，氣候在垂直方向上差異懸殊。多年平均氣溫為15.8 ℃，7月為最熱月，歷年平均為28.10 ℃，1月為最冷月，歷年平均為3.40 ℃，極端高溫41.90 ℃（1996年8月6日），極端低溫 -13.30 ℃（1967年1月16日）。歷年平均日照明數(shù) 1 939 h，無霜期234 d。常年偏東風(fēng)最多，以東北風(fēng)和東東北風(fēng)為主，出現(xiàn)頻率分別為12%、11%；偏西風(fēng)也較多，以西南風(fēng)和西西南風(fēng)為主，出現(xiàn)頻率分別為10%、9%，靜風(fēng)占30%；年平均風(fēng)速為1.8 m/s（2級風(fēng)），最大風(fēng)速出現(xiàn)在1981年7月15日，為18.0 m/s（8級風(fēng)）。

1.2試驗材料

選用浙江農(nóng)林大學(xué)苗圃中源自浙江省嵊州市、河南省新鄉(xiāng)市的8個玉蘭品種（表1）。

1.3測定方法

1.3.18個玉蘭品種光合參數(shù)的測定于2009年4月15日、4月25日、5月3日、5月10日、5月16日09：00—11：00，利用Licor-6400便攜式光合儀測定玉蘭屬8個品種的光合參數(shù)。每品種隨機選取規(guī)格一致、生長狀態(tài)良好的植株3株，對高度一致的向陽枝條上倒數(shù)第3張葉片進行測定，每個枝條上同一葉片重復(fù)測3次。測定的光合生理指標(biāo)為凈光合速率（photosynthetic rate，Pn）、蒸騰速率（transpiration rate，Tr）和氣孔導(dǎo)度（stomatal conductance，Gs），并計算水分利用率（water use efficiency，WUE）。測定時選用人工光源，設(shè)定光合有效輻射（photosynthetically active radiation，PAR）為 800 μmol/（m2·s），空氣流量500 μmol/s。

1.3.2光合參數(shù)日變化的測定于2009年5月4日（天氣晴朗少云）07：30—17：30測定紅運玉蘭、旱蓮玉蘭光合日變化進程，每隔1 h測定1次，參照外界實際光照強度設(shè)置測定時的光照強度。根據(jù)測定數(shù)據(jù)繪制凈光合速率（Pn）日變化進程。以全天中光合作用較強時間段（即10：00左右）的測定值作為研究不同種源光合速率的比較數(shù)據(jù)，測定參數(shù)包括凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）與蒸騰速率（Tr），并計算水分利用率（WUE）等。每個品種選3株，測定葉片為植株上部第5～7張成熟向陽葉片，每個枝條上同一葉片重復(fù)測3次。

1.3.3數(shù)據(jù)處理水分利用效率WUE= Pn /Tr。利用Excel 2007、SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)分析和作圖；采用Duncans法進行差異顯著性分析。

3結(jié)論與討論

植物在不同季節(jié)時，生長所進行光合作用是不同的[4]，在植物的生長初期葉片光合能力比成熟葉強[5]，隨著植物的生長，葉片凈光合速率（Pn）應(yīng)有所增加。本研究中，8個品種葉片凈光合速率逐漸增加，到一定時期趨于穩(wěn)定，并且8個品種之間差異極顯著（P<0.01）。這符合植物的生長規(guī)律。endprint

不同植物的光合作用是由植物本身與環(huán)境共同決定的。因此，一般而言闊葉樹水分利用率與蒸騰速率高于針葉樹[6]，耐旱性品種的水分利用率相對較低[3]。本研究中，源自浙江省嵊州市的芙蓉、紅運、長花、常春的蒸騰速率（Pn）與水分利用率（WUE）要高于源自河南新鄉(xiāng)的旱蓮、舞鋼、腋花、玉燈，并且差異顯著（P<0.05）。說明南方的芙蓉、紅運、長花、常春的耗水量高于北方的旱蓮、舞鋼、腋花、玉燈，源自浙江省嵊州市的木蘭品種耐旱能力低于源自河南省新鄉(xiāng)市的品種。

在自然狀態(tài)下，植物光合日變化大多呈現(xiàn)“單峰型”與“雙峰型”，并且具有一定的午休現(xiàn)象[7-11]。本研究中，紅運與旱蓮的光合日變化趨勢略有不同：紅運呈現(xiàn)“單峰型”，并且接近傍晚時光合速率最高；旱蓮則呈現(xiàn)“雙峰型”，主峰出現(xiàn)在07：00，10：00—12：00之間出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象，下午15：30左右出現(xiàn)另一個峰值?！拔缧荨笔怯森h(huán)境引起的，可能是因為在長時間強光作用下，植物產(chǎn)生光抑制，導(dǎo)致光合速率下降，引起氣孔關(guān)閉，從而蒸騰速率下降，水分利用率降低[11]。在

差異分析中，二者的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率差異不顯著，但是水分利用率存在顯著差異，紅運水分利用率高于旱蓮，這也進一步驗證了旱蓮的耐旱性高于紅運，說明北方區(qū)域的種質(zhì)耐旱性高于南方區(qū)域的種質(zhì)。

以上結(jié)果表明，不同來源種質(zhì)的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度是一致的，但是水分利用率存在差異。水分利用率低的植株生長所消耗的水分少，說明該植株抗旱能力強。因此，可以水分利用率作為衡量木蘭屬植物種質(zhì)抗逆性強弱的標(biāo)準(zhǔn)，為木蘭屬植物資源保育、篩選耐旱品種提供依據(jù)。

致謝：感謝張明如教授、金松恒博士給予指導(dǎo)與幫助！

參考文獻：

[1]張?zhí)K峻，阮宏華，胡海波，等. 綠化樹種白玉蘭的光合特性[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2002，26（5）：64-66.

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[6]胡紅玲，張健，萬雪琴，等. 巨桉與5種木本植物幼樹的耗水特性及水分利用效率的比較[J]. 生態(tài)學(xué)報，2012，32（12）：3873-3882.

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[8]柯世省，金則新，陳賢田. 浙江天臺山七子花等6種闊葉樹光合生態(tài)特性[J]. 植物生態(tài)學(xué)報，2002，26（3）：363-371.

[9]高鶴，宗俊勤，陳靜波，等. 7種優(yōu)良觀賞草光合生理日變化及光響應(yīng)特征研究[J]. 草業(yè)學(xué)報，2010，19（4）：87-93.

[10]時慧君，杜峰，張興昌. 毛烏素沙地幾種主要植物的光合特性[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報，2010，25（4）：29-34，39.

[11]張向峰，王玉杰，王云琦，等. 苦竹葉片光合及水分利用率特性[J]. 水土保持通報，2012，32（1）：122-126.endprint

不同植物的光合作用是由植物本身與環(huán)境共同決定的。因此，一般而言闊葉樹水分利用率與蒸騰速率高于針葉樹[6]，耐旱性品種的水分利用率相對較低[3]。本研究中，源自浙江省嵊州市的芙蓉、紅運、長花、常春的蒸騰速率（Pn）與水分利用率（WUE）要高于源自河南新鄉(xiāng)的旱蓮、舞鋼、腋花、玉燈，并且差異顯著（P<0.05）。說明南方的芙蓉、紅運、長花、常春的耗水量高于北方的旱蓮、舞鋼、腋花、玉燈，源自浙江省嵊州市的木蘭品種耐旱能力低于源自河南省新鄉(xiāng)市的品種。

在自然狀態(tài)下，植物光合日變化大多呈現(xiàn)“單峰型”與“雙峰型”，并且具有一定的午休現(xiàn)象[7-11]。本研究中，紅運與旱蓮的光合日變化趨勢略有不同：紅運呈現(xiàn)“單峰型”，并且接近傍晚時光合速率最高；旱蓮則呈現(xiàn)“雙峰型”，主峰出現(xiàn)在07：00，10：00—12：00之間出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象，下午15：30左右出現(xiàn)另一個峰值?！拔缧荨笔怯森h(huán)境引起的，可能是因為在長時間強光作用下，植物產(chǎn)生光抑制，導(dǎo)致光合速率下降，引起氣孔關(guān)閉，從而蒸騰速率下降，水分利用率降低[11]。在

差異分析中，二者的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率差異不顯著，但是水分利用率存在顯著差異，紅運水分利用率高于旱蓮，這也進一步驗證了旱蓮的耐旱性高于紅運，說明北方區(qū)域的種質(zhì)耐旱性高于南方區(qū)域的種質(zhì)。

以上結(jié)果表明，不同來源種質(zhì)的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度是一致的，但是水分利用率存在差異。水分利用率低的植株生長所消耗的水分少，說明該植株抗旱能力強。因此，可以水分利用率作為衡量木蘭屬植物種質(zhì)抗逆性強弱的標(biāo)準(zhǔn)，為木蘭屬植物資源保育、篩選耐旱品種提供依據(jù)。

致謝：感謝張明如教授、金松恒博士給予指導(dǎo)與幫助！

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不同植物的光合作用是由植物本身與環(huán)境共同決定的。因此，一般而言闊葉樹水分利用率與蒸騰速率高于針葉樹[6]，耐旱性品種的水分利用率相對較低[3]。本研究中，源自浙江省嵊州市的芙蓉、紅運、長花、常春的蒸騰速率（Pn）與水分利用率（WUE）要高于源自河南新鄉(xiāng)的旱蓮、舞鋼、腋花、玉燈，并且差異顯著（P<0.05）。說明南方的芙蓉、紅運、長花、常春的耗水量高于北方的旱蓮、舞鋼、腋花、玉燈，源自浙江省嵊州市的木蘭品種耐旱能力低于源自河南省新鄉(xiāng)市的品種。

在自然狀態(tài)下，植物光合日變化大多呈現(xiàn)“單峰型”與“雙峰型”，并且具有一定的午休現(xiàn)象[7-11]。本研究中，紅運與旱蓮的光合日變化趨勢略有不同：紅運呈現(xiàn)“單峰型”，并且接近傍晚時光合速率最高；旱蓮則呈現(xiàn)“雙峰型”，主峰出現(xiàn)在07：00，10：00—12：00之間出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象，下午15：30左右出現(xiàn)另一個峰值?！拔缧荨笔怯森h(huán)境引起的，可能是因為在長時間強光作用下，植物產(chǎn)生光抑制，導(dǎo)致光合速率下降，引起氣孔關(guān)閉，從而蒸騰速率下降，水分利用率降低[11]。在

差異分析中，二者的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率差異不顯著，但是水分利用率存在顯著差異，紅運水分利用率高于旱蓮，這也進一步驗證了旱蓮的耐旱性高于紅運，說明北方區(qū)域的種質(zhì)耐旱性高于南方區(qū)域的種質(zhì)。

以上結(jié)果表明，不同來源種質(zhì)的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度是一致的，但是水分利用率存在差異。水分利用率低的植株生長所消耗的水分少，說明該植株抗旱能力強。因此，可以水分利用率作為衡量木蘭屬植物種質(zhì)抗逆性強弱的標(biāo)準(zhǔn)，為木蘭屬植物資源保育、篩選耐旱品種提供依據(jù)。

致謝：感謝張明如教授、金松恒博士給予指導(dǎo)與幫助！

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[6]胡紅玲，張健，萬雪琴，等. 巨桉與5種木本植物幼樹的耗水特性及水分利用效率的比較[J]. 生態(tài)學(xué)報，2012，32（12）：3873-3882.

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[10]時慧君，杜峰，張興昌. 毛烏素沙地幾種主要植物的光合特性[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報，2010，25（4）：29-34，39.

[11]張向峰，王玉杰，王云琦，等. 苦竹葉片光合及水分利用率特性[J]. 水土保持通報，2012，32（1）：122-126.endprint