环剥对黄柏光合作用及～（14）C-同化物运输、分配的影响

论文摘要

本文以黄柏（Phellodendron. chinense Schneid. var. glabriusculum）2年生苗木为研究对象，在四川农业大学教学农场和原子能农业应用研究室进行。研究内容：（1）采用Li-6400光合测定系统，对正常植株的净光合速率（Pn）、气孔导度（Cond）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）等光合、蒸腾参数的日变化规律及光响应曲线进行了测定，初步探讨黄柏的光合生理特性；以环剥再生的植株为研究对象研究了剥皮再生对黄柏蒸腾速率（Tr）、净光合速率（Pn）、光系统Ⅱ最大量子效率(φPO)、作用光下的实际量子效率(φP’)、光化学猝灭系数（qP）的影响；（2）应用同位素示踪技术，对黄柏的光合同化物进行14C标记，探讨环剥对黄柏同化物运输、分配的影响。结果表明：（1）通过对黄柏光合、蒸腾速率日变化的测定表明，黄柏叶片净光合速率日变化在生长中后期呈单峰曲线，无光合“午休”现象，峰值出现在10∶00左右，为26μmol.m-2.s-1；蒸腾速率与光合速率间存在相同的变化趋势，峰值出现在11∶00，为9.5mol.m-2.s-1；叶片气孔导度与叶片净光合速率的日变化正相关，呈平行变化趋势；胞间CO2浓度早晚高，中午低，呈“U”型曲线；黄柏的水分利用效率（WUE）日变化以早上10∶00最高，为3.6μmolCO2.mmol-1H2O，日平均为2.17μmolCO2.mmol-1H2O；黄柏叶片光能利用率（SUE）以早上8∶00和下午15∶00左右为最高，为3.12和3.44mmolCO2／mol photons；全天平均为2.171mmolCO2／mol photons；光响应曲线测定得出黄柏的光补偿点（LCP）为29μmol.m-2.s-1，光饱和点（LSP）为1491μmol.m-2.s-1，暗呼吸速率（Rd）为1.8614μmol.m-2.s-1。初步研究表明黄柏属阳性C3植物。（2）通过剥皮再生对黄柏气体交换和叶绿素荧光的研究得出：在剥皮后15d内，光合作用显著下降，第15d达到最低值3.75±1.24μmol.m-2.s-1，随后光合作用较迅速地恢复，至第20d恢复至10.87±1.201.24μmol.m-2.s-1，与剥皮后第1d无显著差异；剥皮对蒸腾作用的影响也十分显著，剥皮前蒸腾速率为5.89±0.37mol.m-2.s-1，剥皮后第1d就大幅下降至2.69±0.31mol.m-2.s-1，剥皮后第15d，蒸腾作用较第1d和第5d有显著提高，恢复到3.85±0.82mol.m-2.s-1，至第20d蒸腾作用恢复到剥皮前的正常水平；在整个剥皮再生过程中原初光化学反应的最大量子效率φPO除第15d显著降低外，其他时间均无显著差异；光下实际量子效率φP’在剥皮后的15d内明显下降，第20d在第15d的基础上有显著的升高，与光合速率在剥皮的先下降，再回升的结果一致；光化学猝灭系数qP在剥皮后显著下降，至第15d达到最低值0.67±0.05，剥皮后第20dqP和φP’相对于第15d均显著增加，这与光合作用测定结果相吻合。光合和荧光参数都在剥皮后15天左右达到低谷，在剥后20天左右基本恢复。剥皮不仅直接截断了碳水化合物由枝叶向根系的转运，而且显著降低蒸腾作用，打破植株的水分平衡。剥皮后光合作用在一定时间内下降的原因，不是由于剥皮对光系统结构的破坏，而是由于光合产物对光合过程的反馈抑制造成的。一旦光合碳同化物向下运输的功能恢复，这种反馈抑制随即解除，光合、蒸腾作用就迅速恢复。（3）正常生长的2年生黄柏韧皮部14C—同化物的运输速率为43.2～57.5cm／h，平均50.2cm／h，说明树高为1.5～1.8m的2年生黄柏，其叶片合成的光合同化物3～4h后可运输到根部。（4）黄柏在环状剥皮后14C—同化物在韧皮部向下运输通道被阻断，随着新生韧皮部组织的形成，14C—同化物的向下运输在逐渐恢复，在11d出现的新生韧皮部组织中检测到了14C—同化物的存在，在15d，观察到新生韧皮部组织上下连通后，不仅在新生组织中检测到14C—同化物，在下剥口以下的韧皮部和根系中也出现了14C—同化物。证明在新生韧皮部连通后，14C—同化物在黄柏韧皮部的运输恢复。（5）未剥皮黄柏树冠不同部位叶片的同化物分配为：中部功能叶＞上部功能叶＞下部功能叶，在1～15d保持稳定状态；剥皮树从剥皮当天直到第15天，同化物的分配为上部功能叶＞中部功能叶＞下部功能叶。（6）未剥皮黄柏在标记1～15d时树皮和根系中均有14C—同化物，第1天的含量分别为11.3％和9.1％，以后基本呈一条直线，表明叶片制造的光合同化物呈稳定态通过韧皮部运输至根系。剥皮树主干有20cm长的树皮被剥去，从1～11d，只能在剥口上方检测到14C—同化物，新生皮和根系均未测到，说明主干韧皮部被剥离后，完全阻断了14C—同化物向下方韧皮部及根系的运输；第15天在新生韧皮部和根系开始检测到14C—同化物，表明新生韧皮部的输导组织将上下剥口连通，运输功能恢复。（7）剥口上方树皮的14C—同化物含量变化曲线呈S型，剥皮第2天同化物达到最高值，以后逐渐下降，在11d最低，15d时上升到第1天的水平；剥口下方树皮在11d以前，均无14C—同化物存在，直到15d，同化物含量高于剥口上方，低于新生韧皮部，但未能达到未剥皮树树皮的平均水平。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 前言
• 2. 文献综述
• 2.1 林木的光合特性
• 2.1.1 影响光合作用的因素
• 2.1.2 光合作用的日变化
• 2.1.3 环剥对林木光合作用的影响
• 2.2 叶绿素荧光动力学及其应用
• 2.2.1 叶绿素荧光动力学在植物生理研究中的应用
• 2.2.2 叶绿素荧光动力学在植物逆境生理研究中的应用
• 2.3 林木光合同化物的分配与调节
• 2.3.1 光合同化物的分配
• 2.3.2 光合同化物分配的调节
• 2.4 同位素示踪技术在林木C分配研究中的应用
• 2.4.1 放射性同位素示踪技术在林木C分配中的应用
• 2.4.2 稳定性同位素示踪技术在林木C分配中的应用
• 2.5 林木剥皮再生的研究进展
• 3. 研究的目的和意义
• 3.1 研究目的
• 3.2 研究意义
• 4. 材料与方法
• 4.1 试验材料
• 4.2 试验设计
• 4.2.1 光合测定
• 14C示踪'>4.2.2¹⁴C示踪
• 4.3 测试项目及方法
• 4.3.1 黄柏气体交换过程测定
• 4.3.2 叶绿素荧光测定
• 4.3.3 数据处理与统计分析
• 4.3.4 剥皮对黄柏同化物运输、分配的影响
• 5. 结果分析
• 5.1 黄柏剥皮后新生韧皮部的生长
• 5.2 剥皮对黄柏光合特性的影响
• 5.2.1 黄柏光合作用特点
• 5.2.2 剥皮对黄柏气体交换过程的影响
• 5.2.3 剥皮对叶绿素荧光的影响
• 14C-同化物运输的影响'>5.3 剥皮对黄柏¹⁴C-同化物运输的影响
• 14C-同化物在黄柏韧皮部的运输速率'>5.3.1¹⁴C-同化物在黄柏韧皮部的运输速率
• 14C-同化物运输的影响'>5.3.2 剥皮对黄柏韧皮部¹⁴C-同化物运输的影响
• 14C-同化物分配的影响'>5.4 剥皮对¹⁴C-同化物分配的影响
• 14C-同化物分配的影响'>5.4.1 剥皮对黄柏不同部位叶片中¹⁴C-同化物分配的影响
• 14C-同化物的分配影响'>5.4.2 剥皮对黄柏韧皮部及根系中¹⁴C-同化物的分配影响
• 6. 讨论
• 6.1 对光合作用过程影响的原因分析
• 6.2 对叶绿素荧光影响的原因分析
• 6.3 剥皮对黄柏同化产物的影响
• 7. 结论
• 8. 下一步研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 学习期间发表的文章