遮荫对两种茶藨子属植物表型可塑性及光合生理特性的影响

摘要

黑茶藨子（Ribes nigrum L.）与乌苏里茶藨子（Ribes ussuriense Jancz)的营养价值极高，国内外多为大田引种栽培，而茶藨子作为林下小型灌木常年被高大乔木遮挡，何种遮荫程度更适合两种茶藨子栽培育种尚未见报道。本研究采用人工遮荫的方式，对黑茶藨子设置了三种光环境：全光照（Z0）、遮荫20%（Z20）、遮荫60%（Z60），分别于处理后35d（T1）、74d（T2）、106d（T3）对其叶片形态、解剖结构、光合色素含量、光合日变化、叶绿素荧光参数及其动力学曲线进行测定；对乌苏里茶藨子设置了五种光环境：全光照（Z0）、遮荫20%（Z20）、遮荫40%（Z40）、遮荫60%（Z60）、遮荫80%（Z80），对其叶片形态、解剖结构、光合色素含量、生理指标、叶绿素荧光参数及其动力学曲线进行测定，来确定两种茶藨子适宜生长的光环境。研究结果如下：
　　（1）遮荫缓解了两种茶藨子叶片受灼伤的程度，使其正常生长；遮荫环境下的乌苏里茶藨子通过株高增高、基茎以及叶面积增大等一系列调节来适应遮荫环境，且随着遮荫程度的增加叶片含水量不断升高，缓解了叶片在强光下的损伤。
　　（2）遮荫使两种茶藨子的叶片厚度（LT）、栅栏组织厚度（PT）、海绵组织厚度（ST）变薄、以及栅栏组织厚度与海绵组织厚度比值（PT/ST）减小，这是黑茶藨子与乌苏里茶藨子对遮荫环境的一种适应性反应，有利于提高对光能的利用效率。
　　（3）遮荫使两种茶藨子的叶片叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素总量（ChlT）以及类胡萝卜素（Chlx·c）含量增加，黑茶藨子在Z60时含量最高，乌苏里茶藨子在 Z80时含量最高；而遮荫降低了Chla/b，黑茶藨子在Z60时最低，乌苏里茶藨子在Z40时最低，这表明两种茶藨子对遮荫环境有较强的适应能力。但随着遮荫时间的延长，黑茶藨子叶片的Chla、Chlb、ChlT、Chlx·c含量整体降低，即T1>T2>T3；Chla/Chlb整体增加，即T1　　（4）T1、T2时黑茶藨子 Z0、Z20的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、气孔限制值（Ls）、水分利用效率（WUE）的日均值均高于Z60，而Z60的胞间CO2浓度（Ci）、蒸气压亏缺（Vpdl）较高，表明此时期全光照和20%遮荫处理通过提高黑茶藨子的水分利用效率，降低胞间二氧化碳浓度等方式来增大光合速率；T3时Z60的Pn、Gs的日均值高于Z0、Z20，WUE显著高于Z0（P<0.05），Ci低于Z0、Z20，表明此时期60%遮荫环境下黑茶藨子对光合的利用效率更高。由于全光照会灼伤叶片，对黑茶藨子造成伤害，所以T1、T2时20%遮荫环境更适宜黑茶藨子生长，而T3时60%遮荫环境更适宜其生长。
　　（5）黑茶藨子在T1、T2时 Z20的 PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ有效光量子产量（Fv'/Fm'）、PSⅡ潜在光化学效率（Fv/Fo）、光化学猝灭系数（qP）值最高，非光化学猝灭系数（NPQ）值最低；T3时Z60的Fv/Fm、Fv'/Fm'、Fv/Fo、qP值最高，NPQ值最低，说明T1、T2时黑茶藨子在20%遮荫时PSⅡ捕获的光能、PSⅡ功能反应中心开放度以及光能用于光化学反映的比例、对光能的利用效率最高，适宜生长在20%遮荫的环境下，T3时适宜生长在60%遮荫的环境下；而乌苏里茶藨子虽然在Z80时Fv/Fm、Fv'/Fm'、Fv/Fo、qP值最高，NPQ值最低，但电子传递速率（ETR）先增加后减小，Z0　　（6）本试验以Z20作为参照，利用快速叶绿素荧光技术，探索遮荫对黑茶藨子和乌苏里茶藨子叶片PSⅡ活性的影响。结果表明：从标准化OJIP曲线中可以看出，遮荫后2种茶藨子的VJ都低于Z20，说明受体侧从QA向QB传递电子的能力并没有受到阻碍；60%以上的遮荫处理的VI、VK和VL均高于其他处理，说明PQ库接受电子能力降低，削弱PSⅡ向辅酶A（QA）的电子传递能力，也就是影响了QA的还原程度，并且由QA-向辅酶B（QB）这条电子传递途径受阻会加剧QA-的积累；放氧复合体(OEC)活性受到抑制，进而导致其光合能力下降；类囊体解离程度加快，PSⅡ机构的稳定性下降，减弱其与PSⅡ蛋白复合体的附着力，进而破坏正常的PSⅡ的光化学活性。说明导致光系统部分失活的主要原因在于电子传递受阻。进一步证明过度遮荫降低了PSⅡ电子传递效率。因此，黑茶藨子和乌苏里茶藨子分别适合生长在20%和40%的遮荫环境下。
　　综上所述，黑茶藨子和乌苏里茶藨子在遮荫后作出了一系列适应性调节，两种茶藨子均属于阴生植物，具有一定的耐荫性。黑茶藨子在遮荫后35d-74d适宜在遮荫20%环境下生长，在遮荫后106d适宜在遮荫60%环境下生长；乌苏里茶藨子适宜在遮荫40%环境下生长。

目录

1绪论

1.1茶藨子属植物简介

1.1.1茶藨子属植物的植物学特性

1.1.2茶藨子属植物的分布

1.1.3茶藨子属植物的价值

1.1.4茶藨子属植物的生态习性及栽培

1.2 黑茶藨子与乌苏里茶藨子的植物学特性和生态习性

1.2.1黑茶藨子的植物学特性和生态习性

1.2.2乌苏里茶藨子的植物学特性和生态习性

1.3 遮荫对植物的影响

1.3.1遮荫对植物形态特征及生长特性的影响

1.3.2遮荫对植物叶片解剖结构及气孔密度的影响

1.3.3遮荫对植物叶绿体和光合色素的影响

1.3.4遮荫对植物生理生化的影响

1.3.5遮荫对植物光合特性的影响

1.3.6遮荫对植物叶绿素荧光特性的影响

1.4 研究的目的和意义

1.5 研究的主要内容

2不同遮荫处理对黑茶藨子的影响

2.1试验材料与方法

2.1.1试验地概况

2.1.2试验材料与试验设计

2.1.3测定项目与方法

2.1.4数据分析

2.2 结果与分析

2.2.1不同遮荫处理对黑茶藨子叶片形态及解剖结构的影响

2.2.2不同遮荫处理对黑茶藨子叶片光合色素的影响

2.2.3不同遮荫处理对黑茶藨子叶片光合特性的影响

2.2.4不同遮荫处理对黑茶藨子叶片叶绿素荧光特性的影响

2.2.5不同遮荫处理对黑茶藨子OJIP曲线及其参数的影响

2.3 讨论

2.3.1遮荫处理对黑茶藨子叶片形态及解剖结构的影响

2.3.2遮荫处理对黑茶藨子叶片光合色素的影响

2.3.3遮荫处理对黑茶藨子叶片光合日变化的影响

2.3.4遮荫处理对黑茶藨子叶片叶绿素荧光特性的影响

2.3.5遮荫处理对黑茶藨子OJIP曲线及其参数的影响

2.4本章小结

3不同遮荫处理对乌苏里茶藨子的影响

3.1试验材料与方法

3.1.1试验地概况

3.1.2试验材料与试验设计

3.1.3测定项目与方法

3.1.4数据分析

3.2 结果与分析

3.2.1不同遮荫处理对乌苏里茶藨子生长特性的影响

3.2.2不同遮荫处理对乌苏里茶藨子叶片解剖结构的影响

3.2.3不同遮荫处理对乌苏里茶藨子叶片光合色素的影响

3.2.4不同遮荫处理对乌苏里茶藨子叶片生理特性的影响

3.2.5不同遮荫处理对乌苏里茶藨子叶片叶绿素荧光特性的影响

3.2.6不同遮荫处理对乌苏里茶藨子OJIP曲线及其参数的影响

3.3讨论

3.3.1遮荫处理对乌苏里茶藨子生长特性的影响

3.3.2遮荫处理对乌苏里茶藨子叶片解剖结构的影响

3.3.3遮荫处理对乌苏里茶藨子叶片光合色素的影响

3.3.4遮荫处理对乌苏里茶藨子叶片生理特性的影响

3.3.5遮荫处理对乌苏里茶藨子叶片叶绿素荧光特性的影响

3.3.6遮荫处理对乌苏里茶藨子OJIP曲线及其参数的影响

3.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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