高寒地区嫁接桑光合特性及其对低温的响应

摘要

本文以实生桑“泰来”和嫁接桑树(砧木:泰来桑;接穗:龙桑)为材料,在自然条件下、低温锻炼、低温胁迫等环境下,测定了光合参数、荧光参数、抗氧化酶活性等指标,研究了实生桑和嫁接桑光系统低温环境下的响应特性,以及适应能力,主要结果如下:
　　 (1)自然生长条件下,通过嫁接桑和实生桑光响应曲线以及二氧化碳响应曲线显示,嫁接桑与实生桑的净光合速率均呈上升的趋势,嫁接桑各个叶位的Pn值都高于实生桑,差异显著。嫁接桑利用光能的效率高于实生桑,光合机构的能力及有机物的合成效率也要高于实生桑。嫁接桑气孔导度(Gs)各个叶位光合活性要高于实生桑,在光合及蒸腾等生理活动中的能力很强,体内的代谢情况也优于实生桑。
　　 (2)自然生长条件下,在同一枝条不同叶位以及不同叶位上嫁接桑的实际化学效率(ΦPSⅡ)电子传递速率(ETR)、光化学猝灭(qP)均高于实生桑树,非光化学淬灭(NPQ)低于实生桑。从而说明嫁接桑PSⅡ反应中心开放比例和光化学效率以及电子传递速率、吸收光能用于光合作用合成有机物能力高于实生桑,易于有机物的大量合成。
　　 (3)以桑树品种秋雨为试验材料,研究了桑树幼苗在低温锻炼、冷胁迫和常温恢复期间的光合作用和抗氧化酶活性的适应性变化。结果表明,12℃3 d低温锻炼明显地诱导了桑树幼苗的抗冷性。3℃3 d冷胁迫下,12℃3 d低温锻炼后的桑树幼苗叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和(PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)明显高于未经低温锻炼的桑树幼苗,而且在常温下的恢复快于未经低温锻炼的桑树幼苗。在12℃3 d低温锻炼和3℃3 d冷胁迫期间,桑树幼苗叶片脯氨酸和可溶性糖含量明显增加,而经低温锻炼的叶片丙二醛(MDA)含量明显低于未经低温锻炼的桑树幼苗。经低温锻炼的桑树幼苗叶片抗坏血酸氧化酶(APX)活性明显高于未经低温锻炼的桑树幼苗。渗透调节物质含量增加和APX活性提高在低温锻炼诱导桑树幼苗的抗冷性上发挥重要的作用。
　　 (4)以实生桑和嫁接桑为材料,利用叶绿素荧光技术,研究了低温胁迫对两种桑树样本的叶片叶绿素荧光参数的影响以及抗氧化酶的响应。结果表明:在低温胁迫下,2个桑树品种叶绿素荧光参数发生了明显变化,嫁接桑和实生桑的实际光化学效率(ΦPSⅡ)、表观电子传递速率(ETR)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)均下降,初始荧光(F0)与非光化学猝灭系数(NPQ)上升,但嫁接桑的F0上升幅度比实生桑树小,实生桑树NPQ上升幅度比嫁接桑树大,干旱胁迫不仅直接引发植物光合结构的变化,而且也影响光合电子的传递。嫁接桑的SOD、POD保护酶的活性下降幅度略小于实生桑,MDA和可溶性糖上升的幅度略高,从而嫁接桑体现出了较强的抗低温能力。