不同花生品种的光响应曲线特征分析(2)

花生的生长发育受到很多条件的影响,外部条件主要包括温度、湿度、光照强度、土壤含水量等;后者主要包括不同的叶子地位和年龄,以及不同的生长期


花生的生长发育受到很多条件的影响,外部条件主要包括温度、湿度、光照强度、土壤含水量等;后者主要包括不同的叶子地位和年龄,以及不同的生长期[3]。在这些因素中,最重要的方面就是花生的光合作用。近年来国内外关于花生光合作用研究发现[4],光照强度是花生生长发育的重要影响因素。光照能够显著影响花生的叶面积、植株性状、生物量等,影响方式包括影响光合速率、水分供需、激素调控等。一般情况下随着光强的增强,花生的生长速率升高,表现为生物量增加[5]。

王鑫等[6]研究表明,强光环境使花生发生变化,导致氧化应激。过量的光能对光合反应中心、光合色素和光合膜造成严重损害,将导致光抑制现象。花生的幼苗在高光强下尤其容易受到光伤害现象,随光强增加,净光合速率反而降低,即发生了光抑制。当发生光抑制现象时,花生消耗掉过剩的光能可以通过增强叶黄素循环和改变跨类囊体膜的质子梯度来实现,从而使光合机构受到的损伤降到最低。而处于弱光环境时,王加真[12]等发现花生植株倾向于增大光合面积,调解干物质在地上和地下部分的分配比例,不仅可以降低消耗,同时可以增加同化产物的积累。叶片的光合色素含量尤其叶绿素b含量会增加,能够有效吸收弱光,增加叶片捕获光的能力。另外,吴正锋[7]等有关花生遮光条件下的研究表明,花生植株性状在苗期时极容易受到外界环境的影响,而结荚期受到的影响较小,饱果期几乎不受影响。在苗期对花生幼苗进行遮光处理,可以使花生主茎伸长,并减少花生的分枝数量。张华[8]在关于光强与花生品质相关研究发现,光强在花生苗期时对花生产品质量影响小,但在结荚期、饱果期进行遮光处理后发生巨大变化,果和仁出成率有较大程度的降低。

通过对净光合速率的测量能够有效地检测植物的生长情况,其中对净光合速率影响较大的因素包括光强和温度以及CO2浓度。大量研究表明,光照强度在这3个因素中是最重要的。光响应曲线能够反映净光合速率随光强变化的情况,因此光响应曲线是光合作用研究中的有力工具。二十世纪底,植物光合作用的光响应模型有很多,其中直角双曲线模型和非直角双曲线模型是最常用的光响应模型。但是有学者表明,这两种模型在光响应曲线拟合过程中,拟合的饱和光强远低于实测的饱和光强,而Pnmax远大于实际测量值,并且在发生光抑制现象后无法有效模拟光响应曲线。近年来,有研究者在上述两种模型的基础上,提出了一种新的光响应曲线模型即直角双曲线修正模型[9],直角双曲线的修正模型能够准确地拟合植物光合过程的特征参数,较好地克服了之前模型的缺点,拟合值与实测值较为符合。因此,由于直角双曲线修正模型的精确性和实用性,在作物在温度胁迫或光胁迫下光合作用光响应的模拟方面被广泛采用。

研究人员通过拟合光响应曲线能够得到的各种生理参数,例如最大净光合速率、光补偿点、暗呼吸速率、表观量子效率等。卜令铎等[10]在关于玉米叶片的水分胁迫研究中,采用非直角双曲线模型对作物的光响应曲线进行拟合,得出相应的生理参数,系统讨论了其旱害机理。侯智勇等[11]在研究高光效桉树无性系的试验中,应用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和新光响应模型对不同桉树无性系的光响应曲线进行拟合。郎莹等[12]测定了山杏在丘陵沟壑区,设不同土壤水分梯度下光合作用的光响应过程,且运用了直角双曲线、非直角双曲线和新直角双曲线模型对山杏的光合过程进行了拟合。

在有关花生的光合特性研究中,焦念元等[13]通过研究光照强度响应曲线变化特点揭示了间作玉米和间作花生的特性,阐明了间作如何使作物光能利用率提高的机制。金晓梅等[14]利用光响应曲线分析了花生叶片光合生理参数对水分胁迫的响应,并解释了花生光能利用与耗水机理和水分胁迫的关系。综上所述,在关于花生的光合特性研究中,光响应曲线已经成为了一个有效的分析工具,在有关花生生理机制、耕作栽培、品质育种等多个方面被广泛利用。