干旱胁迫对甘蔗光合日变化及相关特性的影响

摘要

【目的】探究干旱胁迫对甘蔗CO_(2)交换和H_(2)O交换的日变化规律、光合作用能力及其他生理特性的影响,为甘蔗抗旱品种选育及探明其耐旱机制提供科学参考。【方法】以云蔗05-51和粤糖93-159为供试材料,采用盆栽试验,设干旱1 d、干旱5 d、干旱9 d和干旱9 d后复水10 d共4个干旱处理,各处理均设正常浇水为对照。使用PTM-48A植物光合生理及环境监测系统监测甘蔗+1叶的水气交换规律,测定与干旱相关的光合指标(光合作用、叶绿素荧光、SPAD值)及生理指标(质膜透性和叶片相对含水率等),并分析各指标间的相关性。【结果】环境变化影响甘蔗叶片的CO_(2)和水分交换能力,在高温低湿及高蒸气压差的正常浇水生长环境下,云蔗05-51和粤糖93-159的CO_(2)交换率和H_(2)O交换率较高,甘蔗叶片具有更高的气孔导度和净光合速率。干旱胁迫导致云蔗05-51和粤糖93-159的CO_(2)和水分交换受到抑制。干旱5 d时,2个参试品种的CO_(2)交换率和H_(2)O交换率大幅度降低,干旱9 d导致CO_(2)和水分交换过程接近停滞。与对照相比,干旱胁迫时云蔗05-51和粤糖93-159的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著降低(P<0.05,下同),云蔗05-51的降幅低于粤糖93-159;干旱5 d和干旱9 d处理的甘蔗叶绿素荧光、SPAD值、土壤含水率、叶片相对含水率显著下降,质膜透性显著提升,干旱时云蔗05-51的SPAD值显著高于粤糖93-159,复水后质膜透性低于粤糖93-159。干旱胁迫下光合系统、叶绿素荧光系统及土壤含水率与叶片相对含水率、SPAD值和质膜透性间有显著或极显著(P<0.01)相关性。复水后,2个品种的光合及生理作用较干旱胁迫显著回升,CO_(2)交换和水分交换恢复程度较差,云蔗05-51的各指标恢复程度高于粤糖93-159。【结论】高温低湿及高蒸汽压差的环境有利于促进云蔗05-51和粤糖93-159的光合及水气交换作用;干旱胁迫导致云蔗05-51和粤糖93-159的CO_(2)交换率、H_(2)O交换率、光合作用能力、叶绿素荧光系统及叶片水分等相关生理活动受到抑制;云蔗05-51在干旱胁迫下具有相对更高的气孔导度和蒸腾速率,其抗旱性和复水后的恢复能力均优于粤糖93-159。