桔梗光合生理特性研究

1、桔梗光合生理特性研究(1)【摘要】 目的研究桔梗光合生理特性，為桔梗栽培管理提供參考。方法利用Li-6400便攜式光合作用系統(tǒng)測定桔梗光合作用光響應(yīng)曲線（Pn-PAR）以及凈光合速率日變化規(guī)律。結(jié)果桔梗飽和光強(qiáng)（SL）為1 493.25 molm-2s-1，光補(bǔ)償點(diǎn)（LCP）為44.91 molm-2s-1；桔梗凈光合速率（Pn）日變化呈雙峰曲線，上下午各有一個(gè)高峰，午后有典型的“午休”現(xiàn)象。第1峰出現(xiàn)在上午11：00，凈光合速率（Pn）為16.66 molm-2s-1，第2峰出現(xiàn)在15：00，凈光合速率（Pn）為10.63 molm-2s-1。14：00時(shí)，凈光合速率（Pn）為8.49 mo

2、lm-2s-1,是一天中的最低值；桔梗凈光合速率（Pn）午后降低出現(xiàn)光合“午休”是由氣孔限制因素和非氣孔限制因素共同作用引起，而氣孔非限制因素起主要作用。結(jié)論桔梗的光合特性表明為典型的陽生植物，對光照的適應(yīng)性較強(qiáng)，在生產(chǎn)上宜選擇光照條件好的地塊，并加大種植密度，以提高桔梗的產(chǎn)量。 【關(guān)鍵詞】 桔梗 飽和光強(qiáng) 光補(bǔ)償點(diǎn) 光合速率日變化Abstract：ObjectiveTo provide references of cultivation management, the photosynthetic physiological characteristics of Platycodon gra

3、ndiflorum were studied. MethodsPhotosynthesis light response curve (Pn-PaR) and the diurnal change law of net photosynthetic rate were determined by Li-6400 portable photosynthesis system. Results The Saturation light intensity (SL) of P. grandiflorum was 1493.25 molm-2s-1 and its light compensation

4、 point (LCP) was 44.91 molm-2s-1 . The diurnal changes of net photosynthetic rate (Pn) presented a double-apex curve. The first peak appeared at 1100 am when its Pn was 16.66 molm-2s-1 . The second one occurred at 1500 pm when its Pn was 10.63 molm-2s-1 . The lowest Pn was 8.49 molm-2s-1 at 1400 pm

5、during one whole day. The phenomenon of noon break caused by stomatal limitation and non-stomatal limitation played a major role. Conclusion Photosynthetic Characteristics of P. grandiflorum indicates that it is a typical sun plant and has strong adaptability to high light. To increase yield, it is

6、necessary to select a place in good light condition for them and to add plant density.Key words：Platycodon grandiflorum; Satuation light intensity; Lightcompensation point; The diurnal change of photosynthetic rate 桔梗platycodon grandiflorum (Jacp.)A.DC，屬于桔梗科藥用植物，根為常用大宗藥材，具有宣肺、利咽、祛痰、排膿的功效1。桔梗既是一種資源植物

7、又是一種藥、食、賞兼用的經(jīng)濟(jì)植物。由于桔梗越來越多的藥用價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致其用量大增，野生資源不能滿足市場的需求2。目前，大面積的人工栽培桔梗已經(jīng)逐步代替了野生桔梗藥材而入藥。近年來，關(guān)于桔梗的研究主要集中在藥理、藥化、栽培技術(shù)3等方面，而關(guān)于桔梗的光合生理特性的研究未見報(bào)道，本試驗(yàn)研究了桔梗的光合生理特性，旨在為桔梗栽培管理提供科學(xué)依據(jù)。1 材料與方法1.1 研究地區(qū)概況試驗(yàn)在北京市通州區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站農(nóng)業(yè)科技成果展示基地進(jìn)行。地理坐標(biāo)在北緯3952，東經(jīng)11648 區(qū)域內(nèi)，屬大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均溫度11.3 ，年降水620 mm，年日照2 730 h。土壤肥力中等，質(zhì)地為中壤土

8、。1.2 試驗(yàn)材料2005-04中旬，進(jìn)行深翻并耙細(xì)，結(jié)合深翻每公頃施45復(fù)合肥（氮、磷、鉀含量均為15）450 kg作為基肥，作成2 m3 m的畦，2005-04-28澆一次透水。選取飽滿，成熟度一致的桔梗種子，發(fā)芽后于2005-05-03播種，株行距為20 cm20 cm。采用常規(guī)的田間管理措施。1.3 葉片凈光合速率光響應(yīng)曲線（Pn-PAR）測定采用Li-6400便攜式光合作用系統(tǒng)在8月中旬上午9：0011：30測定。采用開放式氣路，樣本室空氣流速500 mols-1，溫度25，相對濕度（RH）70，光合有效輻射(PAR)采用Li-6400-02B人工光源控制，PAR從02 000 mo

9、lm-2s-1分12個(gè)梯度，每一個(gè)光強(qiáng)下適應(yīng)3 min后記錄數(shù)值。測定時(shí)隨機(jī)選擇5棵健壯植株，以每株主莖中部健康成熟的功能葉作為測試葉。對凈光合速率與光響應(yīng)曲線在低PAR（低于300 molm-2s-1）下進(jìn)行線性回歸，計(jì)算光補(bǔ)償點(diǎn)（LCP），以擬合曲線方程（y=ax2+bx+c）計(jì)算飽和光強(qiáng)（SL）4。1.4 光合作用日變化測定選擇晴天8：0017：00，每隔1.5 h測定1次。對桔梗葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Cs）、胞間CO2濃度 (Ci)、光合有效輻射（PAR）、蒸騰速率(Tr）、空氣相對濕度（RH）等光合生理指標(biāo)進(jìn)行測定。測定時(shí)葉片選擇方法同“1.3”項(xiàng)，每個(gè)葉片分別掛牌標(biāo)記，

10、并用鉛筆輕劃一條線以保證葉室每次夾在同一位置，測定時(shí)保持葉片自然生長角度不變。采用SPSS 11.5統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。2 結(jié)果2.1 桔梗葉片凈光速率光響應(yīng)植物葉片的光合作用是植物物質(zhì)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，光合速率的高低決定了光合能力的強(qiáng)弱，是植物生物產(chǎn)量形成的關(guān)鍵，光合速率在一定范圍內(nèi)隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增加。從桔梗葉片凈光合速率的光響應(yīng)曲線（見圖1）可以看出，桔梗的Pn隨著PAR的增強(qiáng)而增加，呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R20.9854，經(jīng)計(jì)算桔梗光補(bǔ)償點(diǎn)為44.91 molm-2s-1,飽和光強(qiáng)為1493.25 molm-2s-1。2.2 自然狀態(tài)下桔梗光合速率日變化規(guī)律2.2.1 凈

11、光合速率與光合有效輻射日變化植物光合作用日變化是植物生產(chǎn)過程中物質(zhì)積累與生理代謝的基本單元,也是分析環(huán)境因素影響植物生長和代謝的重要手段5。一般條件下栽培植物的光合作用日變化均有規(guī)律可循，變化曲線呈單峰型或雙峰型6。從圖2可以看出，桔梗的Pn日變化呈雙峰曲線，上午隨著光合有效輻射的增加，Pn顯著提高，在11：00時(shí)出現(xiàn)最大值為16.66 molm-2s-1,此時(shí)出現(xiàn)第1次高峰，以后逐漸下降，在14：00時(shí)，降到一天中的最低點(diǎn)，僅為8.49 molm-2s-1，出現(xiàn)了明顯的光合“午休”現(xiàn)象。在15：00時(shí)Pn略有回升，出現(xiàn)了一天中的第2個(gè)高峰，Pn為10.63 molm-2s-1。PAR在一天當(dāng)

12、中呈單峰曲線，在14：00左右時(shí)出現(xiàn)當(dāng)日的最高值1765 molm-2s-1。本篇論文由網(wǎng)友投稿，讀書人只給大家提供一個(gè)交流平臺，請大家參考，如有版權(quán)問題請聯(lián)系我們盡快處理。2.2.2 氣孔導(dǎo)度與胞間CO2日變化Cs的日變化與Pn的變化規(guī)律基本相同（見圖3），呈雙峰曲線，氣孔導(dǎo)度受環(huán)境因子的影響很大，適宜的光強(qiáng)有利于氣孔開張，氣孔阻力降低，氣孔導(dǎo)度增大。上午11：00時(shí)出現(xiàn)最高值，Cs為0.26 molm-2s-1。午后由于強(qiáng)光、高溫和低濕的作用，引起葉片失水過多，促使氣孔部分關(guān)閉，氣孔阻力逐漸增大，氣孔導(dǎo)度降低，凈光合速率也隨之下降。胞間CO2日變化（圖3）為早上最高、傍晚次之、中午也較高的

13、特點(diǎn)，基本上與凈光合速率變化相反，當(dāng)凈光合速率較高時(shí)，固定較多的光合作用原料-CO2，引起胞間CO2濃度下降。當(dāng)胞間CO2濃度過低時(shí)，會(huì)造成CO2的虧缺，使凈光合速率難以進(jìn)一步提高。2.2.3 蒸騰速率與相對濕度日變化蒸騰速率(圖4)在一天中是隨著凈光合速率和光合有效輻射的升高而逐步上升（PRA1 410 molm-2s-1），之后隨著光合有效輻射進(jìn)一步增強(qiáng)，蒸騰速率降低，在下午出現(xiàn)最低，達(dá)到3.20 mmolm-2s-1。相對濕度(圖4)的日變化為中午較低，早晚較高，主要是隨著光合有效輻射的增強(qiáng)和空氣溫度升高，相對濕度出現(xiàn)下降。3 討論 光合能力的強(qiáng)弱在相當(dāng)程度上取決于物種的遺傳特性7，植物

14、的SL與LCP分別代表了光照強(qiáng)度與光合作用關(guān)系的上限和下限的臨界指標(biāo)，大體上陰生植物的LCP小于20 molm-2s-1，SL為5001 000 molm-2s-1或更低，一般情況下SL和LCP均較低屬于耐陰植物，能充分利用弱光進(jìn)行光合作用，反之屬于陽性植物。LCP較低、SL較高的植物對光環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)，而LCP較高、SL較低的植物對光照的適應(yīng)性較弱8。從桔梗的SL和LCP來看， SL較高為1 493.25 molm-2s-1，而LCP較低為44.91 molm-2s-1，說明其對光照的適應(yīng)性較強(qiáng)，能更充分利用全日照進(jìn)行光合作用。 光合作用是植物十分復(fù)雜的生理過程，葉片凈光合速率與自身因素如

15、葉綠素含量、葉片厚度、葉片成熟度等密切相關(guān)，又受光照強(qiáng)度、氣溫、空氣相對濕度、土壤含水量等影響。在自然晴天條件下，桔梗凈光合速率日變化呈雙峰曲線，出現(xiàn)了明顯的光合“午休”現(xiàn)象。關(guān)于產(chǎn)生光合“午休”的原因，有研究者認(rèn)為912：造成植物葉片光合“午休”的因素有兩個(gè)，既氣孔2限制因素和非氣孔限制因素，前者是由于強(qiáng)光、高溫、低濕度、低CO2濃度等環(huán)境因子引起氣孔部分關(guān)閉，造成Ci降低而引起Pn下降；后者是由于葉肉細(xì)胞自身羧化酶活性（羧化阻力增加）降低導(dǎo)致Pn下降，此時(shí)Ci增高。當(dāng)兩種因素同時(shí)存在時(shí)，Ci變化的方向依賴于占優(yōu)勢的那個(gè)因素。通過前面的分析可知，桔梗凈光合速率午后降低時(shí)，氣溫、PAR達(dá)到當(dāng)日

16、的最高值分別為36.1和1 765 molm-2s-1，RH較低為 29，Gs降低，Ci升高。表明桔梗Pn午間降低出現(xiàn)光合“午休”是由氣孔限制因素和非氣孔限制因素共同作用引起的，而氣孔非限制因素起主要作用。 綜上所述，桔梗屬于陽性植物，對光照的適應(yīng)性較強(qiáng)，在生產(chǎn)上，可以選擇光照條件較好的地塊，合理密植，提高桔梗的產(chǎn)量?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】 1國家藥典委員會(huì).中國藥典,部S.北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2005: 196.2郭麗, 張村, 李麗, 等. 中藥桔梗的研究進(jìn)展J.中國中藥雜志,2007,32(3): 180.3王穎,石俊英.近十年中藥桔梗研究進(jìn)展J.食品與藥品,2006, (8)2: 22.4郭

17、志華,張宏達(dá),李志安,等.鵝掌楸（Liriodendron chinense）苗期光合特性的研究J.生態(tài)學(xué)報(bào),1999, 19(2): 164.5陳靈芝.暖溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的研究M.北京：科學(xué)出版社, 1997: 38.6吳澤民.黃山松群落林隙光能效應(yīng)與黃山松的更新J. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2000,11(1)：1318.7何文興,易津,李洪梅.根莖禾草乳熟期凈光合速率日變化的比較研究J.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2004, 15(2): 205.8金則新,柯世省.云錦杜鵑葉片光合作用日變化特征J.植物研究,2004, 24(4): 447.9許大全.光合作用氣孔限制分析中的一些問題J.植物生理學(xué)通訊,1997