8個玉蘭種質的光合特性研究

摘要：測定了浙江省與河南省的芙蓉（Manolia×soulangeana ‘Furong’）、紅運（M.×soulangeana ‘Red Lucky’）等8個品種的光合特性。結果表明，8個品種葉片生長過程中凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）均逐漸增加，最后趨于穩定，并且不同生長期間各個品種間多差異極顯著（P<0.01）；紅運與旱蓮光合日變化比較結果顯示，二者Pn、Tr、Gs差異不顯著（P>0.05），但WUE差異顯著，說明北方區域品種耐旱性高于南方區域品種。

關鍵詞：木蘭屬；光合特性；水分利用率；耐旱性

中圖分類號： S685.150.1 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）07-0179-03

收稿日期：2013-09-24

基金項目：浙江省重點創新團隊花卉產業創新團隊子項目（編號：2009R0034）；浙江省“十二五”規劃花卉育種專項（編號：2012C12909-4）；浙江省科技廳面上項目（編號：2008C32019）。

作者簡介：劉雪燕（1988—），女，河南焦作人，碩士研究生，研究方向為園林植物育種及應用。E-mail：289645945@qq.com。

通信作者：申亞梅，博士，副教授，主要從事園林植物育種及應用方面的研究。Tel：（0571）63748611；E-mail：sssyyymmm@126.com。光合作用直接影響植物生長、發育、生殖、生存競爭、環境適應及進化，而葉片的光合速率與其葉綠素含量、厚度、成熟度、葉面積指數等密切相關，同時也受光照強度、氣溫、空氣相對濕度、土壤含水量等外界因子影響。不同植物在生長過程中進行光合作用的能力不同，同一植物不同生長時期的光能利用率也不同，一般以營養生長期為最強，葉面積指數越大其光合量越大，且與葉綠素含量成正比。如白玉蘭在生長旺盛期的光能利用率高于末期[1]。本研究選擇了所收集資源中的8個種質作為研究對象，分別是源自浙江省的芙蓉（M.×soulangeana ‘Furong’）、紅運（M.×soulangeana ‘Red Lucky’）、長花（M. ‘Chameleon’）、常春（M.×soulangeana ‘Semperflores’），源自河南省的旱蓮（M.campbellii ‘Hanlian’）、舞鋼（M. wugangensis）、腋花（M. axilliflora）、玉燈（M. denudata ‘Lamp’）。這8個種質被廣泛應用于園林綠化，常用作行道樹、孤植樹、庭院樹等。本研究通過測定其葉片生長季光合速率，揭示木蘭屬植物的光合能力與環境適應能力，為木蘭屬植物優異種質的篩選、異地栽培及推廣應用提供參考。

1材料與方法

1.1試驗地概況

本試驗在浙江農林大學平山苗圃進行。苗圃地處浙江省臨安市錦城鎮北面，北緯30°14′，東經119°42′，屬于山區，地勢北高南低，試驗地相對平坦，土壤為黃壤。氣候類型屬于中緯度北亞熱帶季風氣候，四季分明，氣候溫和，雨量充沛，氣候在垂直方向上差異懸殊。多年平均氣溫為15.8 ℃，7月為最熱月，歷年平均為28.10 ℃，1月為最冷月，歷年平均為3.40 ℃，極端高溫41.90 ℃（1996年8月6日），極端低溫 -13.30 ℃（1967年1月16日）。歷年平均日照明數 1 939 h，無霜期234 d。常年偏東風最多，以東北風和東東北風為主，出現頻率分別為12%、11%；偏西風也較多，以西南風和西西南風為主，出現頻率分別為10%、9%，靜風占30%；年平均風速為1.8 m/s（2級風），最大風速出現在1981年7月15日，為18.0 m/s（8級風）。

1.2試驗材料

選用浙江農林大學苗圃中源自浙江省嵊州市、河南省新鄉市的8個玉蘭品種（表1）。

1.3測定方法

1.3.18個玉蘭品種光合參數的測定于2009年4月15日、4月25日、5月3日、5月10日、5月16日09：00—11：00，利用Licor-6400便攜式光合儀測定玉蘭屬8個品種的光合參數。每品種隨機選取規格一致、生長狀態良好的植株3株，對高度一致的向陽枝條上倒數第3張葉片進行測定，每個枝條上同一葉片重復測3次。測定的光合生理指標為凈光合速率（photosynthetic rate，Pn）、蒸騰速率（transpiration rate，Tr）和氣孔導度（stomatal conductance，Gs），并計算水分利用率（water use efficiency，WUE）。測定時選用人工光源，設定光合有效輻射（photosynthetically active radiation，PAR）為 800 μmol/（m2·s），空氣流量500 μmol/s。

1.3.2光合參數日變化的測定于2009年5月4日（天氣晴朗少云）07：30—17：30測定紅運玉蘭、旱蓮玉蘭光合日變化進程，每隔1 h測定1次，參照外界實際光照強度設置測定時的光照強度。根據測定數據繪制凈光合速率（Pn）日變化進程。以全天中光合作用較強時間段（即10：00左右）的測定值作為研究不同種源光合速率的比較數據，測定參數包括凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）與蒸騰速率（Tr），并計算水分利用率（WUE）等。每個品種選3株，測定葉片為植株上部第5～7張成熟向陽葉片，每個枝條上同一葉片重復測3次。

1.3.3數據處理水分利用效率WUE= Pn /Tr。利用Excel 2007、SPSS 19.0統計分析軟件進行數據分析和作圖；采用Duncans法進行差異顯著性分析。

3結論與討論

植物在不同季節時，生長所進行光合作用是不同的[4]，在植物的生長初期葉片光合能力比成熟葉強[5]，隨著植物的生長，葉片凈光合速率（Pn）應有所增加。本研究中，8個品種葉片凈光合速率逐漸增加，到一定時期趨于穩定，并且8個品種之間差異極顯著（P<0.01）。這符合植物的生長規律。

不同植物的光合作用是由植物本身與環境共同決定的。因此，一般而言闊葉樹水分利用率與蒸騰速率高于針葉樹[6]，耐旱性品種的水分利用率相對較低[3]。本研究中，源自浙江省嵊州市的芙蓉、紅運、長花、常春的蒸騰速率（Pn）與水分利用率（WUE）要高于源自河南新鄉的旱蓮、舞鋼、腋花、玉燈，并且差異顯著（P<0.05）。說明南方的芙蓉、紅運、長花、常春的耗水量高于北方的旱蓮、舞鋼、腋花、玉燈，源自浙江省嵊州市的木蘭品種耐旱能力低于源自河南省新鄉市的品種。

在自然狀態下，植物光合日變化大多呈現“單峰型”與“雙峰型”，并且具有一定的午休現象[7-11]。本研究中，紅運與旱蓮的光合日變化趨勢略有不同：紅運呈現“單峰型”，并且接近傍晚時光合速率最高；旱蓮則呈現“雙峰型”，主峰出現在07：00，10：00—12：00之間出現“午休”現象，下午15：30左右出現另一個峰值。“午休”是由環境引起的，可能是因為在長時間強光作用下，植物產生光抑制，導致光合速率下降，引起氣孔關閉，從而蒸騰速率下降，水分利用率降低[11]。在

差異分析中，二者的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率差異不顯著，但是水分利用率存在顯著差異，紅運水分利用率高于旱蓮，這也進一步驗證了旱蓮的耐旱性高于紅運，說明北方區域的種質耐旱性高于南方區域的種質。

以上結果表明，不同來源種質的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度是一致的，但是水分利用率存在差異。水分利用率低的植株生長所消耗的水分少，說明該植株抗旱能力強。因此，可以水分利用率作為衡量木蘭屬植物種質抗逆性強弱的標準，為木蘭屬植物資源保育、篩選耐旱品種提供依據。

致謝：感謝張明如教授、金松恒博士給予指導與幫助！

參考文獻：

[1]張蘇峻，阮宏華，胡海波，等. 綠化樹種白玉蘭的光合特性[J]. 南京林業大學學報：自然科學版，2002，26（5）：64-66.

[2]王冉，何茜，李吉躍，等. 中國12種珍稀樹種光合生理特性[J]. 東北林業大學學報，2010，38（11）：15-20.

[3]潘瑞熾.植物生理學[M]. 6版.北京：高等教育出版社，2008：18-24.

[4]林新春，俞志雄. 木蘭科植物的葉表皮特征及其分類學意義[J]. 浙江林學院學報，2004，21（1）：33-39.

[5]Wittmann C，Aschan G，Pfanz H. Leaf and twig photosynthesis of young beech（Fagus sylvatica）and aspen（Populus tremula）trees grown under different light regime[J]. Basic and Applied Ecology，2001，2（2）：145-154.

[6]胡紅玲，張健，萬雪琴，等. 巨桉與5種木本植物幼樹的耗水特性及水分利用效率的比較[J]. 生態學報，2012，32（12）：3873-3882.

[7]李新國，許大全，孟慶偉. 銀杏葉片光合作用對強光的響應[J]. 植物生理學報，1998，24（4）：354-360.

[8]柯世省，金則新，陳賢田. 浙江天臺山七子花等6種闊葉樹光合生態特性[J]. 植物生態學報，2002，26（3）：363-371.

[9]高鶴，宗俊勤，陳靜波，等. 7種優良觀賞草光合生理日變化及光響應特征研究[J]. 草業學報，2010，19（4）：87-93.

[10]時慧君，杜峰，張興昌. 毛烏素沙地幾種主要植物的光合特性[J]. 西北林學院學報，2010，25（4）：29-34，39.

[11]張向峰，王玉杰，王云琦，等. 苦竹葉片光合及水分利用率特性[J]. 水土保持通報，2012，32（1）：122-126.