辣椒不同生育期光合作用比較

蓬桂華，張愛民（貴州省辣椒研究所，貴陽，550006）

辣椒不同生育期光合作用比較

蓬桂華，張愛民
（貴州省辣椒研究所，貴陽，550006）

以4份貴州地方辣椒資源為研究對象，在苗期、初花期和初果期測定其光合參數(shù)，并進(jìn)一步分析了各光合參數(shù)間的相關(guān)性。試驗(yàn)結(jié)果表明，4份辣椒材料的凈光合速率表現(xiàn)為初果期＞初花期＞苗期；光照強(qiáng)度與凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與胞間CO2濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；CO2濃度與凈光合速率、胞間CO2濃度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率的相關(guān)性不顯著。

辣椒；光合作用；凈光合速率；生育期

光合作用被稱為“地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)”和“生命界最重大的頂極創(chuàng)造之一”，植物干物質(zhì)生產(chǎn)的95%來自于光合作用[1，2]。因此，研究作物光合作用的遺傳機(jī)理，有助于選育出高光效的農(nóng)作物品種，從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

多年來，辣椒光合作用的研究一直被國內(nèi)外學(xué)者重視[3]，并獲得了一系列研究結(jié)果。如光合作用受植株葉位、生育期、環(huán)境因子、栽培條件的影響，且不同品種的凈光合速率差異很大[4]；隴椒系列辣椒具有較高的葉綠素含量和凈光合速率，利用弱光的能力較強(qiáng)[2]。徐小蓉等[5]研究了2個長勢一致的不同辣椒品種（Onza和Cajamarca）的光合特性，結(jié)果表明2個長勢相同的辣椒品種的光合作用存在差異。

貴州地勢西高東低，自中部向北、東、南三面傾斜，呈三級階梯分布，最高海拔2 901 m，最低海拔148 m。這種特殊的地理?xiàng)l件，形成了許多品質(zhì)優(yōu)良的地方資源，如大方皺椒、獨(dú)山線椒、百宜平面椒、黨武辣椒、黃平線椒、魚塘線椒、黃楊小米辣、湄潭團(tuán)籽等，但是關(guān)于貴州辣椒資源光合能力評價方面的研究才剛剛起步。因此，以4份貴州地方辣椒資源為研究材料，探索各材料之間不同生育時期的光合能力差異，為今后開展辣椒高光效材料的快速篩選提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

4份辣椒材料的基本情況見表1，所有材料均由貴州省辣椒研究所提供。

1.2 試驗(yàn)方法

①育苗與定植 2015年3月2日，采用漂浮育苗技術(shù)，當(dāng)幼苗長到4葉1心時定植于田間。定植前，667 m2施入奧林丹復(fù)合肥50 kg作底肥，廂面寬80 cm，廂距40 cm。定植時，在廂面上雙排種植，株距40 cm，每穴定植1株，每個品種定植20株。所有材料定植在貴州省辣椒研究所科研基地內(nèi)。

②辣椒光合參數(shù)的測定 在辣椒苗期、初花期和初果期，利用美國LI-COM公司生產(chǎn)的Li-6400XT便攜式光合作用測定儀進(jìn)行測定。測定最好選擇晴朗、風(fēng)小的天氣，參比室CO2（CO2R）濃度設(shè)定為 400 μmol/mol，光照強(qiáng) 度（PFD）設(shè)定為1 500 μmol·m-2·s-1，每張葉片先活化30 min，每個品種測定3株。測定的光合參數(shù)包括凈光合速率（Pn，μmol·m-2·s-1）、蒸騰速率（Tr，mmol·m-2·s-1）、胞 間CO2濃度（Ci，μmol/mol）和氣孔導(dǎo)度（Gs，mol·m-2·s-1）。

③辣椒光合作用的測定 待辣椒生長到初果期時，參比室CO2濃度設(shè)定為400 μmol/mol，光照強(qiáng)度 （PFD）分別為2 000、1 500、1 000、500、100、50、0 μmol·m-2·s-1，從高到低測定辣椒光合作用。測定時，每張葉片先活化30 min，每個品種測定3株。

④不同CO2濃度下辣椒光合作用的測定 待辣椒初果期時，PFD控制在1 500 μmol·m-2·s-1，CO2濃度依次為 400、300、200、150、100、50 μmol/mol，依次測定辣椒光合作用。測定時，每張葉片先活化30 min，每個品種測定3株。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office 2003和DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用LSD法進(jìn)行多重比較。

表1 4份辣椒材料基本情況

2 結(jié)果與分析

2.1 辣椒不同生育期光合參數(shù)變化

從表2中可看出，在所測定的4個辣椒材料中，不同生育時期的光合參數(shù)各不相同。凈光合速率（Pn）整體表現(xiàn)為初果期＞初花期＞苗期，但各時期的差異顯著性不相同，S015 3個時期的差異達(dá)極顯著水平，S007 3個時期的差異達(dá)顯著水平，S001、S014的初果期、初花期與苗期的差異達(dá)到顯著水平；氣孔導(dǎo)度（Gs）除S001表現(xiàn)為苗期＞初花期＞初果期外，其他3個材料則表現(xiàn)為初果期＞初花期＞苗期，S001的苗期與初花期、初果期的差異達(dá)到顯著水平，S007各生育期的差異達(dá)顯著水平，S014的初果期與初花期、苗期的差異達(dá)顯著水平，S015的初果期與初花期、苗期的差異達(dá)極顯著水平；胞間CO2濃度（Ci）的變化較為混亂，不同材料之間的變化不完全相同，各時期均有大有?。徽趄v速率（Tr）除S007表現(xiàn)為初花期＞初果期＞苗期，其他3個材料則表現(xiàn)為初果期＞初花期＞苗期，S001的初果期與初花期、苗期的差異達(dá)顯著水平，S007、S014、S015各生育時期之間的差異均達(dá)到顯著水平，其中，S007、S015的初花期、初果期與苗期的差異達(dá)極顯著水平，S014的初果期與苗期的差異達(dá)極顯著水平。

表2 辣椒不同生育期光合參數(shù)及方差分析

2.2 光照強(qiáng)度與辣椒光合參數(shù)的相關(guān)性

為了探明光照強(qiáng)度與辣椒光合參數(shù)之間的相關(guān)性，通過測定不同光照強(qiáng)度下辣椒的光合參數(shù)，選擇PFD、Pn、Gs、Ci、Tr5個指標(biāo)進(jìn)行多元相關(guān)分析。從表3可以看出，各材料之間光照強(qiáng)度與辣椒光合參數(shù)的相關(guān)性較為一致，整體表現(xiàn)為光強(qiáng)與Pn、Gs、Tr極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與Ci極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），說明隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，辣椒的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率逐漸增大，而胞間CO2濃度逐漸降低。但這種相關(guān)性是有范圍的，當(dāng)光照強(qiáng)度超過辣椒葉片的飽和光強(qiáng)后，辣椒葉片為了保護(hù)自身免受傷害，氣孔將逐步關(guān)閉，氣體交換逐漸減少，蒸騰速率與凈光合速率也將逐漸下降，而胞間CO2濃度則逐漸升高。另外，在一定的光照強(qiáng)度范圍下，Pn、Gs、Tr彼此之間達(dá)到極顯著正相關(guān)（P＜0.01），Ci與Pn、Gs、Tr之間達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。

2.3 CO2濃度與辣椒光合參數(shù)的相關(guān)性

為了探明CO2濃度與辣椒光合參數(shù)之間的相關(guān)性，通過測定不同CO2濃度下辣椒的光合參數(shù)，以光合儀參比室CO2濃度（CO2R）為實(shí)測值，與Pn、Gs、Ci、Tr4個指標(biāo)進(jìn)行多元相關(guān)分析。從表4可以看出，在選擇的4份辣椒材料中，CO2濃度與Pn、Ci呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與Gs、Tr之間的相關(guān)性不顯著。

3 討論與結(jié)論

許多研究表明，凈光合速率在葉片發(fā)育過程中達(dá)到最大值后，隨葉齡的增長呈持續(xù)性下降變化，一般在生殖生長階段較高，并與產(chǎn)量呈正相關(guān)[6]。本研究結(jié)果表明，4份辣椒材料的凈光合速率在3個生育期的變化較為一致，表現(xiàn)為初果期＞初花期＞苗期，與前人的研究結(jié)果一致。一般而言，因苗期葉片葉齡較小，葉片結(jié)構(gòu)還沒有發(fā)育完全，參與光合作用的各種酶系統(tǒng)、色素系統(tǒng)、產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)體系都沒有健全，葉片的光合作用較弱，隨著葉齡的增大，各種反應(yīng)系統(tǒng)逐步完善，光合作用也逐漸加強(qiáng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)生殖生長期后，由于庫器官的出現(xiàn)，加快了光合產(chǎn)物的運(yùn)輸，從而使光合作用進(jìn)一步增強(qiáng)。

光是植物光合作用的動能，而CO2則是光合作用的底物。對于光照強(qiáng)度對植物光合速率的影響，目前研究結(jié)果較一致，即在光飽和點(diǎn)以下隨著光照強(qiáng)度減弱，植物凈光合速率下降，下降幅度受溫度、CO2濃度、相對濕度等因素的影響[7]。而大氣CO2濃度升高對植物生長有促進(jìn)作用，對C3植物生長的促進(jìn)作用最大，CO2濃度升高時，植物的呼吸也會發(fā)生變化，光合速率增加[8]。本研究發(fā)現(xiàn)，光照強(qiáng)度與辣椒光合參數(shù)的相關(guān)性較為一致，整體表現(xiàn)為光強(qiáng)與Pn、Gs、Tr極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與Ci極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），說明隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，辣椒的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率逐漸增大，而胞間CO2濃度逐漸降低；CO2濃度與Pn、Ci呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與Gs、Tr之間的相關(guān)性不顯著。

表3 不同光強(qiáng)下辣椒光合參數(shù)間的相關(guān)系數(shù)

表4 不同CO2濃度與辣椒光合參數(shù)的相關(guān)性

[1]程建峰，沈允鋼.試析光合作用的研究動向[J].植物學(xué)報(bào)，2011，46∶694-704.

[2]頡建明，郁繼華，頡敏華，等.隴椒系列辣椒光合特性研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，43（1）∶105-109.

[3]陳銀華，蔣健箴.光照強(qiáng)度對辣椒光合特性與生長發(fā)育的影響[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1998，14（3）∶46-50.

[4]鄒學(xué)校，馬艷青，劉榮云，等.辣椒凈光合速率配合力分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39（11）∶2 300-2 306.

[5]徐小蓉，羅在柒，張習(xí)敏，等.辣椒（Onza和Cajamarca）光合特性研究[J].貴州科學(xué)，2011，29（5）∶80-84.

[6]徐克章，張美善，武志海，等.人參不同生育期葉片光合作用變化的研究[J].作物學(xué)報(bào)，2006，32（10）∶1 519-1 524.

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[8]李榮華，Bjorn M.CO2濃度對番茄光合特性的影響[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，13（14）∶23-24.

Comparison of Pepper Photosynthesis on Different Development Stages

PENG Guihua,ZHANG Ai'min
(Guizhou Pepper Research Institute,Guiyang 550006)

In the seedling stage,initial flowering stage and primary fruit stage,photosynthetic parameters of 4 Guizhou local pepper germplasm resources were measured and their correlation was analyzed.The results showed that the net photosynthetic rate of the 4 pepper materials ordered by primary fruit stage＞initial flowering stage＞seedling stage.Light intensity and net photosynthetic rate,stomatal conductance and transpiration rate showed a significant positive correlation and a significantly negative correlation with intercellular CO2concentration.The CO2concentration had a significant positive correlation with the net photosynthetic rate and the intercellular CO2concentration,but had no significant correlation with stomatal conductance and transpiration rate.

Pepper,Photosynthesis;Net photosynthetic rate;Development stage

10.3865/j.issn.1001-3547.2016.24.024

∶S641.3 < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識碼∶A

∶A

∶1001-3547（2016）24-0063-04

貴州省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目——辣椒優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)新及新組合選育 （黔科合NY[2014]3040）；貴州省農(nóng)科院專項(xiàng)——辣椒高光效種質(zhì)材料鑒選及遺傳特性研究（黔農(nóng)科院專項(xiàng)[2012]007號）

蓬桂華（1984-），男，助理研究員，從事辣椒種質(zhì)資源評價與辣椒光合作用研究，電話：18286039217，E-mail：371953804@qq.com

2016-09-22