頻閃光下番茄葉片光合動態(tài)響應(yīng)研究.pdf

1、面對21世紀(jì)全球人口劇增帶來的糧食危機(jī)，如何改善植物葉片的光合速率、提高光合機(jī)構(gòu)的光能利用效率、實(shí)現(xiàn)光合機(jī)構(gòu)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)成為了現(xiàn)代光合生理研究的焦點(diǎn)。改善作物的光合效率成為第二次綠色革命的核心問題，其潛力主要在碳同化階段。本實(shí)驗(yàn)室采用單次光強(qiáng)階躍與反階躍處理，初步研究了番茄葉片光合機(jī)構(gòu)的響應(yīng)動態(tài)。在此基礎(chǔ)上，本研究以“繁榮872”番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)葉片為試材，采用625 nm紅光LED頻閃光

2、在低頻閃光頻率、占空比、脈沖光強(qiáng)和強(qiáng)弱頻閃光照射下，測定了光合機(jī)構(gòu)各光合參數(shù)的動態(tài)變化，分析了頻閃光下番茄葉片光合機(jī)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)特征與RuBP池緩沖性能的關(guān)系，探索了頻閃光下光合機(jī)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)機(jī)制，充實(shí)了頻閃光下的動態(tài)光合作用研究，以期進(jìn)一步提高作物的光能利用效率并挖掘作物高產(chǎn)潛力。所得試驗(yàn)結(jié)果如下:
　　1.隨著閃光頻率從0.01 Hz向10.00 Hz增加，Pn振蕩幅度減小，至0.25 Hz以上Pn振蕩幅度不顯著;光合光能轉(zhuǎn)化

3、效率LCE'逐漸上升至0.25 Hz以上達(dá)最大;頻閃光的光期氣孔導(dǎo)度Gs始終維持在較高水平，對外界CO2進(jìn)入胞間的二氧化碳Ci無顯著影響。而頻閃光的Light On→Off期間的光后光合碳吸收衰減或Light Off→On期間的暗后光合碳吸收再啟動過程的相對同化負(fù)荷變化量△AGr在0.10 Hz以上衰減趨0，暗示著核酮糖-1，5-二磷酸(ribulose-1，5-bisphosphate，RuBP)的消耗與再生趨于平衡狀態(tài)，而RuBP的

4、再生與消耗相對速率VPn on/off先增加后呈現(xiàn)等于或大于1并趨穩(wěn)的趨勢，呈現(xiàn)出較強(qiáng)的RuBP池緩沖能力。頻閃光下RuBP池呈現(xiàn)出的緩沖能力，對光后暗期或暗后光期RuBP的持續(xù)再生或再生恢復(fù)均有維持效應(yīng);從而，增加閃光頻率即相應(yīng)縮短暗期和光期的弛豫時程，致使光合碳吸收Pn的暗期下降幅度減小和光期上升幅度減少，呈現(xiàn)Pn振蕩幅度減小至趨穩(wěn)的現(xiàn)象。
　　2.0.04 Hz的10％～100％占空比頻閃光照射下，會呈現(xiàn)光合再啟動升高趨勢和

5、光后光合衰減趨勢的弛豫時程，從而表現(xiàn)出光合振蕩現(xiàn)象，且光合振蕩的峰值和谷值隨占空比的增加而增加。100％占空比（連續(xù)光）時Pn'達(dá)最大。隨占空比增加，光合光能轉(zhuǎn)化效率LCE'呈現(xiàn)迅速上升至60％占空比趨飽和的趨勢?？墒牵伎毡龋?0％以下）越小，0.40 Hz的LCE'比0.04 Hz的LCE'增加的效應(yīng)越大。0.40 Hz40％～50％占空比時的LCE'較100％占空比（連續(xù)光）增加12％～15％。在0.04 Hz30％～40％占空比

6、頻閃光下發(fā)生光合Pn振蕩時，相對同化負(fù)荷變化量△ACr達(dá)最大值，且VPn on/off接近于1。在頻閃光下光合振蕩的穩(wěn)定性會與RuBP池的緩沖性能密切關(guān)聯(lián)。而頻閃光的閃光頻率和占空比會影響著RuBP的消耗/再生的相對量和相對速率，從而關(guān)聯(lián)著RuBP池的緩沖性能。
　　3.0.04 Hz和0.40 Hz頻閃光各脈沖光強(qiáng)下，Pn分別呈現(xiàn)顯著峰-谷振蕩和非顯著峰-谷振蕩現(xiàn)象;在各脈沖光強(qiáng)下，連續(xù)光的平均碳吸收速率(Pn')＞0.40 H

7、z的Pn'＞0.04 Hz的Pn'。然而，脈沖光強(qiáng)小于500μmol·m-2·s-1時，連續(xù)光的光合光能轉(zhuǎn)化效率LCE'較高;脈沖光強(qiáng)大于500μmol·m-2· s-1時，0.40 Hz頻閃光的光合光能轉(zhuǎn)化效率LCE'較高。在0.04 Hz頻閃光下發(fā)生光合Pn振蕩時，600μmol·m-2· s-1脈沖光強(qiáng)下RuBP的再生與消耗相對速率VPn on/off小于1（即暗示著RuBP的再生速率＜消耗速率）且處于最小值，但RuBP池中與Ru

8、BP的消耗量有關(guān)的相對同化負(fù)荷變化量△ACr處于中等水平;300～400μmol·m-2·s-1脈沖光強(qiáng)時△ACr較小，而VPn on/off＞1（即暗示著RuBP的再生速率＞消耗速率）;900～1500μmol·m-2·s-1脈沖光強(qiáng)時VPnon/off仍然小于1或接近于1，可是△ACr逐漸增大。頻閃光的閃光頻率和脈沖光強(qiáng)會影響著RuBP再生與消耗的相對量和相對速率，成為RuBP再生的脈沖式驅(qū)動力，從而關(guān)聯(lián)著RuBP池的緩沖性能和存貯

9、量，進(jìn)而關(guān)聯(lián)著頻閃光下光合振蕩的穩(wěn)定性和光能轉(zhuǎn)化效率的高低。
　　4.0.04 Hz強(qiáng)弱頻閃光下Pn呈現(xiàn)峰-谷振蕩，且隨著弱光時程內(nèi)PAR的增加，Pn振蕩幅度降低;而0.40 Hz下Pn無顯著峰-谷振蕩現(xiàn)象。隨著弱光時程內(nèi)PAR的增加，各強(qiáng)弱頻閃光下的平均光合速率Pn'均呈現(xiàn)迅速增加至接近于連續(xù)光Pn'的趨勢，0.04 Hz或0.40 Hz的強(qiáng)弱頻閃光的光合光能轉(zhuǎn)化效率LCE'較連續(xù)光顯著增加，分別為10.83％～27.82％或3