低溫脅迫對(duì)蕾期棉花葉片光合特性及熒光特性的影響

鐘信念 胡申申

摘要：為了更好的對(duì)低溫脅迫對(duì)蕾期棉花的光合作用和熒光特性進(jìn)行分析研究，科研人員選取了5種棉花為研究對(duì)象，通過(guò)將養(yǎng)殖溫度控制在5℃左右，來(lái)對(duì)低溫狀態(tài)下的蕾期棉花生長(zhǎng)情況進(jìn)行研究?？蒲腥藛T通過(guò)對(duì)蕾期棉花光合作用以及熒光特性進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，低溫處理后的棉花的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度等因素明顯低于常規(guī)生長(zhǎng)的棉花，并且不同品種的棉花所產(chǎn)生的二氧化碳的濃度也不同。因此得出凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度以及二氧化碳的濃度等因素是棉花抗寒的主要性能。

關(guān)鍵詞：低溫脅迫;凈光合速率;蒸騰速率;氣孔導(dǎo)度

一、低溫脅迫的內(nèi)涵

由于亞熱帶具有熱量豐富、光照充足的特點(diǎn)，適合棉花生長(zhǎng)繁殖，但亞熱帶存在著氣溫不穩(wěn)定的現(xiàn)象。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)小麥、玉米、高粱、大豆等農(nóng)作物，從生理學(xué)、細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)等角度來(lái)進(jìn)行抗寒機(jī)理研究，并取得了較好的效果。棉花是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，但是由于產(chǎn)地經(jīng)常出現(xiàn)“倒春寒”等天氣，在一定程度上限制了棉花的生長(zhǎng)、繁殖。低溫脅迫法是指通過(guò)影響植物光合作用器官，從而改變其光合作用性能和活性，有助于篩選出更耐寒的棉花品種?？蒲腥藛T為了更好的對(duì)低溫脅迫下的蕾期棉花葉片光合作用和熒光特性進(jìn)行分析研究，選取了5種棉花，并將其養(yǎng)殖在5℃的低溫狀態(tài)下，觀察低溫狀態(tài)下的蕾期棉花生長(zhǎng)情況。

二、低溫脅迫選取的實(shí)驗(yàn)材料與方法

（一）選取的實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)棉花材料選取的是5個(gè)品種棉花各10株。品種分別為：新陸早13、297-5、81-3、4723、35。

（二）科研人員采用的實(shí)驗(yàn)方法

科研人員在盆栽中種植5種棉花苗，其中每種棉花苗各10株，將長(zhǎng)勢(shì)相同的觀察組棉花放入室內(nèi)溫度5℃、光照強(qiáng)度4000lx的培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng);而將對(duì)照組棉花放入室內(nèi)溫度25℃的培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。通過(guò)利用光合作用分析儀來(lái)對(duì)棉花葉片上的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度以及二氧化碳濃度進(jìn)行分析，并且利用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件來(lái)對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選比較。

三、低溫脅迫對(duì)棉花光合作用以及葉綠素?zé)晒庥绊?/p>

（一）低溫脅迫下凈光合速率的變化

凈光合速率是直接體現(xiàn)植物光合系統(tǒng)是否正常工作的一個(gè)指標(biāo)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析后，可以發(fā)現(xiàn)觀察組的5種棉花的凈光合速率均低于對(duì)照組棉花，可以說(shuō)明低溫脅迫可以有效的控制棉花的凈光合速率。通過(guò)對(duì)5種蕾期棉花進(jìn)行對(duì)比后，可以發(fā)現(xiàn)，13和297-5品種棉花凈光合速率下降幅度最小，而35和品種棉花凈光合速率下降幅度最大。通過(guò)數(shù)據(jù)可以說(shuō)明13和297-5品種的棉花適應(yīng)能力強(qiáng)。

（二）低溫脅迫下細(xì)胞間的二氧化碳濃度的變化

二氧化碳濃度是影響植物光合作用的重要因素之一，為光合作用提供碳源。低溫脅迫下細(xì)胞間的二氧化碳濃度變化情況如下：13、297-5、4723濃度降低，而81-3、35濃度升高。其中35品種濃度上升最快，13下降最多，由此可見(jiàn)，不同種類(lèi)的棉花，細(xì)胞間的二氧化碳濃度的變化不同，存在著差異。

（三）低溫脅迫下蒸騰速率的變化

葉面的蒸騰作用可以有效的降低葉面溫度，從而加快吸收礦物質(zhì)，適應(yīng)當(dāng)前生長(zhǎng)環(huán)境。試驗(yàn)人員通過(guò)對(duì)5種棉花植物進(jìn)行低溫脅迫，可以發(fā)現(xiàn)5種棉花植被的蒸騰速率都明顯降低。其中，13、297-5這兩種棉花品種的蒸騰速率下降的不太明顯，而35和另兩種棉花品種的蒸騰速率下降幅度最大。通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)查數(shù)據(jù)可以看出來(lái)，通過(guò)對(duì)棉花實(shí)行低溫脅迫法，可以有效的降低蒸騰速率，但不同種類(lèi)棉花的蒸騰速率下降幅度不同，存在著差異性。

（四）低溫脅迫下氣孔導(dǎo)度的變化

植物氣孔導(dǎo)度是影響光合作用的因素之一，當(dāng)對(duì)棉花進(jìn)行低溫脅迫后，可以發(fā)現(xiàn)棉花氣孔導(dǎo)度明顯降低，其中13、297-5、4723品種棉花下降的不明顯，而81-3、35品種棉花下降幅度較大。由此可見(jiàn)，氣孔導(dǎo)度在不同品種的棉花中存在著差異。

（五）低溫脅迫下葉綠素?zé)晒獾淖兓?/p>

研究人員通過(guò)對(duì)蕾期棉花的光合電子傳遞速率與光化學(xué)量子產(chǎn)量進(jìn)行分析研究后，低溫脅迫時(shí)間越長(zhǎng)則光合電子傳遞速率與光化學(xué)量子產(chǎn)量越低，不同品種所下降的程度不同。當(dāng)恢復(fù)正常溫度時(shí)，光合電子傳遞速率與光化學(xué)量子會(huì)隨之進(jìn)行恢復(fù)。

四、低溫脅迫對(duì)棉花光合作用和葉綠素?zé)晒庑Ч?/p>

低溫脅迫對(duì)植物光合作用產(chǎn)生多樣性的影響，不僅直接造成光合機(jī)構(gòu)的損傷，還同時(shí)影響光合作用相關(guān)酶系。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，低溫脅迫會(huì)降低植物的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度?？蒲腥藛T通過(guò)對(duì)蕾期棉花進(jìn)行低溫脅迫法，改變植被光合作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度明顯大幅度降低，而二氧化碳濃度在13、297-5、4723品種中出現(xiàn)下降，81-3、35品種則升高。這就是本文實(shí)驗(yàn)中，13、297-5、4723品種出現(xiàn)二氧化碳濃度下降，而81-3、35品種出現(xiàn)二氧化碳濃度升高的情況。通過(guò)利用低溫脅迫法來(lái)降低棉花的光合作用，從而抑制棉花的蒸騰作用，可以有效的抑制棉花失水量。另外，科研人員可以通過(guò)抑制蕾期棉花光合電子傳遞速率與光化學(xué)量，從而影響葉綠素?zé)晒馓匦浴?/p>

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，低溫脅迫法可以有效的抑制植物的光合作用和熒光特性，從而有效的降低凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度以及二氧化碳濃度。并且不同種類(lèi)的棉花效果不同，可以根據(jù)凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度以及細(xì)胞間的二氧化碳濃度差異來(lái)選擇抗寒品種。本文通過(guò)對(duì)5個(gè)品種棉花的蕾期進(jìn)行分析研究，至于該結(jié)果是否適用于棉花的其他花期，還有待考察。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉東軍， 張銳， 王成社，等. 快速提取棉花蕾期高質(zhì)量RNA的改良方法[J]. 生物技術(shù)通報(bào)， 2007， 000（003）：149-151.

[2]李樂(lè)農(nóng)， 彭克勤. 淹水處理對(duì)蕾期棉花產(chǎn)量及生理生化特性的影響[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)， 1998（5）：21-22.

[3]孫凱寧， 于君寶， 寧凱，等. 棉稈還田和有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混型肥料對(duì)蕾期棉花生長(zhǎng)及氮肥利用率的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2013.

[4]郭文琦， 張培通， 李春宏，等. 蕾期土壤鹽度降低后棉花葉片的生理功能恢復(fù)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)， 2015（19）：6298-6305.

[5]王寧， 馮金玲. 棉花蕾期管理[J]. 河南農(nóng)業(yè)， 2010（9）：44-44.