亚适温较弱光照条件下调控黄瓜光合作用的原理与技术研究

摘要

以‘津优一号’(日光温室专用品种)和‘津研四号’(露地品种)黄瓜为试材，建立了黄瓜单叶净光合速率(Pn)对CO2浓度、温度和光照强度响应的数学模型，并在此基础上利用人工气候室模拟冬春季节日光温室亚适温较弱光照环境，研究了亚适温较弱光照对黄瓜光合作用的影响及其生理生化机制，探讨了亚适温较弱光照条件下提高黄瓜光合效率和光能利用率的调控技术；还研究了氮肥施用量对嫁接和自根黄瓜果实品质的调控。主要结果如下： 1冬季和早春北方日光温室栽培的黄瓜植株，尤其是冠层中下层叶片常处于亚适温(18℃左右)较弱光照(200～400μmol·m-2·s-1)条件下。 2通过测定30～12℃温度条件下的光响应曲线和CO2响应曲线，建立了黄瓜单叶净光合速率(Pn)对三因子响应的数学模型：设CO2浓度，温度和光照强度的值分别为x1，x2，x3，Pn值为y，则津优一号y=exp(-242.1217/x11)*(61.0202-0.1100(x2-30.9260)∧2*exp(-272.8874/x3)+0.9355；津研四号y=exp(-179.8803/x1)*(50.0771-0.0609(x-34.3455)∧2*exp(-267.9653/x3)+0.7377。由模型可知，在试验涉及的范围内，Pn对温度的响应为二次曲线，对CO2浓度和光照强度的响应为指数函数。 3经亚适温较弱光照条件处理后，两品种结果期叶片的CE、LCP、CCP、Rd均显著降低，AQY则先降低后随处理时间的延长又逐渐回升；与津研四号相比，津优一号具有相对较低的LCP和Rd，较高的AQY和CE，对亚适温较弱光照表现出较强的适应性。亚适温较弱光照处理使黄瓜叶面积、茎粗显著减小，而节间长增大，叶绿素含量先降低后升高，Chla/b减小，Car含量降低，且生长量的恢复滞后于光合功能的恢复。 4亚适温较弱光照条件下黄瓜叶片的Fv/Fm变化不显著，PSⅡ活性和Fv′/Fm′均显著低于对照；恢复后，各参数均恢复至CK水平。说明亚适温较弱光照条件并未造成叶绿体结构和功能的伤害，它主要通过暗反应影响光合速率。 5亚适温较弱光照导致黄瓜Pn显著下降的原因主要是非气孔因素，包括光照较弱引起的能量不足，RuBP最大再生速率、RuBPCase活性和FDPase活性显著下降，即主要通过影响黄瓜的光合碳同化活性以及光合产物的反馈作用来影响光合作用，而光呼吸对Pn的影响很小。 6较弱光照在PSⅡ活性降低、叶绿体分解、叶面积减少上削弱了亚适温的作用，降低了黄瓜对亚适温的敏感性，但在降低RuBP最大再生速率、RuBPCase活性和FDPase活性上则与亚适温共同作用，使净光合速率受到更大的影响。 7不论在正常条件还是在亚适温较弱光照条件下，一定浓度的DCPTA、ALA、NaHSO3和CC均能有效提高黄瓜幼苗的Pn，尤其是在不适宜黄瓜幼苗生长的亚适温较弱光照环境下效果更显著，其中以0.5mg·L-1ALA处理对提高黄瓜幼苗Pn的调控效果最好，并显著提高了Chla、Chlb和Chla+b含量，但对Car含量影响较小。 8亚适温较弱光照条件下，0.5mg·L-1ALA处理的黄瓜叶片与对照相比保持了较高的RuBPCase活性和FDPase活性，促进了光合碳同化的进行和光合产物的运输，减轻了RuBP羧化的限制和光合产物积累造成的反馈抑制。其LCP、CCP和Rd较对照低，而AQY和CE较高，对弱光的捕捉和利用能力较强，比对照能够更有效的利用有限的光能和CO2，从而提高了光照不足时的光能利用率和光合速率。同时，0.5mg·L-1ALA处理提高了qp，减少了亚适温较弱光照造成的PSⅡ反应中心关闭。 9氮肥施用量对黄瓜果实品质有明显的调控作用。适量增施氮肥有利于提高嫁接和自根黄瓜果实中抗坏血酸(Vc)、可溶性蛋白质、可溶性糖和游离氨基酸含量，从而提高黄瓜品质，但过多施用氮肥会使黄瓜品质下降。同等氮肥水平下盛果期黄瓜果实品质最好；且嫁接黄瓜和自根黄瓜果实品质存在明显差异：嫁接黄瓜果实中Vc、淀粉、游离氨基酸、可溶性蛋白质和硝酸盐含量均高于同期同等氮肥水平的自根黄瓜，初果期和盛果期可溶性糖含量高于自根黄瓜，而末果期略低于自根黄瓜。

目录

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摘要

第一章引言

第二章冬春季节日光温室温光环境变化规律研究

第三章黄瓜单叶净光合速率对CO2浓度、温度和光照强度响应数学模型的建立与分析

第四章亚适温较弱光照环境对黄瓜生长及光合特性的影响

第五章亚适温较弱光照环境影响黄瓜光合作用的生理机制

第六章亚适温较弱光照条件下提高黄瓜光合效率的调控技术研究

第七章亚适温较弱光照条件下5-氨基乙酰丙酸调控黄瓜光合作用的生理机制

第八章氮肥对嫁接与自根黄瓜果实品质的调控研究

第九章结论

参考文献

致谢

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