低溫脅迫下石菖蒲光合作用對光強度的響應(yīng)

摘 要 以石菖蒲為研究對象，研究了在低溫環(huán)境不同光強度下各光合作用參數(shù)的變化情況。結(jié)果表明，隨著光照強度的增強（0～5 800 lx），石菖蒲的凈光合速率Pn先下降后上升，且在2400 lx光照下，達到最大值。與對照相比，1300 lx處理下，Pn下降31%，2 400～5 800 lx處理下，Pn分別上升81%、72%、67%，差異顯著（P<0.05）。說明低溫脅迫下，弱光對石菖蒲的Pn有抑制作用，中強光對石菖蒲的Pn有促進作用。此外，蒸騰速率Tr的變化趨勢與Pn大體一致，而胞間CO2濃度Ci則與Pn呈現(xiàn)略有不同，且Ci與光強之間無顯著性差異。

關(guān)鍵詞 低溫脅迫；石菖蒲；光強度；光合作用；凈光合速率

中圖分類號：Q948.1；X173 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.08.002

光是植物光合作用的能量來源，而光能過剩則會引起光合作用的光抑制，甚至?xí)p傷光合機構(gòu)[1]。目前，低溫環(huán)境下光合作用對光強的響應(yīng)鮮有報道。本實驗以石菖蒲為實驗材料，在低溫環(huán)境下通過“人為”控制光強度對石菖蒲進行“脅迫”處理，測定其光和參數(shù)動態(tài)變化，以期探明光強對石菖蒲光合特性的影響，為進一步研究光脅迫與光合作用的關(guān)系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

供試材料為經(jīng)過預(yù)培養(yǎng)的石菖蒲，采購于重慶市永川區(qū)川劇團。

1.2 實驗設(shè)計

挑選生長發(fā)育良好、長勢基本一致的石菖蒲10株置于規(guī)格為50 cm×40 cm×40 cm的塑料圓桶中。試驗設(shè)置5個光照梯度，光強度分別為0， 1 300， 2 400， 3 700， 5 800 lx。用便攜式光合分析儀測定凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、胞間CO2濃度（Ci）。每7 d測定1次，測試時間定于09：00-11：00。

1.3 實驗測定指標及統(tǒng)計分析方法

實驗數(shù)據(jù)均以平均數(shù)表示。采用EXCEL2003軟件分析數(shù)據(jù)和作圖，并進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 光強度脅迫對石菖蒲凈光合速率的影響

由圖1可看出，石菖蒲Pn隨著光照強度的增強先降低后升高。當光照強度小于3 700 lx時，Pn隨著光照強度的增加而逐漸升高，當光照強度高于3 700 lx時，Pn值逐漸下降。與對照相比差異均顯著（P<0.05）。

2.2 光強度脅迫對石菖蒲蒸騰速率（Tr）的影響

由圖2可看出，隨著光照強度的增加，Tr先降低后升高。隨著時間的延長，Tr呈現(xiàn)出下降趨勢。與對照相比，光強度為2 400， 3 700， 5 800 lx處理的Tr分別上升32.7%、52.87%、8%。

2.3 光強度脅迫對石菖蒲胞間CO2濃度（Ci）的影響

如圖3所示，隨著光照強度的增加，Ci呈現(xiàn)倒V型變化規(guī)律。處理35 d后，光強1 300、2 400 lx處理下Ci分別上升16.9%、7.5%。與對照相比，光強對石菖蒲Ci影響不顯著（P>0.05）。

3 結(jié)論與討論

光合作用是植物合成干物質(zhì)的前提條件。光合能力越高，植物貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)越多[2]。試驗結(jié)果表明，光合速率與蒸騰速率呈正相關(guān)，與胞間CO2濃度呈負相關(guān)，這與張力文等[3]對鼠尾草的研究結(jié)果一致。

研究結(jié)果表明，石菖蒲Pn與光強度顯著相關(guān)。在0～2 400 lx的光照強度處理下，其Pn隨光照強度增加而增大直至飽和。在光照強度為1 300 lx的處理下，Pn隨著處理時間的增加不斷下降。這可能是由于低溫處理使石菖蒲葉肉細胞光合活性下降，產(chǎn)生了光抑制[4]。在

2 400 lx處理下石菖蒲Pn達到最高，表明在低溫脅迫條件下，中強光對石菖蒲的光合作用有積極影響，說明石菖蒲的光合作用在低溫中強光下的可塑性較強。

隨著時間的延長，Tr逐漸降低，表明蒸騰拉力受到負面影響，從而導(dǎo)致石菖蒲對水分和礦物質(zhì)營養(yǎng)的吸收和運輸速率下降。光強小于2 400 lx時，Pn不斷上升，原因是光強度的增加使光合酶的活性得到了增強。光強大于2 400 lx時，Pn下降，而Ci上升，表明此時石菖蒲光速速率的下降不是因為CO2供應(yīng)不足，而是因為葉肉細胞光合活性的下降。2 400 lx光照下，Pn增加幅度較大，這可能是因為光照強度的增加使空氣相對濕度降低，增大了大氣間的水勢差，使蒸騰速率增加。

研究表明，石菖蒲的Ci與Pn的變化趨勢相反。Ci降低是葉肉細胞活性增大乃至光合速率增高的結(jié)果。可能的原因是光照強度的升高，引起氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致葉片細胞無法獲取外界CO2，還可能是石菖蒲光合作用比較強，消耗大量二氧化碳，造成胞間二氧化碳濃度不斷降低。大量研究指出，光強增大時有一個大量消耗CO2的過程，由于氣孔導(dǎo)度較小，外界補充CO2量遠小于光合消耗量，所以Ci下降[5]。低溫導(dǎo)致光合作用下降可能既有氣孔因素也有非氣孔因素。Martin[6]等發(fā)現(xiàn)番茄葉片光合作用顯著下降75% 歸因于葉綠體受損，25%歸于氣孔導(dǎo)度下降。如果氣孔因素的限制居主導(dǎo)地位，那么在Pn和Gs下降的同時，細胞間隙CO2濃度也應(yīng)該下降。然而石菖蒲Pn和Gs下降的同時，Ci先升高后下降，可見低溫脅迫下石菖蒲光合作用的下降，主要并不只是氣孔導(dǎo)度下降使CO2供應(yīng)減少所致，也由于非氣孔因素阻礙了CO2的利用。

參考文獻

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（責(zé)任編輯：趙中正）