镁对温室黄瓜光合特性的影响

1、中国蔬菜2009(6 :36-40CH I N A VEGET ABLES 收稿日期:2008209225; 接受日期:2008211211基金项目:国家“863”计划项目(2001AA24701 , 重庆市自然科学基金项目(CSTC2007BB1354 作者简介:谢小玉, 副教授, 博士, 主要从事设施蔬菜栽培教学与研究工作, E 2mail:xiexy80091631com镁对温室黄瓜光合特性的影响谢小玉刘海涛程志伟(西南大学农学与生物科技学院, 重庆400716摘要:。结果表明, 多镁胁迫增加了黄瓜叶片叶绿素a 、叶绿素b , , 缺镁胁迫使黄瓜叶片叶绿素a 、叶绿素b 、胡萝卜素含量均

2、极显著降低a /b最高; 缺镁胁迫下黄瓜叶片净光合速率(Pn 、气孔导度(Gs Tr , 而多镁胁迫下Pn 和Tr 呈双峰曲线; 多镁和缺镁胁迫的胞间CO 2浓度(Gs 呈近似倒抛物线型; 多镁和适镁处理叶片的光饱和点、CO 2饱和点以及表观量子效率和羧化效率都大于缺镁处理。缺镁胁迫下黄瓜光合作用主要是受非气孔限制, 而多镁胁迫下气孔因素和非气孔因素二者兼具。关键词:黄瓜; 镁胁迫; 光合特性中图分类号:S64212文献标识码:A 文章编号:100026346(2009 0620036205Effects of M agnesi um Stress on Photosyn thetic Cha

3、racter of Cucum ber i n GreenhouseX I E Xiao 2yu, L I U Hai 2tao, CHENG Zhi 2wei(College of A g rono m y and B io 2technology, S outhw est U niversity, Chongqing 400716, China Abstract:The effects of m agnesium stress on p hotosynthetic character of cucum ber were studied in greenhouse and under soi

4、lless condition . The results showed that the contents of chl orophyll a, chl oro 2phyll b were inecreased, and carotenoids conten t decreased underM g 2excessive, the contents of chl oro 2phyll a, chlorophyll b and carotenoids were extrem ly significantly decreased under M g 2deficiency . N et p ho

5、tosynthesis rate (Pn , stom ata conductance (Gs and transp irati on rate (Tr changed in one 2peak curve under M g 2deficiency, Pn and Tr changed in double peak curve under M g 2excessive . C i under M g 2excessive and M g 2deficiency, Gs under M g 2excessive changed in inverted parabolic curve in da

6、yti m e . L igh t saturati on point, CO 2saturati on point, apparent quantum yield and carboxylation effi 2ciency under M g 2excessive and M g 2op ti m um are h igher than M g 2deficiency . The m ain li m iting fact or of p hotosynthesis of cucum ber seedling is non 2stom ata factors underM g 2defic

7、iency . They were both stom ata and non 2st om ata factors under M g 2excessive .Key words:Cucumber; M agnesiu m stress; Photosynthetic character植物的第四大必需元素镁在植物的光合作用中有着十分重要的地位, 植物一旦缺镁, 势必对整个生理代谢过程造成很大影响, 进而影响植物的生长发育。黄瓜是温室栽培的重要蔬菜之一。近几年, 温室黄瓜尤其是长季节栽培的黄瓜常出现缺镁症状, 镁胁迫降低了黄瓜的单株产量、 2009(6谢小玉等:镁对温室黄瓜光合特性的影响单位

8、面积产量和单株瓜数1。为探讨镁胁迫对温室黄瓜的影响机制, 本试验采用无土栽培, 研究了不同镁离子浓度对温室黄瓜开花结果期光合特性的影响, 以期为温室黄瓜高产优质栽培提供参考。1材料与方法111试验材料选用津优1号黄瓜品种, 于2006年12月7, 育苗基质为膨化珍珠岩(用自来水浸泡48h, 冲洗1h, 下同 , (养液配方 。2007年1月15, 定植基质同样为膨化珍珠岩。采用槽式栽培(栽培槽长1840cm , 每槽定植2行, 行距40cm , 株距30cm 。个水平, 浓度分别为215、510、0mol L -1(Na 2S O 4调节S O 2-4 :鳌合铁1184g L -1, Ca (

9、NO 3 294163g L -1, K NO 37018g L-1, NH 4H 2P O 46L-1。微量元素:M nS O 4H 2O 115mg L-1, HBO 33m g L-1, ZnS O 47H 2O 0115m g L -1, CuS O 40103mg L -1, Na 2MoO 42H 2O 01015mg L-1。每处理3次重复, 共9个小区, 每小区定植30株。幼苗期每2d 浇营养液0125L 株-1, 开花结果期每2d 浇营养液015L 株-1, 每隔10d 浇1次清水洗盐。112测定方法在开花结果盛期的晴天选取生长一致且受光方向相同的植株上部第4片叶, 于9:0

10、018:00用美国产L I -6400便携式光合仪测定净光合速率(Pn 、气孔导度(Gs 、胞间CO 2浓度(C i 、蒸腾速率(Tr , 每隔1h 测1次, 连续测4d 。测定时使用开放气路, CO 2浓度(390±10 mol mol -1, 叶室温度(28±1 , 相对湿度60%±10%, 采用标准叶室、自然光照。在开花结果盛期的晴天上午于9:0011:00测定光合光强响应和光合CO 2响应。光合光强响应测定时用缓冲瓶控制CO 2浓度360380mol mol -1, 用光合仪控制温度(28±1 , 光合有效辐射(PAR 梯度为0、50、100、1

11、50、200、300、400、600、800、1000、1200、1400mol m -2s -1。光合CO 2响应测定时用红蓝光源、光照强度1200mol m -2s -1, 温度(28±1 , 外接钢瓶供应CO 2, 浓度梯度设定为0、50、100、150、200、300、400、600、800、1000、1200、1400mol mol -1。光响应曲线、CO 2响应曲线、光饱和点和光补偿点、CO 2饱和点和CO 2补偿点、表观量子效率(AQY 、羧化效率等的计算按照刘厚诚等2的方法。取测定过光合速率的叶片, 用浸提法测定光合色素含量3。113数据分析试验数据采用DPS 统计软

12、件以Duncan s 新复极差法进行多重比较。2结果与分析211镁胁迫对温室黄瓜叶片光合色素的影响从表1可以看出, 开花结果盛期镁对温室黄瓜叶片光合色素的影响显著, 多镁胁迫使叶片叶绿素a 、叶绿素b 含量显著或极显著增加, 类胡萝卜素含量极显著降低; 缺镁胁迫使叶片叶绿素a 、叶绿素b 、类胡萝卜素含量均极显著降低, 但缺镁处理的叶绿素a /b最高。表明缺镁胁迫下不利于叶绿素b 合成, 叶绿素b 是PS 捕光色素的重要组成成分, 它的减少不利于捕获光能。73 中国蔬菜CH I N A VEGET ABLES2009年3月(下表1镁胁迫对温室黄瓜叶片光合色素的影响处理叶绿素amg g -1(F

13、 W 叶绿素bmg g -1(F W 类胡萝卜素mg g -1(F W 叶绿素a +bmg g -1(F W 叶绿素a /b适镁(CK 21159±01054bB 01539±01017bA 01421±01043aA 21698±01114bB 41005±01123a 多镁21259±01128aA 01548±01112aA 01363±01056bB 21807±01035aA 41125±01216a 缺镁11746±01207cC01406±01107cB0135

14、3±01112bB21152±01049cC41301±01168a注:表中同列数据后不同小写字母表示差异显著(=0105 , 不同大写字母表示差异极显著(=0101 , 下表同。212镁胁迫下温室黄瓜开花结果盛期叶片光合速率2变化图1-a 表明, 适镁(对照 (Pn 的日变化均呈单峰曲线, 而多镁处理的Pn Pn 最高, 多镁处理的次之, 缺镁处理的最低。Pn 、适镁、多镁处理的峰值出现的时间分别为10:00、11:(Gs 的日变化呈单峰曲线, 缺镁处理的峰值较适镁处理降低16119%; Gs 日变化呈近似倒抛物线型(图1-b 。由图1-c 可看出, 适镁、多镁

15、、缺镁3种处理的叶片胞间CO 2浓度(C i 日变化均呈倒抛物线型。9:0012:00逐渐降低, 15:0018:00快速上升, 12:0015:00基本保持在250280mol mol -1之间, 各处理间差异不大。温室黄瓜叶片蒸腾速率(Tr 的日变化与Pn 相似。多镁、缺镁处理的峰值分别比适镁处理低23182%、13135%(图1-d 。 图1不同镁浓度下温室黄瓜叶片光合速率、气孔导度、胞间CO 2浓度、蒸腾速率的日变化83 2009(6 谢小玉等:镁对温室黄瓜光合特性的影响213镁胁迫下温室黄瓜叶片光合光强、光合CO 2响应叶片Pn 对光强和CO 2的响应如图2所示。在较低的光合有效辐射

16、(PAR 和CO 2浓度条件下, 不同处理的Pn 差异很小, 但是随着PAR 和CO 2浓度的增加, 不同处理间的差异增大。在PAR 0200mol m-2s -1和CO 2浓度0200mol mol -1的范围内, Pn 与PAR 、Pn 与CO 2浓度存在线性关系。在P AR 3001400mol m -2s -1和CO 2浓度3001400mol mol -1, 适镁和多镁处理的叶片Pn 随PAR 和CO 2浓度的增加缓慢增大。PAR 1000-s -1和CO 2800mol mol -1以上时, 缺镁处理的黄瓜叶片Pn随PAR CO 2(图2 。 图2不同镁浓度下温室黄瓜叶片净光合速率

17、对光照强度和二氧化碳浓度的响应进一步分析可以看出(表2 , 温室黄瓜叶片光饱和点、CO 2饱和点、表观量子效率和羧化效率都表现出缺镁处理的最低, 而光补偿点和CO 2补偿点都表现出缺镁处理的最高。说明温室黄瓜根际环境缺镁, 影响叶肉细胞对CO 2的亲合能力, 同时光合器官对光能的捕获和有效利用也显著受到影响。表2镁对温室黄瓜叶片光饱和点、光补偿点、CO 2饱和点、CO 2补偿点、表观量子效率和羧化效率的影响处理光饱和点mol m-2s-1光补偿点mol m-2s-1CO 2饱和点mol mol-1CO 2补偿点mol mol-1表观量子效率mol mol-1羧化效率mol m -2s -1适镁

18、(CK 91010bA 53108bB 76215bB 14186bA 010703bA 010734aA 多镁95215aA 50151cB 79010aA 12158cB 010749aA 010748aA 缺镁82715cB58155aA75715bB17191aA010565cB010668bB3结论与讨论缺镁会导致黄瓜叶片的光合速率和光合关键酶的活性下降4。本试验结果表明, 镁胁迫影响温室黄瓜开花结果期叶片的光合日变化、光饱和点和光补偿点、CO 2饱和点和CO 2补偿点、表观量子效率和羧化效率。缺镁处理的温室黄瓜叶片Pn 日变化呈单峰曲线, 且峰值提早出现, 从而减少光合产物的积累,

19、 使植株生长量减少, 产量降低5。而多镁处理的黄瓜叶片Pn 日变化呈近似双峰曲线, 黄瓜叶片出现“午休”现象。可能是因为植株根际镁离子浓度高而导致黄瓜对钾、钠离子的吸收不足, 而钾、钠离子能促进气孔的开放6, 增大气孔导度。气孔导度降低不利于CO 2的补充和H 2O 进入叶片组织, 从而不利于光合作用的进行。通常影响植物光合作用的因素可分为气孔因素和非气孔因素两类。Farquhar 等7认为, 当气孔导度与胞间CO 2浓度同时下降时, Pn 下降主要是由气孔限制引起的。如果Pn 的降低伴随着胞93 中国蔬菜CH I N A VEGET ABLES 2009年3月(下间CO 2浓度升高, 光合作用的主要限制因素则是非气孔因素。本试验结果表明, 缺镁处理的温室黄瓜叶片Pn 与胞间CO 2浓度变化趋势相反; 多镁处理的温室黄瓜叶片上午9:0012:00气孔导度与胞间CO 2浓度的变化趋势一致, 下午12:0018:00Pn 与胞间CO 2浓度变化趋势相反, 表明缺镁时温室黄瓜叶片光合作用的主要限制因素是非气孔因素, 而多镁时则是气孔因素