（果树学专业论文）去果对不同成熟期桃源叶光合作用影响的研究.pdf

摘要 在五个不同成熟期桃品种( 庆丰、大久保、燕红、八月脆和晚蜜，成熟期从6 月下旬至9 月下旬) 果实最后迅速生长期，对一年生枝进行环剥及去留果处理改变库源关系，分别研究了 在晴天和阴天去果处理和留果处理叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶片温度的变化以 及处理源叶片中果糖、葡萄糖、蔗糖、山梨醇含量以及果糖、葡萄糖、蔗糖、山梨醇代谢相关 酶活性，主要研究结果如下： 1 不论是阴天还是晴天，果实的的存在显著影响叶片光合作用，随着试验处理库力的减 弱，源叶净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率等均降低，而与之相应叶片温 度则随库力的降低显著升高，并且晴天时各指标差异比多云天要明显。 2 源叶光合速率与气孔导度、光合速率与蒸腾速率、气孔导度与蒸腾速率间存在着极显 著相关关系。 3 库力的减弱对源叶叶片中果糖、葡萄糖、蔗糖、山梨醇含量及代谢相关酶活性影响不 显著。 关键词：库源关系，光合作用，气孔导度，时表面温度，桃 i i a b s t r a c t e f f e c t so fd e f r u i t e da n dg i r d l i n g 订e a t m e n t sw e r ei n v e s t i g a t e do on e tp h o t o s y n t h e s i s ( p n ) ，s t o m t a l c o n d u c t a n c e ( g s ) ，t r a n s p r i t i o nr a t e sr e ) a n dl e a ft e m p e r a t u r em 曲a n df r u c t o s e ，g l u c o s e ，s u c r o s e ， s o r b i t o la n dr e l a t e de n z y m ea c t i v i t i e sa tf i n a ls t a g eo fr a p i df r u i tg r o w t hi nd i f f e r e n tm a t u r a t i o nt i m e c u l t i v a r so f q i n g f e n g ，o k u b o ，y a n h o n g ，b a y u e c u i a n d w a n m i p e a c h t r e e s p r u n u s p e r s i c a ( l ) b a t s c h 1o l lt h es u n n yd a ya n dc l o u d yd a y t h er e s u l t sa sf o u o w ： 1 d e f n l i t e dt r e a t m e n t sh a ds i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e dp n ，g s ，c ia n dea n di l l c r e a s e dt k a fo nb o t h t h es u n n yd a ya n dc l o u d yd a y 2 t h e r ew e r es t r o n gp o s i t i v ec o r r e h t i o nb e t w e e np na n dg s ，p na n de ，g sa n de 3 l o ws i n kd e m a n dh a dn os i g n i f i c a n te f f e c t so nt h ec o n t e n t so ff r u c t o s e ，g l u c o s e ，s u c r o s e , s o r b a o la n dt e l a t e de n z y m ea c t i v i t i e si ns o t l e c el e a v e s k e yw o r d s ：s i n k - s o u r c er e l a t i o n s h i p ，p h o t o s y n t h e s i s ，s t o m a t a lc o n d u c t a n c e ，l e a ft e m p e j a t m e ，p e a c h i i l 英文缩写英文名称 a 6 p r a 1 c i e g s h p l c n a d p n a d p h 眦 p n r s s d h s p s t k a f u d p g 缩写语表 a 1 d o s e 6 p h o s p h a t er e d u c t a s e a c i di n v e r t a s e j n t e r c e l l u l a rc o ，c o n c e n t r a t i o n t r a n s p i r a t i o nr a 把 s t o m a t a lc o n d u c t a n c e h i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h n i c o t i n a m i d e a d e n i n ed i n u c l e o t i d ep h o s p h a t e n i c o t i n a m i d ea d e n i n ed i n u d u o t i d e p h o s p h a t e ( r e d u c e df o r m ) p h o t o s y n t h e t i c a l l ya c t i v er a d i a t i o n n e tp h o t o s y n t h e s i sr a t e s t o m a t a lr e s i s t a u c e s o r b i m ld e h y d r o g e n a s e s u c r o s ep h o s p h a t es y n t h a s e l e a ft e m p e r a t u r e u r i d i n e5 - d i p h o s p h o - g l u c o s e 中文名称 6 - 磷酸醛糖还原酶 酸性转化酶 细胞间隙c 0 2 浓度 蒸腾速率 气孔导度 高效液相色谱仪 氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷 酸磷酸，辅酶 还原型辅酶i i 有效光合辐射 净光合速率 气孔阻力 山梨醇脱氢酶 磷酸蔗糖合成酶 叶片温度 尿苷二磷酸葡萄糖 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生虢舌溻侉 删：弘。年莎月啪 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：氆自亏毽 时间：泐6 年易月伽 导师签名 第一章引言 绿色植物利用光能将所吸收的c 0 2 和水等无机物合成有机物并放出0 2 的过程称为光合作用。 光合作用是地球生命的源头，是人类及一切需氧生物的0 2 源泉，更重要是人类所需的粮食、纤 维、油料、木材、糖、水果、蔬菜等都来自植物光合作用( 裴宝华，2 0 0 0 ) 。太阳辐射是果树生 长发育的主要能量来源，果树器官的分化、发育、产量形成与品质优劣都是以光台速率和净光台 产物的积累为基础的。对于果树光合作用的研究虽已有2 0 0 余年的历史，但直到上世纪6 0 年代 中期，由于红外线二氧化碳分析仪的改进和应用，果树光合作用的研究才得到迅速发展( 胡绪兰 等，1 9 8 3 ) ，尤其近年来，果树光合作用研究的对象、内容、方法都有了巨大发展。从光合作用 的研究方法到内、外因素对光合作用的影响，都进入了一个崭新时期。 1 1 叶片光合作用的影响因素 光台作用是地球上最重要的化学反应和规模最大的生物合成过程( 沈允钢等，1 9 9 8 ：许大全， 2 0 0 2 ) ，其形成的有机物和氧气是人类赖以生存的物质基础。光合作用对于果树生产更有着不可 替代的作用，光合产物在树体内的运转和分配对果树的生长发育、产量和果实品质的形成具有十 分重要的意义。叶片的光合同化产物协调地向各器官运输和分配是植物正常生长发育的前提，只 有光合同化产物在库源器官问的均衡分配，才能保证果树具有较高的经济产量。而影响同化产物 分配的因素有很多主要包括外界环境因子和植物体自身内在因素。其中环境因素主要有：光照、 温度、水分、空气和矿质营养等( 曾光辉等2 0 0 4 ) ；植物自身内在因素主要是：植物品种特性、 叶龄、叶位、叶绿素( 吕芳德等，2 0 0 3 ) 以及库源关系等，其中库源关系是最主要的影响因素。 也是多年来人们研究最多的方向。 1 1 1 光照对源叶光合作用的影响 光 ! 是影n 向光合作用最重要的环境因子。光照是决定果树生产力的重要因素，果树树体受光 量不同，会赢接影响叶片发育质量，使叶绿素含量及光台作用强度有所不同( 王丹等，1 9 9 5 ) 。 许多研究都表明，光合有效辐射与光合速率成显著正相关。当光强逐渐增大达到光补偿点时，植 物光合速率由负变正；在光补偿点和光饱和点之间，光合速率随光合有效辐射迅速增加；当光强 达到饱和点时，光合速率增加很少或不再增加，甚至反而减小，产生光抑制现象( ( o k ，1 9 5 6 ) 。 不同果树光合作用的需光特性不同，大多数果树的光补偿点在2 0 8 0 。m o lm 。2 一左右，光饱和点 多在8 0 0 。1 0 0 0 z m o lm 。2s 1 之间，少数树种如杏、李、枇杷、阿月浑子等在1 5 0 0 f l m o tm 。s 4 以上， 对强光逆境适应性较强。 1 1 2 温度对光合作用的影响 植物的光合作用对温度的响应曲线一般为钟形，较低温度f ，叶片光合作_ | = e 的限制冈索通常 土雷奎些盔兰鎏苫誊垡鲨苫翟= 耋：i 直 不是气孔导度，而是无机磷再生。高温下光合作用速率降低，可能由于高温引起c o ：溶解度降低， r u b i s e o 对c 0 2 亲和力以及光合机构关键成分热稳定性降低( 许大全，2 0 0 2 ) 。于强和王天铎( 1 9 9 8 ) 提出温度影响光合作用和气孔导度的两种途径，一是通过光合作用的生物化学进程本身的速度， 另一个是通过叶片和空气间水分亏缺，它是由影响胞间饱和水蒸气压起作用，他们的研究还证明 气孔导度的最适温度低于同化最适温度。t a n 和b u t t e r y ( 1 9 8 6 ) 对桃树的研究中也表明，在高 温下光合速率减少可能是由于气孔关闭带来的非直接影响。 1 1 3 气孔导度对光合作用的影响 植物叶片光合作用中，水蒸气、c o ：、oz 都是通过气孔进出叶片的，植物蒸腾作用散失的水 分超过9 0 通过叶片表面的气孔进行( p e i 甜a 1 ，1 9 9 8 ) 。气孔的开闭影响蒸腾、光合和呼吸( 王 忠，2 0 0 0 ) 。植物的光合作用受多种外界环境因素的影响植物对多种环境胁迫响应的共同特征 是叶片光台速率的降低，这时光合作用的主要限制部位有两个，一个是气孔限制，另一个是非气 孔限制，即叶肉细胞阻力。许大全( 2 0 0 2 ) 认为在叶片气体交换的测定中，人们看到的气孔导度 与光合速率大体相互平行的变化趋势，不能说明气孔导度降低定是光合速率降低的原因，也可 能是光合速率降低的结果，即光合速率降低导致胞间c o z 浓度提高，从而引起气孔导度降低。因 此，在研究气孔导度与光合作用关系前，先要做出气孔限制与非气孔限制的分析判断，可做出光 合速率的降低主要是由气孔导度降低引起的可靠结论。 1 1 4 光合末端产物对光合作用的调节 环剥截断了光合同化产物从源到库的运输，造成其在源叶中积累而导致叶片光合作用降低。 部分去叶提高了库锶比会导致源叶中碳水化合物含量下降而光合效率增强( i g l e s i a s 甜a 1 ，2 0 0 2 ； z h o ua n do u e b e d e a u x ，2 0 0 3 ) 。z h o ua n dq u e b e d e a u x 在苹果上的研究表明，去除9 0 叶片处理后， 存留叶片的山梨醇含量在处理2d 时从1 6 3 m g g 1 f w 降到1 1 8 m g 百1 f w ，在处理后7d 时又 上升到1 5 4m g g - t f w ，蔗糖与山梨醇变化规律相似，淀耪和葡萄糖分别降低了4 8 和2 7 ，而 叶片的净光合效率增加了4 5 6 。 叶片的净光合效率受抑制常与叶绿体中淀粉的积累联系在一起，其原因可能主要有：1 、增 加c 0 2 扩散阻力( m a k i n oa n d m a e ，1 9 9 9 ；n a k a n oe t a l ，2 0 0 0 ) ；2 、导致r u b p 羧化酶活性降 低( s a w a d ae ta 1 ，2 0 0 1 ) ；3 、压迫并损伤内囊体( g r u ba n dm a c h l e r ，1 9 9 0 ) ；4 、淀粉粒对光有 遮挡，从而直接阻碍光台膜对光的吸收( l a y n ea n df l o r e ，1 9 9 5 ) ；5 、易导致叶片失绿和衰老 ( s c h a f f e re ta 1 ，1 9 8 6 b ) ；6 、叶片中的p i 缺乏和磷酸丙糖高浓度，使叶片光台能力f 降( h e r o l e ， 1 9 8 0 ) 。 1 1 5 库源关系对源叶光合作用的影响 植物n 1 片通过光合作用形成同化产物，光合同化产物向各个器官的运输与分配直接关系到植 物体的生比发育和经济产量的高低。根据光合同化产物输出与输入的特点可以把植物的组织和器 土量奎錾銮兰琶圭誊篷鎏塞釜耋i l 奋 官分为两类：( i ) 源( s o u r c e ) 指光合同化物的输出器官，般指成熟的叶片，源器官同化物形成 和输出的能力用源强( s o u r c es t r e n g t h ) 表示；( 2 ) 库( s i n k ) 是光合同化物的输入器官，包括幼叶、 果实和根等器官，库器官接纳和转化同化物的能力用库强( s i n ks t r e n g t h ) 表示。源是光合产物的 制造者，在提供库器官生长发育及代谢需要的同时也维持着自身代谢活动的需要。植物的生长发 育直接或间接地依靠叶片的光合同化产物协调地向各部位运输和分配，库源关系改变对植物光合 作用及光合同化产物运输与分配有着直接影响，源和库的强度及大小和相互关系对于光合同化物 在植株内的分配起着决定性的作用( h o ，1 9 8 8 ) 。因此，开展果树库源关系中源叶碳水化合物代 谢、光合作用调控机制等方面的研究，对于果实生长发育的调控以及高品质果品的生产具有重要 意义。 果实是果树器官中最重要的库，在足够量的负载条件下，采收时果实中获得的干物质量占叶 片生产总量的5 0 ( p a v e ! a n dd e j o n g ，1 9 9 3 ) ，因此，通常通过研究果实和叶片的关系来研究果 树的库源关系。很多学者研究表明，果实的存在能够提高叶片的净光合速率，对多数果树如苹果 ( h a n s e n ，1 9 7 0 ：g h o s h ，1 9 7 3 ；f u j a n dk e n n e d y ，1 9 8 5 ；周睿等，1 9 9 5 ) 、桃( c h a l m e i se ta 1 ， 1 9 7 5 ；c r e w se ta 1 ，1 9 7 5 ；n i i ，1 9 9 3 ；李卫东等，2 0 0 5 ) 、葡萄( d o w n t o ne ta 1 ，1 9 8 7 7 、草莓 ( c h o r e ae t a l ，1 9 8 2 ；f o r n e ya n d b r e e n ，1 9 8 5 ；s c h a f f e re t a l ，1 9 8 6 a ) 、柿( 王文江等，1 9 9 3 ) 、 猕猴桃( 彭永宏等，1 9 9 4 ) 、阿月浑子( v e m m o s ，1 9 9 4 ) 、柑桔( l e n za n dd a u n i c h t ，1 9 7 1 ) 、酸 梅( s a m sa n df l o r e ，1 9 8 3 7 、核桃( v e m m o s ，1 9 9 4 ) 等的研究表明，果实的存在能提高叶片光台 效率2 0 - - 4 0 0 。对这些研究结果分析表明。结果树、结果多的树、结果枝上或靠近果实的叶 片的净光合效率，分别比未结果树、结果少的树、未结果枝上或远离果实的高( t y 金豹，2 0 0 1 ) 。 但也有研究发现，果实的存在与否与叶片的净光合效率无显著相关( r o ma n df e r r e e ，1 9 8 6 ；r o d e r e l a l ，1 9 8 8 ：s c h e c h t e r e t a l ，1 9 9 1 ；n a a t i y a l e t a l ，1 9 9 9 ；p r o i e t t i ，2 0 0 0 ) 。如r o p e r e t a l ( 1 9 8 8 ) 对甜樱桃的研究表明，无论是日变化还是季节变化，果实存在与否对叶片p n 不产生影响。叉如 橄榄树叶片p n 、气孔导度( g s ) 、蒸腾速率( e ) 、胞间c 0 2 浓度( c i ) 和呼吸速率( r d ) 亦不受 负载量和果实有无的影响( p r o i e t t i ，2 0 0 0 7 。 大多数植物源叶中经光合作用固定的c 0 2 最终转化为蔗糖和淀粉，蔷薇科植物的主要光合产 物为山梨醇。当库源比改变后，不仅叶片的光合速率发生变化，光合末端产物也会相应发生变化。 在高库源比时，如部分去叶常使存留叶片的光合能力增强( r o ma n df e r r e e ，1 9 8 5 ；t s c h a p l i n s k ia n d b l a k e ，1 9 8 9 ：l a y n ea n df i o t e ，1 9 9 3 ，1 9 9 5 ：方金豹，2 0 0 1 ；z h o ua n do u e b e d e a u x ，2 0 0 3 ) 。但 调节库源比升高后，也有使叶片光合效率未发生变化的报道( s a m sa n d f l o r e ，1 9 8 3 ；方金豹等， 2 0 0 0 ) 。而去果( s c h a f f e r e t a l ，1 9 8 7 iw i b b ea n db l a n k e ，1 9 9 5 ；g u c e i e f a l ，1 9 9 5 、环剥( r o p e r a n dw i l l i a m s ，1 9 8 9 ；z h o ua n dq u e b e d e a u x ，2 0 0 3 ) 、延匠光照时间( l a y n ea n df l o r e ，1 9 9 3 ) ，高 光强( g a u d i l l e r ea n d m o i n g ，1 9 9 2 ) 、弱光( s c h u b e r t e l a t ，1 9 9 6 ) 等措直接或间接改变库源关系 的措施，常使源叶光台效率r 降。 此外，果实生长发育的不同阶段也影响叶片净光合效率，如在果实最后生长阶段，糖类物质 在果实内快速积累，此时果实可提高叶片的光合作州( f u j i ia n dk e n n e d y ，1 9 8 5 ；d e j o n g ，1 9 8 6 ； w o o d ，1 9 8 8 ) 。对桃树的研究表明，果实生长发育的早期阶段，有果树和无果树叫片的c o ：同化 谜率无显著差异，而在果实最后阶段前期，有果树叫片c o ：同化速率较无果树高出1 1 一】5 ( d e j o n g ，1 9 8 6 ) 。 3 1 2 库源关系与源叶碳水化合物代谢 碳水化合物是植物光合作用的主要产物，大多数植物的光台产物是蔗糖和淀粉，其中蔗糖是 碳运输的主要形式，也是“库”代谢的主要基质( f a r r a r ，2 0 0 0 ) 。苹果、桃等蔷薇科植物的光合 产物是山梨醇、蔗糖和淀粉，其中山梨醇是这些植物的主要光合产物，也是碳水化合物的主要运 输形式和一种可溶性的贮藏碳水化合物( l o e s c h e re ta 1 ，1 9 8 2 ；b i e l e s k ia n dr e d g w e u , 1 9 8 5 ；周 睿和束怀瑞，1 9 9 3 ) 。库源关系中源叶碳水化合物含量变化受其代谢相关酶活性调控，它们的动 态变化及其相互关系是研究库源关系的重要内容之一。 1 2 1 山梨醇代谢及其关键酶 山梨醇( s o r b i t 0 1 ) 属于糖醇类( 娄成后，1 9 8 0 ) ，是山梨糖( s o r b o s e ) 的还原产物( 严隆飞， 1 9 8 5 ) ，最早由法国学者b o u s s i a g a n l t 于1 8 7 2 年在蔷薇科植物欧洲花楸的果实中发现的，山梨酵 是苹果、梨、樱桃、桃、李、杏等许多蔷薇科植物光合作用的主要产物。y a m a k i ( 1 9 8 6 ) 测得山 梨醇可占到苹果叶片中光合产物的总碳水化合物的8 0 以上，而蔗糖只占1 0 。山梨醇的合成仅 限于叶片中，c o ：按正常的光合途径生成磷酸己糖，然后被还原成6 磷酸山梨醇。脱去磷酸基生 成山梨醇( 周睿和束怀瑞，1 9 9 3 ) 。醛糖- 6 磷酸还原酶( a 6 p r ) 在山梨醇合成中起重要作用。山 梨醇在叶片中合成后，作为碳水化合物的主要运输形式由源器官通过韧皮部转运到库组织中， 供库器官生长发育需要。植物在利用之前，山梨醇先由山梨醇脱氢酶( s d h ) 催化转化为单糖的 形式，再行利用。此外，在山梨醇代谢过程中，还有山梨醇氧化酶( s o x ) 和依赖n a d p + 的山梨 酵脱氢酶( n a d p + 一s d h ) 的参与。 1 , 2 2 蔗糖代谢及其关键酶 蔗糖是高等植物光合作用的主要产物，是大多数植物碳运输的主要形式。蔗糖在细胞质申台 成，叶片叶绿体固定c 0 2 后，经三羧酸循环，形成的磷酸丙糖( r p ) 经叶绿体膜进入细胞质，经 过一系列的反应合成u d p g 和6 磷酸果塘( f - 6 一p ) ，然后在蔗糖磷酸合成酶( s p s ) 作用下台成 蔗糖。蔗糖也在转化酶( 酸性转化酶和中性转化酶) 和蔗糖合成酶( s s ) 的作用下进行降解，降 解产物供叶片自身生理代谢消耗。源叶中产生的蔗糖作为运输物质经筛管伴胞复合体进入质外 体，在转化酶的作川f 分解为葡萄糖和果糖，然后己糖转运子将己糖从质外体运进l 临近库细胞， s p s 将其重新合成蔗糖，分别供转运、贮藏和代谢，以满足库器官的需要。 1 2 3 淀粉代谢及其关键酶 淀粉是植物主要的能量贮藏物质，在植物生k = 发育过程中起着重要的作用。淀粉是在叶绿体 或淀粉体中通过一系列酶反应合成的，在叶绿体中，通过 尔文循环同定c o ：，形成3 一磷酸甘油 酸( 3 - p g a ) ，然历转化为磷酸丙糖( t p ) ，磷酸丙糖可以通过丙糖一磷酸易侮体，转运至胞液中， 4 王冒警鲨盔主蛋圭喾墨连塞玺= 暮丑i 或在叶绿体中转变成6 磷酸果糖( f 6 p ) ，先后转变成6 - 磷酸葡萄糖( g 6 p ) 和1 磷酸葡萄糖( g 1 p ) 。 g 1 p 在a d p 葡萄糖焦磷酸化酶( a d p - g l u c o s cp y r o p h o s p h o r y l a s c ) 作用下形成a d p 一葡萄糖。a d p 一 葡萄糖可以作为淀粉合成的直接前体，在淀粉合成酶( s t a r c hs y n t h a s e ) 和分支酶( b r a n c h i n g e n z y m e ) 作用下合成直链淀粉和支链淀粉。 1 3 光合作用调控机理的研究 多年来许多学者分别从各个方面进行研究，提出各种观点。库源关系调控光合作用的假说大 致有以下三类：1 、反馈抑制假说：法国植物生理学家b o u s s i n g a u l t 在1 8 6 8 年提出，照光的叶片 中同化物的积累会使叶片光合作用降低，即反馈抑制假说( n e a l e sa n d n c o l l ，1 9 6 8 ) 。通过降低 光合产物的库一源比例，阻止叶片光合产物输出，抑制植物生长或提高空气中的c 0 2 含量等多种方 法人为地增加叶片中的光合产物含量以后，人们的确观测到叶片光合速率的降低，而且往往用末 端产物的反馈抑制来解释( a z c o n b i e t o ，1 9 8 3 ；s c h a f f e r e t a l ，1 9 8 6 a ：f o y e r ，1 9 8 8 ；g a u d i l l e r e a n dm o i n g ，1 9 9 2 ；l a y n ea n df 1 0 ”，1 9 9 5 ；j e a n n e t t ee ta 1 ，2 0 0 0 ：s a w a d ae ta 1 ，2 0 0 1 ； i g l e s i a s e ta 1 ，2 0 0 2 ：z h o ue ta 1 ，2 0 0 3 ) 。但对该假说也有质疑观点，一些学者观察到果实的有无对果树 叶片的光合教率并无影响( r o ma n df e r r e e ，1 9 8 6 ；r o p e re ta 1 ，1 9 8 8 ；s c h e c h t e ra n dp r o c t o r , 1 9 9 4 ； p r o i e t t i ，2 0 0 0 ) ：另外摘除果实或不同负载量情况下观察到叶片中非结构糖物质积累，但并不总是 影响叶片的光合效率( p l a u te t a l ，1 9 8 7 ；m a r c e i s ，1 9 9 1 ) ；而部分研究表明去果降低库源比甚至 增强了其光合效率( o k u d a e t a l ，1 9 9 6 ) 。2 、产物抑制闽值观点：许大全等( 1 9 8 2 ) 以菠菜为材 料的研究表明，叶片光合产物含量与净光合速率( p n ) 的关系可以用一条钟形的曲线来表示，当 光合产物含量远低于或高于个最适值时，光合产物水平与p 之间分别有正相关或负相关；而 当光合产物含量处于这个最适值附近的一定范围内时，没有明显的相关。因此，许大全等( 1 9 8 2 ， 1 9 9 8 ) 提出了产物抑制阈值观点，认为植物体中即使存在产物抑制作用，也是在光合产物积累到 一定水平之后才会抑制光合作用，而在自然条件下，许多植物叶片中光合产物含量低于光台产物 抑制的阙值，因此产物抑制不大可能是植物体对光合作用进行自我调节控制的主要方式( 许大全， 1 9 8 6 ) 。3 、气孔一时。温调节假说：u 等( 2 0 0 1 ) 在桃树上的研究表明，在果实库力减弱的情况下， 仅仅当叶片温度超过某一临界值时才会导致源叶光合效率的降低，并发现叶片光合效率与气孔导 度呈正相关关系，因此，对于果树的库源关系中的光合作用调控机制，l i 等( 2 0 0 1 ) 提出了气孔 的开张为启动因子、叶片温度为作用因子的新假说。即库力的降低首先导致叶片的气孔导度降低， 蒸腾减少，其结果是叶片温度升高，导致光合效率的降低，从而实现对光合作用的调节。 1 4 本研究的目的 在研究库源关系时，许多学者友现叶片光台效率与气孔导度呈密切的正相关关系( t a na n d b u t t e r y ，1 9 8 6 ；v e n a m o s ，1 9 9 4 ) 。高叶湍使叶片光合效率f 降也有报道( 孙广玉等，1 9 9 1 ；程来 亮等，1 9 9 2 ；张大鹏等，1 9 9 5 ；黄丛林等，1 9 9 6 ) 。如孙厂玉等( 1 9 9 1 ) 对大豆的研究表明，叶 片光台敏率与d t ( n l 温利气温之著) 呈极显著负相关。因此，以气孔一叶温调节为突破口进行深 入研究，将为阐明库源关系中的光合作用调控机制提供理论信息。 5 主罾銮些盔兰重点兰篮鎏奎善二耋：l 蚕 果实存在大量水分，当去除果实后在蒸腾作用较强时可能会使源叶片水分亏缺而影响气孔导 度，进两影响光合速率。通过在处理枝组环剥点外设置非库果实而锝以通过木质部补充水分的办 法研究库源关系中果实水分对源叶片光合作用的影响，对进一步阐明库源关系中果实水分与光合 作用的关系有积极意义。 本研究通过对一年生枝进行基部环剥以及去果、留果处理造成不同库强严格控制库源关系条 件，研究源时净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶片温度等光合参数，以及源叶中主要非结构 碳水化合物如山梨醇、蔗糖、葡萄糖、果糖和及其代谢关键酶酸性转化酶( a i ) 、蔗糖磷酸合成 酶( s p s ) 、蔗糖合成酶( s s ) 、山梨醇脱氢酶( s d h ) 和6 磷酸醛糖还原酶( a 6 r p ) 变化规律， 以期弄清源叶中碳水化合物对果树源叶光合效率的影响作用，阐明气孔行为和叶温在果树库源关 系中对光合作用的调控作用。 2 1 试验材料 第二章材料与方法 试验于2 0 0 5 年在北京市平谷区王辛庄镇许家务村桃园进行，试材分别为5 年生庆丰【p r “h w p e r i c a ( l ) b a t s c h q i n g f e n g 小八月脆 p r u n u s p e r i c a ( l ) b a t s c h i b a y u e c l | 川、大久保 p r u n u s p e r i c a ( l ) b a t s c h o k u b o 】、燕红f p m sp e r i c a ( l ) b a t s c h y a n h o n g 。】和晚蜜桃咖w “sp e r i c a ( l ) b a t s c h a n a n m i l 】，南北行向，株行距3m 5m 。 2 2 试验处理 在庆丰、大久保、燕红、晚蜜果实最后迅速生长期和八月脆果核硬化期及果实最后生长期， 分别选取树冠外围1 - 1 5 米高，面南，照光良好且长势均一带果不带果的4 个一年生枝组作如下 处理，如图2 1 所示。( a ) 去果( 用“f r u i t ”表示，以下同) ：在一年生枝组选取一新梢，在新 梢的两侧于母枝上进行环剥以阻断新梢养分回运，从而保证源叶相对独立，新梢去掉基部两三片 小叶，留1 0 片叶去顶；( b ) 留1 果( 用“+ 1 f r u i t ”表示，下同) ：类似处理a ，同样于新梢两侧 环剥，但在新梢所在环剥区间内留一果实作为库，新梢留1 0 片叶去顶 ( c ) 留2 果( 用“+ 2 f r u i t ” 表示，下同) ：环剥区间内新梢两侧留两个果实，新梢留1 0 片叶去顶；( d ) 果实与源叶之间环剥 ( 用“+ f r u i t ”表示，下同) ：新梢两侧环剥且留两个果实，但果实处于环剥区域外两侧，新梢留 】0 片叶去顶。由处理a 至处理c 库力逐渐增强，而处理d 类似处理a ，但在环剥区外侧留2 果 实，设想果实可能为新梢供应水分从而影响新梢叶片光台作用。 g i r d l i n gf r u i l1 - y e a r o l ds h o a l 图2 1 库源关系研究中试验处理示意图 f i g u r e2 - 1d i a g r a mo r s l n k s a l l r e em a n i p u l a t i o n s a ：f r u i t b ：+ 1 f r u i t c ：+ 2 f r u i t d ：+ f 兀l i t 土雪銮些銮誊蟹土誊墨鎏苫 蚕三雪盆龃鲁趸鎏 咀上4 个处理作为一个区组，除试验方案涉及枝、果组合外，处理所在枝组其他果实均疏除， 且同一区组4 个处理尽量集中在树体1 - 2 平方米区域范围内以保证环境条件相对统一。每棵树设 2 个区组，共5 棵树1 0 次重复。 2 3 研究内容与方法 2 3 1 叶片净光合速率( p n ) 及相关参数的测定 在庆丰、大久保、燕红、晚蜜果实最后迅速生长期和八月脆果核硬化期及果实最后生长期进 行上述4 种处理，从处理后第3 天开始，分别选取两个晴天及个阴天，对4 个处理新梢中部叶 片进行光合作用日变化的测定，从8 ：0 0 - 1 7 ：0 0 每小时测定一次，仪器采用美国l i c o r6 4 0 0 型便 携式光合仪，记录净光合速率( p 1 1 ) 、光合有效辐射( p a r ) 、气孔导度( g s ) 、胞阃c 0 2 浓度( c i ) 、 蒸腾速率( e ) 、叶片温度( t k 。f ) 、大气温度( l * ) 等生理指标。 2 3 2 叶片中非结构性碳水化合物的提取及测定 取样方法：各品种在最后一次光合测完后次日，在保证是晴天的情况下取叶样，在8 ：0 0 ，1 2 ：0 0 ， 1 6 ：0 0 取样3 次，将各处理新梢1 0 片叶全部摘下，擦拭干净去叶脉后迅速用液氮冷冻，在- 4 0 c 冰箱保存待测。 叶片可溶性糖提取及测定：称取冷冻的鲜样叶片1 0 9 ，置于研钵中加液氮研成粉末，向粉末 中加4 m l 浓度为8 0 的乙醇研成匀浆，倒入1 0 m l 离心管中，用8 0 的乙醇4 m 1 分两次冲洗研 钵，倒入以上l o 蚰离心管中，8 0 c 水浴1 0 r a i n ，2 0 0 0 0 r p m 离心1 0 r a i n ，上清液倒入5 0 m 1 离心 管中；残留物再用8 0 的乙醇提取、离心，并收集上清液于5 0i l l l 离心管( 残渣用于淀粉的提取) 在8 0 水浴中蒸干乙醇。加重蒸水2m l 溶解残留物，震荡，静置1 小时，经1 5 0 0 0r p m5m i n 离 心后再经过s e p c 1 8 萃取柱( s u p e l c l e a ne n v ic 1 8s e p ) 和0 2 2 “m 微孔滤膜过滤，滤液用于可 溶性糖含量的测定。 叶片中淀粉的提取及测定：叶片提取可溶性糖后的残留物采用离氯酸法提取淀粉( 徐迎春等， 2 0 0 1 ) 。提取可溶性糖后的上述残留物加入1 0 删浓度为3 0 ( v v ) 的高氧酸放置过夜，然后置 于8 0 c 的水浴中1 0 r a i n ，2 0 0 0 0r p m 离心1 0 r a i n ，收集上清液定容至2 5 m 1 容量瓶，用慧酮比色 法测定6 2 0 n m 波长下的消光值，根据葡萄糖的标准曲线计算出样品的淀粉含量。 葡萄糖、果糖、蔗糖和山梨醇用高效液相色谱法( h p l c ) 测定。液相色谱仪采用戴安p 6 8 0 测定系统( d i o n e xc o r p o r a t i o n ，c a ，u s a ) ，色谱柱采用碳水化合物柱( t r a n s g e n o m i cc a r bs e p c o r e g e l8 7 c ) ，外加保护柱( t r a n s g e n o m i cc a r bs e pc o r e g e l8 7 cc a r t r i d g e ) 。视差检钡0 器型号为 s h o d e x r i 1 0 1 ，工作条件：柱温8 5 ，流动相为脱气后的重蒸水，流速为0 6 m lm i n ，每次进 样1 0 “l 。 2 3 3 叶片中与光合产物代谢相关的酶液制备及酶活性的测定 试验测定6 一磷酸醛糖还原酶( a 6 p r ) 、山梨醇脱氢酶( s d h ) 、磷酸蔗糖合成酶( s p s ) 、蔗 8 土冒銮錾銮耋鎏土差堡鎏奎 墓三耋丝銎主趸鋈 糖合成酶( s s ) 、酸性转化酶( a 1 ) 等光合产物代谢相关酶活性。酶液制备及活性测定参照李卫 东( 1 9 9 5 ) 的方法。 2 3 4 数据统计分析 本试验数据整理使用m i c r o s o f te x c e l ，统计分析采用s p s s1 3 0 统计分析软件，显著性分析 采用邓肯多重比较分析，显著性水平为p 果实与源叶间环刹处理 去聚处理。在大部分时间里，四个处理问存在显著差异，但是7 月3 0 日仅仅观察到了留粜处理 1 0 表3 1 不同库潭处理对撬嚣叶平均净光台速率、气孔导度、蒸脯速率、叶片温度的影响 p a b l e 3 - 1e f f e c t o f s i n k - s o u r c e m n i p u l a d o n s o n t h e a v e r a g eo f p n ，g s , e 1 k t o f s o u r c e l e a v e s i np e a c h 处理净光台速率气孔导度 蒸腾速率叶表面温度 墅! ! 兰! ! ! ! ! 坐翌生窭：! ! ! 垒! l ! ! ! 型：篓! ：里f 婴坚：垩二! = ! ：! 里型! ! ! 丈久保7 月2 8 日，晴 o k u b o j u l 2 8 ，s u n n y 去果f r u i t 2 7 8a 果实与源叶问环剥+ f i u i t 5 0 4b 留1 果h 矗矗1 3 0 8c 留2 果+ 2 f t u i t1 4 8 6d 太久保8 月2 目，晴 o k u b o a u g 2 ，s u n n y 去果f r u i t 36 7a 果实与源叶问环剥f i - u i t 5 。3 9a 留1 果+ 1 w u i t1 0 9 5 b 留2 果+ 2 f r u i t1 4 3 2c 晚蜜9 月2 3 日。多云 w a u m i s o p 2 3 ，c l o u d y 去果f r u i t 2 吣a 果实与源叶间环剥f r u i t2 2 7a 留1 果+ l f t u i t 3 8 4b 留2 果+ 2 f r u i t4 5 8 b 晚蜜9 月2 4 日，晴 w a n m i s c p 2 4 ，s u n n y 去果f r u i ! 1 7 4a 果实与源叶间环剥h _ i i i l3 1 3a 留1 果+ l f i - u l t7 ，0 0 b 罾2 果+ 2 f r u i t9 7 7 c 同一列数据后不同字母表示p 果实与源叶问环剥处理 去果处理，而叶温则四个处理间差异不明显。 另外我们比较研究了果实两个不同发育时期库源关系改变对源叶p n 及相关光合参数的影响， 尽管两个时期p n 及相关参数日变化动态有很大差异，但对不同库源关系处理的反应及在两个不 同果实发育阶段表现基本相似。如图3 5 ，“八月脆”在果实第一次迅速生长期( 7 月7 日) ，在全 天大部分时间里，留1 果和留2 果处理之间、果实与源叶间环剥和去果处理之间p n 、g s 、e 、t h f 、 c i 无显著差异，但在留果处理和去果处理之间却有显著差异，并且留果极显著地导致源叶p n 、 g s 、e 、c i 升高而t h f 降低。果实最后一次迅速生长期则表现不同，各处理间p n 随着库力改变 显出明显差异，留2 果处理 留1 果处理 果实与源叶间环剥处理 去果处理，g s 、e 变化规律与 之相应，而丑。，变化则正好相反。 1 2 j 星 旷 j # 兰 a -，+ tf 蕊呶： 耄飞之= 习遗醪斌 窖尸潮弋 幺蕊 荔试 一 缚弋 峭唔渤渊 5 1 量 茎 t i me h u 4 l m “h 0 图3 - 1 晴天( a e ，6 月1 9 日) 和多云天( f - j 6 月2 0b ) “庆丰”桃源叶净光台速率( a 和f ) 、气孔 导度( b 和g ) 、蒸腾速率( c 和h ) 、叶片温度( d 和i ) 和胞问c o 】浓度( e 和j ) 日变化 f i g u r e 3 - 1d i u r n a lv a r i a t i o n so f p n a a n d n ，g s ( ba n d g ) ，e f ca n d h ) ，1 乙| r ( da n d i ) a n d c i 诹a n d j ) o fs o u r c el e a v e so nc l o u d yd a y ( a e ) a n ds u n n yd a y ( f - j ) i nc v q i n g f e n g p e a c h 一p一2t!t 一一目一。旦10ih口ldl 一三一8目gii90 一ie三l!jp 一已-igjlh_】 e ! 呈 l | g g 矿 j j ； f 一) 一 箬辜磷 |瓜k 嗵，乒圣螭! 埝e # 套缸