辣椒不同生育期光合作用比較

蓬桂華++張愛民

摘 要：以4份貴州地方辣椒資源為研究對(duì)象，在苗期、初花期和初果期測(cè)定其光合參數(shù)，并進(jìn)一步分析了各光合參數(shù)間的相關(guān)性。試驗(yàn)結(jié)果表明，4份辣椒材料的凈光合速率表現(xiàn)為初果期>初花期>苗期；光照強(qiáng)度與凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與胞間CO2濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；CO2濃度與凈光合速率、胞間CO2濃度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率的相關(guān)性不顯著。

關(guān)鍵詞：辣椒；光合作用；凈光合速率；生育期

中圖分類號(hào)：S641.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-3547（2016）24-0063-04

光合作用被稱為“地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)”和“生命界最重大的頂極創(chuàng)造之一”，植物干物質(zhì)生產(chǎn)的95%來(lái)自于光合作用[1，2]。因此，研究作物光合作用的遺傳機(jī)理，有助于選育出高光效的農(nóng)作物品種，從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

多年來(lái)，辣椒光合作用的研究一直被國(guó)內(nèi)外學(xué)者重視[3]，并獲得了一系列研究結(jié)果。如光合作用受植株葉位、生育期、環(huán)境因子、栽培條件的影響，且不同品種的凈光合速率差異很大[4]；隴椒系列辣椒具有較高的葉綠素含量和凈光合速率，利用弱光的能力較強(qiáng)[2]。徐小蓉等[5]研究了2個(gè)長(zhǎng)勢(shì)一致的不同辣椒品種（Onza和Cajamarca）的光合特性，結(jié)果表明2個(gè)長(zhǎng)勢(shì)相同的辣椒品種的光合作用存在差異。

貴州地勢(shì)西高東低，自中部向北、東、南三面傾斜，呈三級(jí)階梯分布，最高海拔2 901 m，最低海拔148 m。這種特殊的地理?xiàng)l件，形成了許多品質(zhì)優(yōu)良的地方資源，如大方皺椒、獨(dú)山線椒、百宜平面椒、黨武辣椒、黃平線椒、魚塘線椒、黃楊小米辣、湄潭團(tuán)籽等，但是關(guān)于貴州辣椒資源光合能力評(píng)價(jià)方面的研究才剛剛起步。因此，以4份貴州地方辣椒資源為研究材料，探索各材料之間不同生育時(shí)期的光合能力差異，為今后開展辣椒高光效材料的快速篩選提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

4份辣椒材料的基本情況見表1，所有材料均由貴州省辣椒研究所提供。

1.2 試驗(yàn)方法

①育苗與定植 2015年3月2日，采用漂浮育苗技術(shù)，當(dāng)幼苗長(zhǎng)到4葉1心時(shí)定植于田間。定植前，667 m2施入奧林丹復(fù)合肥50 kg作底肥，廂面寬80 cm，廂距40 cm。定植時(shí)，在廂面上雙排種植，株距40 cm，每穴定植1株，每個(gè)品種定植20株。所有材料定植在貴州省辣椒研究所科研基地內(nèi)。

②辣椒光合參數(shù)的測(cè)定 在辣椒苗期、初花期和初果期，利用美國(guó)LI-COM公司生產(chǎn)的Li-6400XT便攜式光合作用測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定最好選擇晴朗、風(fēng)小的天氣，參比室CO2（CO2R）濃度設(shè)定為400 μmol/mol，光照強(qiáng)度（PFD）設(shè)定為

1 500 μmol·m-2·s-1，每張葉片先活化30 min，每個(gè)品種測(cè)定3株。測(cè)定的光合參數(shù)包括凈光合速率（Pn，μmol·m-2·s-1）、蒸騰速率（Tr，mmol·m-2·s-1）、

胞間CO2濃度（Ci，μmol/mol）和氣孔導(dǎo)度（Gs，

mol·m-2·s-1）。

③辣椒光合作用的測(cè)定 待辣椒生長(zhǎng)到初果期時(shí)，參比室CO2濃度設(shè)定為400 μmol/mol，光照強(qiáng)度（PFD）分別為2 000、1 500、1 000、500、100、50、0 μmol·m-2·s-1，從高到低測(cè)定辣椒光合作用。測(cè)定時(shí)，每張葉片先活化30 min，每個(gè)品種測(cè)定3株。

④不同CO2濃度下辣椒光合作用的測(cè)定 待辣椒初果期時(shí)，PFD控制在1 500 μmol·m-2·s-1，CO2濃度依次為400、300、200、150、100、50 μmol/mol，依次測(cè)定辣椒光合作用。測(cè)定時(shí)，每張葉片先活化30 min，每個(gè)品種測(cè)定3株。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office 2003和DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 辣椒不同生育期光合參數(shù)變化

從表2中可看出，在所測(cè)定的4個(gè)辣椒材料中，不同生育時(shí)期的光合參數(shù)各不相同。凈光合速率（Pn）整體表現(xiàn)為初果期>初花期>苗期，但各時(shí)期的差異顯著性不相同，S015 3個(gè)時(shí)期的差異達(dá)極顯著水平，S007 3個(gè)時(shí)期的差異達(dá)顯著水平，S001、S014的初果期、初花期與苗期的差異達(dá)到顯著水平；氣孔導(dǎo)度（Gs）除S001表現(xiàn)為苗期>初花期>初果期外，其他3個(gè)材料則表現(xiàn)為初果期>初花期>苗期，S001的苗期與初花期、初果期的差異達(dá)到顯著水平，S007各生育期的差異達(dá)顯著水平，S014的初果期與初花期、苗期的差異達(dá)顯著水平，S015的初果期與初花期、苗期的差異達(dá)極顯著水平；胞間CO2濃度（Ci）的變化較為混亂，不同材料之間的變化不完全相同，各時(shí)期均有大有?。徽趄v速率（Tr）除S007表現(xiàn)為初花期>初果期>苗期，其他3個(gè)材料則表現(xiàn)為初果期>初花期>苗期，S001的初果期與初花期、苗期的差異達(dá)顯著水平，S007、S014、S015各生育時(shí)期之間的差異均達(dá)到顯著水平，其中，S007、S015的初花期、初果期與苗期的差異達(dá)極顯著水平，S014的初果期與苗期的差異達(dá)極顯著水平。

2.2 光照強(qiáng)度與辣椒光合參數(shù)的相關(guān)性

為了探明光照強(qiáng)度與辣椒光合參數(shù)之間的相關(guān)性，通過(guò)測(cè)定不同光照強(qiáng)度下辣椒的光合參數(shù)，選擇PFD、Pn、Gs、Ci、Tr 5個(gè)指標(biāo)進(jìn)行多元相關(guān)分析。從表3可以看出，各材料之間光照強(qiáng)度與辣椒光合參數(shù)的相關(guān)性較為一致，整體表現(xiàn)為光強(qiáng)與Pn、Gs、Tr極顯著正相關(guān)（P<0.01），與Ci極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01），說(shuō)明隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，辣椒的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率逐漸增大，而胞間CO2濃度逐漸降低。但這種相關(guān)性是有范圍的，當(dāng)光照強(qiáng)度超過(guò)辣椒葉片的飽和光強(qiáng)后，辣椒葉片為了保護(hù)自身免受傷害，氣孔將逐步關(guān)閉，氣體交換逐漸減少，蒸騰速率與凈光合速率也將逐漸下降，而胞間CO2濃度則逐漸升高。另外，在一定的光照強(qiáng)度范圍下，Pn、Gs、Tr彼此之間達(dá)到極顯著正相關(guān)（P<0.01），Ci與Pn、Gs、Tr之間達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01）。

2.3 CO2濃度與辣椒光合參數(shù)的相關(guān)性

為了探明CO2濃度與辣椒光合參數(shù)之間的相關(guān)性，通過(guò)測(cè)定不同CO2濃度下辣椒的光合參數(shù)，以光合儀參比室CO2濃度（CO2R）為實(shí)測(cè)值，與Pn、Gs、Ci、Tr 4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行多元相關(guān)分析。從表4可以看出，在選擇的4份辣椒材料中，CO2濃度與Pn、Ci呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），與Gs、Tr之間的相關(guān)性不顯著。

3 討論與結(jié)論

許多研究表明，凈光合速率在葉片發(fā)育過(guò)程中達(dá)到最大值后，隨葉齡的增長(zhǎng)呈持續(xù)性下降變化，一般在生殖生長(zhǎng)階段較高，并與產(chǎn)量呈正相關(guān)[6]。本研究結(jié)果表明，4份辣椒材料的凈光合速率在3個(gè)生育期的變化較為一致，表現(xiàn)為初果期>初花期>苗期，與前人的研究結(jié)果一致。一般而言，因苗期葉片葉齡較小，葉片結(jié)構(gòu)還沒有發(fā)育完全，參與光合作用的各種酶系統(tǒng)、色素系統(tǒng)、產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)體系都沒有健全，葉片的光合作用較弱，隨著葉齡的增大，各種反應(yīng)系統(tǒng)逐步完善，光合作用也逐漸加強(qiáng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)生殖生長(zhǎng)期后，由于庫(kù)器官的出現(xiàn)，加快了光合產(chǎn)物的運(yùn)輸，從而使光合作用進(jìn)一步增強(qiáng)。

光是植物光合作用的動(dòng)能，而CO2則是光合作用的底物。對(duì)于光照強(qiáng)度對(duì)植物光合速率的影響，目前研究結(jié)果較一致，即在光飽和點(diǎn)以下隨著光照強(qiáng)度減弱，植物凈光合速率下降，下降幅度受溫度、CO2濃度、相對(duì)濕度等因素的影響[7]。而大氣CO2濃度升高對(duì)植物生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，對(duì)C3植物生長(zhǎng)的促進(jìn)作用最大，CO2濃度升高時(shí)，植物的呼吸也會(huì)發(fā)生變化，光合速率增加[8]。本研究發(fā)現(xiàn)，光照強(qiáng)度與辣椒光合參數(shù)的相關(guān)性較為一致，整體表現(xiàn)為光強(qiáng)與Pn、Gs、Tr極顯著正相關(guān)（P<0.01），與Ci極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01），說(shuō)明隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，辣椒的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率逐漸增大，而胞間CO2濃度逐漸降低；CO2濃度與Pn、Ci呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），與Gs、Tr之間的相關(guān)性不顯著。

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