两种彩叶桂花新品种光合特性的比较研究

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　　摘要：為了探讨2个彩叶桂花（Osmanthus fragrans L.）新品种（虔南桂妃、紫嫣公主）需光特性，测定4个不同桂花品种生长高峰期的光响应曲线。通过相关分析，探讨4种桂花净光合速率（Pn）。结果表明，各桂花品种净光合速率随光合有效辐射（PAR）的增加而迅速增加，在PAR>200 μmol/（m2·s）时逐渐稳定。净光合速率日变化的影响因子存在显著差异。两个彩叶桂花新品种的光饱和点（LSP）、光补偿点（LCP）与其他2个桂花品种的相比较低，弱光利用效率也较强，具有较好的耐阴性。
　　关键词：桂花（Osmanthus fragrans L.）;虔南桂妃;紫嫣公主;光合特性
　　中图分类号：S792.99         文献标识码：A
　　文章编号：0439-8114（2019）24-0124-04
　　DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.24.030           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Comparative study on photosynthetic characteristics of two new varieties of
　　colored leaves Osmanthus fragrans L.
　　ZHOU Yong-hui1，LIU Xiao-ping1，LUO Su-mei1，LAI Jin-li1，TAO Xiu-hua2
　　（1.Flower Research Institute of Ganzhou City，Ganzhou 341404，Jiangxi，China;
　　2.Institute of Vegetable and Flower，Jiangxi Academy of Agricultural Sciences，Nanchang 330200，China）
　　Abstract： In order to explore the light characteristics of two new varieties of colored leaves Osmanthus fragrans L. （Qiannan guifei and Ziyan princess）， the light response curves of growth peak of 4 different Osmanthus fragrans L. cultivars were measured. The net photosynthetic rate（Pn） of Osmanthus fragrans L. was studied by correlation analysis. The results showed that the net Pn of all osmanthus species increased rapidly with the increase of photosynthetically active radiation（PAR）. It stabilized at PAR>200 μmol/（m2·s）. There were significant differences in the factors affecting the diurnal variation of net photosynthetic rate. The light saturation point （LSP） and light compensation point （LCP） of two new varieties of sweet-scented Osmanthus fragrans L. were lower than those of the other two varieties， low light utilization efficiency is also stronger， with better shade tolerance.
　　Key words： Osmanthus fragrans L.; Qiannan guifei; Ziyan princess; photosynthetic characteristics
　　紫嫣公主和虔南桂妃是近年选育出的彩叶桂花（Osmanthus fragrans L.）新品种，紫嫣公主其嫩枝呈紫色，嫩叶到成熟叶依次呈现紫红、浅黄、墨绿等颜色变化，彩叶期长，抗逆性、萌孽力强，具有很高的园艺观赏价值[1];而虔南桂妃嫩枝及其叶片具有紫红、浅红、浅黄、黄绿等明显特征，成年叶最终为绿色，其彩叶观赏期达半年之久，具有很高的园艺观赏价值[2]。而以往对彩叶树种的研究多集中在资源调查[3，4]、引种适应性[5-7]、繁育方法等[8]，对光合特性的研究也多集中在常色叶树种上，对春色叶、秋色叶树种的研究不多[9-11]。本研究测定了4个不同桂花品种在生长期的光合作用参数，研究其光合特性，以期为紫嫣公主和虔南桂妃的栽培应用和推广提供理论依据。
　　1  材料与方法
　　1.1  试验地概况
　　试验地点位于江西省赣州市南康区龙华乡赣州市花卉研究所试验基地，25°49′N、114°39′E，海拔122 m，属于中亚热带季风性气候区，极端最高气温39.4 ℃，极端最低气温-7.2 ℃，年平均气温19.8 ℃，最冷月平均气温8 ℃，无霜期307 d。年降雨量1 120 mm，主要集中在4—9月，年平均日照1 677.1 h。试验在大棚内进行，光照通风良好。
　　1.2  材料 　　試验材料为2年生桂花苗，金桂、四季桂、彩叶桂花虔南桂妃、紫嫣公主扦插苗来源于江西赣州全南厚朴生态林业有限公司的苗木繁育基地。
　　1.3  光响应曲线的测定
　　于2019年7月16日晴朗无风无云天气进行试验，利用LI-6400XT便携式光合测定仪对彩叶桂光合生理指标进行测定，每个品种随机选取3株生长健壮的植株顶端向下第二至第三片完全展开的叶片，避开叶脉上部的正常叶片，每个品种彩叶桂的光合指标重复测定3次，每次至少读取3个稳定读数，最后取平均值。在光合有效辐射（PAR）为1 000 μmol/（m2·s）条件下诱导30 min，测定时使用开放气路，参数设置为空气流速0.5 L/min，叶片温度25 ℃，叶室中相对湿度75%，CO2浓度400 μmol/mol，模拟光照度梯度由强到弱依次为1 500、1 200、1 000、800、500、200、150、100、75、50、20、0 μmol/（m2·s），测定时等净光合速率数值趋于平稳时记录，每一梯度下最大等待时间为6 min。测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr），并计算植物水分利用瞬时效率（WUE），WUE=Pn/Tr。
　　1.4  光响应曲线的拟合模型
　　采用直角双曲线修正模式拟合4个不同品种桂花的光响应特征参数[12，13]。
　　1.5  数据处理
　　采用Excel 2010软件对数据进行处理和制作图表，并利用SPSS 19.0软件对试验数据进行统计分析，用Origin 8.6绘制光合-光响应曲线。
　　2  结果与分析
　　2.1  4个不同桂花品种光合作用相关参数的光响应分析
　　2.1.1  净光合速率（Pn）  PAR在0～200 μmol/（m2·s）时。4个不同桂花品种Pn随PAR的增加而迅速增加，均呈直线上升趋势，低光强条件下不同桂花品种的净光合速率差异较小;PAR≥200 μmol/（m2·s）后，4个不同桂花品种的Pn差异明显，紫嫣公主的Pn在上升到最高点后呈缓慢下降的平稳趋势;而四季桂、金桂、虔南桂妃3个品种的Pn一直呈缓慢上升趋势。4个树种Pn大小表现为四季桂>金桂>虔南桂妃>紫嫣公主（图1）。
　　2.1.2  蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）  4个不同桂花品种的Gs和Tr的相应变化规律基本一致（图2、图3）。四季桂、金桂的Gs在PAR<200 μmol/（m2·s）时快速上升，其Tr表现出相同的趋势;当PAR>200 μmol/（m2·s）时金桂、四季桂仍然保持上升的趋势，但上升的趋势较PAR<200 μmol/（m2·s）时更为缓慢。而紫嫣公主、虔南桂妃两个品种的Gs和Tr在PAR<200 μmol/（m2·s）时也出现快速上升的趋势，但整体变化较小，当PAR>200 μmol/（m2·s）时趋于平缓。
　　2.1.3  细胞间CO2浓度（Ci）和水分利用效率（WUE）
　　4个不同桂花品种的胞间CO2浓度（Ci）表现出相同的规律性，均随着PAR的增加呈下降趋势，而后逐渐平缓（图4）。当PAR<200 μmol/（m2·s）时，4个不同桂花品种的Ci急剧下降，可能因为此阶段Gs较小，叶片光合作用消耗CO2的量要大于从外界吸收CO2的量。
　　植物的光合速率与蒸腾速率决定了它的水分利用效率，瞬时水分利用效率（WUE）的大小可以反映植物适应能力的强弱。4个不同桂花品种当PAR<200 μmol/（m2·s）时，呈现出先上升后下降的总体规律（图5），而紫嫣公主、虔南桂妃瞬时水分利用效率迅速增加后，随着PAR的增加呈稳定状态且始终低于其他两个桂花品种。当PAR>200 μmol/（m2·s）时，4个不同桂花品种中金桂、四季桂的WUE高于两个彩月桂紫嫣公主、虔南桂妃，说明金桂、四季桂光合水分利用效率均高于紫嫣公主、虔南桂妃。
　　2.2  4个不同桂花品种光响应曲线的特征参数
　　最大净光合速率反映了植物的光合潜能，其值越大，说明植物叶片的光合潜能越高，在有效的光照下合成的光合产物越多。4个不同桂花品种的最大净光合速率差异显著，光合潜能从高到低依次为四季桂、金桂、虔南桂妃、紫嫣公主（表1），4个不同桂花品种的暗呼吸没有显著差异。
　　LSP、LCP分别是反映植物对强光和弱光利用能力的指标。4个树种中，金桂的LSP最高，说明利用强光的能力最强;虔南桂妃LSP最低，利用强光的能力最弱，4个树种LSP差异显著。4个不同桂花品种利用弱光的能力大小表现为紫嫣公主>虔南桂妃>金桂>四季桂，且2个新品种与四季桂、金桂之间具显著差异。
　　3  讨论
　　通过对4个不同桂花品种的光合-光响应曲线比较发现，当PAR<200 μmol/（m2·s）时，4个不同桂花品种的Pn迅速增加，均存在一个快速响应阶段，此后Pn随着PAR增大到达最高点后，到达一个平稳阶段，这与张迎辉[14]对北美枫香、娜塔莉和彩岑槭，侯智勇等[15]对桉树无性系，吾马尔·吾哈甫等[16]对不同派系杨树品种的光合响应研究结论类似。四季桂和金桂光饱和点和净光合速率均高于2个彩叶桂花品种。4个桂花品种Pn随着PAR增大到最高点之后稳定下来，说明这4个树种均不存在明显的光抑制现象。
　　弱光条件下，随着PAR的增加金桂、四季桂的Gs有一个急剧上升的过程，这时会消耗大量的CO2，外界补充的CO2量不能满足光合过程的需求，导致其Ci明显下降。而紫嫣公主、虔南桂妃的Gs虽然存在上升的趋势，但整体变化较小，可能与这两个彩叶桂花品种Pn较低有关[4]。随着PAR增大，四季桂的Gs的增幅和数值均高于其他3个桂花品种，这可能与其Pn最高有关。 　　本研究采用直角双曲线修正模型对4个桂花品种的光合-光响应曲线进行拟合，各方程的决定系数均大于0.99，说明该模型拟合度较高，能够较好反映4个不同桂花品种的光合-光响应过程。植物的LCP和LSP分别体现了其对弱光和强光的适应能力，能够反映其对于光照条件的需求范围[17]，不同物种的叶片和发育程度不同，其叶片达到LCP和LSP光通量大小也有所变化。一般来说，阴生植物的LCP<9 μmol/（m2·s），LSP为90～180 μmol/（m2·s）;阳生植物LCP为9～18 μmol/（m2·s），LSP为360～450 μmol/（m2·s）或更高。本研究中，4个桂花品种的LSP范围为690.14～3 874.54，LCP范圍为15.59～57.83 μmol/（m2·s）均属于阳性植物，光合效率良好，但紫嫣公主、虔南桂妃弱光利用效率也较强。
　　对4个桂花品种四季桂、金桂、紫嫣公主、虔南桂妃进行光合-光响应曲线研究表明，4个桂花品种均可在全光照条件下种植，属于喜光植物。而在弱光条件下，紫嫣公主、虔南桂妃的利用率远高于四季桂、金桂，具有较好的耐阴性。在实际的园林运用中可根据树种的光合特性加以应用。
　　参考文献：
　　[1] 罗永松，罗惠文，江  军，等.彩叶桂花新品种“紫嫣公主”[J].林业世界，2018，7（3）：105-107.
　　[2] 江  军，谭志明，罗永松，等.彩叶桂花新品种‘虔南桂妃’[J].园艺学报，2015，42（6）：1219-1220.
　　[3] 李  娜，安  妍，姜雪琪，等.哈尔滨市彩叶树种多样性及引种应用调查[J].黑龙江农业科学，2016（10）：102-104.
　　[4] 李孝良.合肥市5种彩叶树种引种调查[J].安徽林业科技，2011，37（4）：64-65.
　　[5] 马晓蕊，黄俊华，魏雨晴，等.17种引种彩叶树种抗寒性的调查[J].浙江农业科学，2017，58（5）：833-836.
　　[6] 黄彦青，张  粤，陈  玮.13种槭树属彩叶树种引种综合评价[J].中国园艺文摘，2013，29（1）：64-66.
　　[7] 梁  冰，李湛东，陈建芳，等.北京地区彩叶树种应用的综合评价[J].广东农业科学，2014，41（4）：64-67.
　　[8] 王济成，吕晓雪，张志成，等.4种国外彩叶树种引种育苗试验[J].江苏林业科技，2005，32（3）：6-8.
　　[9] 刘桂林，梁海永，刘兴菊.国槐光合特性研究[J].河北农业大学学报，2003，26（4）：68-70.
　　[10] 刘  弘，李保印，马  杰，等.紫叶桃·绿叶桃光合特性及其影响因素研究[J].安徽农业科学，2004，32（2）：318-320.
　　[11] 刘  弘，马  杰，李保印.三种彩叶植物的光合特性日变化研究[J].河南科技学院学报（自然科学版），2004，32（2）：33-35.
　　[12] 叶子飘，于  强.一个光合作用光响应新模型与传统模型的比较[J].沈阳农业大学学报，2007，38（6）：771-775.
　　[13] 叶子飘，于  强.光合作用光响应模型的比较[J].植物生态学报，2008，32（6）：1356-1361.
　　[14] 张迎辉.3个引种彩叶树种的光响应曲线特性[J].林业勘察设计，2019（1）：1-4.
　　[15] 侯智勇，洪  伟，李  键，等.不同桉树无性系光响应曲线研究[J].福建林学院学报，2009，29（2）：114-119.
　　[16] 吾马尔·吾哈甫，史开奇，沙吉旦·尕依提，等.不同派系引种杨树品种（系）光合-光响应曲线[J].江苏农业科学，2019，47（11）：198-203.
　　[17] 王富刚，徐伟洲，亢福仁，等.不同坡向条件下小叶杨光合光响应曲线研究[J].水土保持研究，2015，22（6）：177-182.
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