袁孟玲 岳堃 王紅 郭鈺柬 周開兵
摘要:【目的】了解增強UV-B輻射對芒果成年樹光合作用、產(chǎn)量和常規(guī)品質(zhì)的影響,為制定芒果抗增強UV-B輻射栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。【方法】以臺農(nóng)一號芒果成年樹為試驗材料,設(shè)6個增強UV-B輻射(采用UV-B紫外燈進行照射)處理(20、40、80、120、160和200 W),以自然光照射為對照(CK),測定分析各處理成熟葉片的光合指標、果實產(chǎn)量和常規(guī)品質(zhì)。【結(jié)果】增強UV-B輻射處理芒果成熟葉片的葉綠素含量、類胡蘿卜素含量、凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)和氣孔導(dǎo)度(Gs)總體上均隨增強UV-B輻射劑量的增加而下降,且表現(xiàn)增強UV-B輻射積累效應(yīng)和劑量效應(yīng)。160和200 W處理芒果的株產(chǎn)低于CK,其余增強UV-B輻射處理的株產(chǎn)與CK相當;可溶性糖含量、果實糖酸比和維生素C(Vc)含量總體上隨增強UV-B輻射劑量的增加而降低,且除第2造果的200 W處理外其他處理果實的糖酸比、80 W以上處理的可溶性糖含量及120 W以上處理的Vc含量均顯著低于CK(P<0.5,下同);可滴定酸含量總體上隨增強UV-B輻射劑量的增加而升高,其中80 W以上處理顯著高于CK?!窘Y(jié)論】芒果成年樹受增強UV-B輻射后其葉片光合作用受到抑制,果實可溶性糖含量、糖酸比和Vc含量降低,且具有增強UV-B輻射積累效應(yīng)和劑量效應(yīng),引起果實減產(chǎn)和品質(zhì)變劣。
關(guān)鍵詞: 芒果;成年樹;增強UV-B輻射;光合作用;產(chǎn)量;品質(zhì)
中圖分類號: S667.7 文獻標志碼:A 文章編號:2095-1191(2018)05-0930-08
Abstract:【Objective】Effects of enhanced UV-B radiation treatments on the photosynthesis,yield and conventional quality of adult mango trees were studied to provide theoretical reference to formulate cultivation technology of the resistance of mango trees to enhanced UV-B radiation. 【Method】Tainong No.1 mango adult tree was used as experiment material and treated(under 20, 40, 80, 120, 160 and 200 W)by six enhanced UV-B radiation(irradiation by UV-B)ultraviolet lamp). And the sunlight irradiation was used as CK to measure and analyze the photosynthetic index of mature leaves, yield and ordinary quality of fruits. 【Result】After treated by enhanced UV-B radiation, the contents of chlorophyll and carotenoid in the mature leaves of mango trees, net photosynthetic rate(Pn),transpiration rate(Tr) and stomatal conductance(Gs) of mature mango leaves decreased with the increase of enhanced UV-B radiation, showing accumulation effects and dose effects of enhanced UV-B radiation. The yield of mango tree under treatment 160 and 200 W were lower than that of CK,while the yield of mango tree under other treatments made no obvious difference from that of CK. Content of soluble sugar, the ratio of sugar/acid in fruits and vitamin C(Vc) content decreased with the increase of the enhanced UV-B radiation amount. Meanwhile,the ratio of sugar/acid in fruits under all treatments except for the second harvest under 200 W treatment, content of the soluble sugar in fruits under treatment over 80 W and content of Vc in fruits under treatment over 120 W were significantly less than those of CK(P<0.05, the same below). Content of titratable acids in fruits increased with the increase of the enhanced UV-B radiation intensity and was significantly more than that of CK when under the treatment over 80 W. 【Conclusion】Photosynthesis of the mature leaves in adult mango trees can be inhibited under enhanced UV-B radiation,and content of soluble sugar, the ratio of sugar/acid in fruits and Vc content decrease. Accumulative effects and dose effects of enhanced UV-B radiation are presented which results in reducing yield and worsening fruit quality.
Key words: mango; adult tree; enhanced UV-B radiation; photosynthesis; yield; quality
0 引言
【研究意義】大氣臭氧層衰減及其濃度季節(jié)性變化形成臭氧空洞,使地表的UV-B輻射劑量增加,此時的UV-B輻射稱為增強UV-B輻射(劉鵬等,2012)。近年來,關(guān)于增強UV-B輻射研究的熱點主要集中在植物形態(tài)特征、光合作用、植物保護機制、DNA損傷及農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境等方面(陳慧澤和韓榕,2015;李良博等,2015;徐佳妮等,2015)。芒果是熱帶特色明顯且已形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的果樹,在海南主要分布于紫外輻射強烈的西部、西南部、南部和東南部,受增強UV-B輻射影響明顯,但至今尚未清楚芒果樹抗增強UV-B輻射脅迫的作用機理。因此,探討增強UV-B輻射對芒果樹光合作用、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響,對制定其抗增強UV-B輻射栽培技術(shù)具有重要意義。【前人研究進展】光系統(tǒng)是增強UV-B輻射最初和最重要的作用靶標(Karsten et al.,2003),在增強UV-B輻射條件下,光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)的最大光化學(xué)量子產(chǎn)率(Fv/Fm)、實際光化學(xué)量子效率(ΦPSⅡ)和光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)等降低,說明植物光系統(tǒng)中PSⅡ反應(yīng)中心遭到破壞(祁虹等,2017)。孫瑩(2009)研究發(fā)現(xiàn),葡萄采果前進行增強UV-B輻射處理,果實會產(chǎn)生4種單萜、3種醛類、2種醇類和1種酮類化合物,使葡萄果實香氣成分在種類、含量及組成上發(fā)生改變,進而引起葡萄酒品質(zhì)的改變。Liu等(2011)研究發(fā)現(xiàn),用14.33 kJ/(m2·d)UV-B輻射處理五角楓盆栽苗,其葉片柵欄組織厚度變薄,葉片收縮卷曲。韓雯和韓榕(2015)研究認為,增強 UV-B輻射會破壞植物光合系統(tǒng)、蛋白質(zhì)及膜系統(tǒng),進而影響植物的生長發(fā)育和生理代謝。褚潤和陳年來(2017)研究表明,增強UV-B輻射處理蘆葦,可破壞其細胞中的葉綠體超顯微結(jié)構(gòu),使類囊體片層排列稀疏紊亂、膨脹甚至模糊不清?!颈狙芯壳腥朦c】目前,針對多年生木本植物開展增強UV-B輻射處理的研究較少,關(guān)于增強UV-B輻射對芒果光合作用、產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究未見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】探討增強UV-B輻射對臺農(nóng)一號芒果成年樹光合作用、產(chǎn)量和常規(guī)品質(zhì)的影響,明確芒果樹對增強UV-B輻射脅迫的效應(yīng),為制定其抗增強UV-B輻射栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1. 1 試驗地點
試驗地點位于海南省陵水縣英州鎮(zhèn)軍田村芒果園,東經(jīng)109°86′、北緯18°43′,海拔10.50 m,屬熱帶季風(fēng)海洋性氣候,雨量充沛,多年平均降水量1717.9 mm,年均日照時數(shù)2261.6 h,年均氣溫25.4 ℃,年均蒸發(fā)量1874.4 mm,平均相對濕度80%,雨季一般在7~10月;土壤類型為沙壤土。
1. 2 試驗材料
供試材料為臺農(nóng)一號芒果10年生成年樹,樹體生長健壯,長勢均勻,采用一年兩熟栽培技術(shù)進行管理,第1造果的花期和生理落果期在9月下旬~10月中旬,果實膨大期在10月中旬~翌年1月上旬,1月中旬為果實采收期;第2造果的花期和生理落果期在1月下旬~2月中旬,果實膨大期在2月中旬~5月上旬,果實成熟期在5月中旬。兩造果的果實均在花后約90 d采收。UV-B燈管購自北京電光源研究所,波長峰值為313 nm。
1. 3 試驗方法
1. 3. 1 試驗設(shè)計 以20和40 W UV-B燈管為增強UV-B輻射處理光源。燈管懸掛于每棵芒果樹上方,燈管外包裹醋酸纖維素膜過濾280 nm以下波段。對照(CK)的燈架內(nèi)不安裝燈管,使全部試驗材料具有相同的燈管陰影。通過調(diào)節(jié)光源燈高度和數(shù)量以調(diào)控模擬增強UV-B輻射處理的各梯度水平,并用紫外輻照計(北京師范大學(xué)光電儀器廠)檢測輻照強度。共設(shè)6個輻射強度梯度(20、40、80、120、160和200 W)處理,以田間自然光照射為CK,以單株為小區(qū),3次重復(fù)。于2015年10月29日開始人工模擬增強UV-B輻射處理,至2016年5月19日結(jié)束。在處理期間,晴天日出和日落時分別開燈和關(guān)燈,陰天、雨天、陣雨和短暫陰雨天氣時段則關(guān)燈停止處理。
1. 3. 2 取樣及樣品處理 從2015年10月29日第1造果果實膨大期開始至2016年1月19日采果為止,選取第一蓬梢中部葉片為試驗樣葉,每隔15 d取樣1次。自2016年2月15日第2造果果實膨大期開始至4月15日止,繼續(xù)采集上個年度第一蓬梢中部葉片為樣品,期間每隔30 d 采集樣品1次;自2016年4月15日~5月19日果實成熟采收,每隔15 d采集葉片1次。每次對各供試單株分別標記葉片10片,在樹上測定光合指標后摘下用液氮速凍后帶回實驗室超低溫儲藏備用。于2016年1月19日和5月19日在田間測產(chǎn),每處理均在樹冠中部外圍隨機采摘正常果30個,帶回實驗室在常溫下后熟后測定果實品質(zhì)。
1. 3. 3 指標觀測 田間調(diào)查株產(chǎn):參照李合生(2000)的方法測定果實可溶性糖、葉片葉綠素和果實維生素C(Vc)含量;采用酸堿滴定法(王英利等,2000)測定果實可滴定酸含量,換算果實糖酸比。芒果葉片氣體交換參數(shù)用LI-6400便攜式光合儀(美國LI-COR公司)進行測定。于晴天上午9:30~11:30,在自然光條件下選擇人工紅藍光源,測定芒果葉片的凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和蒸騰速率(Tr)。
1. 4 統(tǒng)計分析
試驗數(shù)據(jù)采用SAS 9.1.3進行統(tǒng)計,以O(shè)ne-Way ANOVA進行方差分析,以LSD進行多重比較,以CORR進行一元線性相關(guān)性分析。
2 結(jié)果與分析
2. 1 增強UV-B輻射對芒果葉片光合作用的影響
2. 1. 1 對葉綠素含量的影響 由表1和表2可知,在兩造果中,各增強UV-B輻射處理葉片葉綠素含量均隨處理時間的延長呈不同程度的降低趨勢,同一測定時間的葉綠素含量隨增強UV-B輻射處理劑量的增加整體上呈降低趨勢。由表1可知,在第1造果中,自11月13日起80~200 W處理葉片的葉綠素含量均顯著低于CK(P<0.05,下同);11月26日~12月26日,80 W與120 W處理無顯著差異(P>0.05,下同),但二者顯著高于160和200 W處理;2016年1月6~19日,80~200 W處理的葉綠素含量依次降低,其中,200 W處理顯著低于80~160 W處理,120 W與160 W處理差異不顯著,但二者均顯著低于80 W處理。由表2可知,在第2造果中,自2月15日起,80~200 W處理的葉綠素含量均顯著低于CK,其中在2月15日,200 W處理顯著低于80 W處理;在3月18日和5月19日,80~200 W處理間的葉綠素含量均存在顯著差異;在4月15日,80 W與120 W處理無顯著差異,但二者顯著高于160和200 W處理,200 W處理顯著低于160 W處理;在5月4日,40~200 W處理的葉綠素含量均顯著低于CK,200 W處理顯著低于40~160 W處理。說明增強UV-B輻射處理致使葉片葉綠體受損傷,破壞葉綠體結(jié)構(gòu),且這種損傷呈增強UV-B輻射劑量效應(yīng)和積累效應(yīng),導(dǎo)致葉片捕光和利用光能能力下降,影響葉綠素的同化合成,進而抑制光合作用。
2. 1. 2 對類胡蘿卜素含量的影響 由表3和表4可知,在兩造果中,各增強UV-B輻射處理芒果葉片類胡蘿卜素含量均隨處理時間的延長呈不同程度的降低趨勢,同一測定時間的類胡蘿卜素含量隨增強UV-B輻射處理劑量的增加呈降低趨勢。由表3可知,在第1造果中,11月13日時120~200 W處理的類胡蘿卜素含量均顯著低于CK,且200 W處理顯著低于120 W處理;11月26日~次年1月6日,80~200 W處理的類胡蘿卜素含量顯著低于CK,其中在11月26日,80 W與120 W處理差異不顯著,但二者顯著高于160和200 W處理;在12月9日和次年1月6日,200 W處理顯著低于80 W處理,120和160 W處理與80和200 W處理差異不顯著;在12月26日,80 W以上處理間的類胡蘿卜素含量差異均不顯著,但均顯著低于CK和40 W以下處理;在2016年1月19日,80 W與120 W、120 W與160 W、160 W與200 W 3對處理間無顯著差異,但呈依次降低趨勢。由表4可知,在第2造果中,2月15日時120~200 W處理的類胡蘿卜素含量均顯著低于CK;自3月18日起,80~200 W處理均顯著低于CK,其中在3月18日,80 W處理顯著高于120~200 W處理,120~200 W處理間差異不顯著;在4月15日,80 W與120 W處理差異不顯著,但二者顯著高于160和200 W處理,160 W與200 W處理差異不顯著;在5月4日,80~200 W處理間差異不顯著;在5月19日,200 W處理顯著低于80~120 W處理,160 W處理與200和120 W處理差異不顯著。說明增強UV-B輻射處理致使葉綠體受損傷,破壞葉綠體結(jié)構(gòu),且這種損傷呈增強UV-B輻射劑量效應(yīng)和積累效應(yīng),導(dǎo)致葉片捕光能力下降,影響類胡蘿卜素的同化合成,進而抑制光合作用。
2. 1. 3 對Pn的影響 由表5和表6可知,在兩造果中,各增強UV-B輻射處理芒果葉片Pn總體上隨處理時間的延長呈不同程度的降低趨勢,同一測定時間的Pn 隨增強UV-B輻射處理劑量的增加總體上呈降低趨勢。由表5可知,在第1造果的11月13日,120~200 W處理間的Pn差異不顯著,但均顯著低于CK;在11月26日,80~200 W處理間的Pn差異不顯著,但均顯著低于CK;在12月9日,80~160和120~200 W兩對處理的Pn差異不顯著,但200 W處理顯著低于80 W處理,明顯低于120和160 W處理;在12月26日,200 W處理的Pn顯著低于80和120 W處理,200 W與160 W、160 W與120 W、120 W與80 W 3對處理間差異不顯著;在2016年1月6日,80 W與120 W處理的Pn差異不顯著,但二者顯著高于160和200 W處理,160 W與200 W處理差異不顯著;在2016年1月19日,200 W處理的Pn顯著低于80和120 W處理,與160 W處理差異不顯著,80 W與120 W處理差異不顯著。由表6可知,在第2造果中,自2月15日起,80~200 W處理的Pn均顯著低于CK;在2月15日、3月18日和5月4日,120 W處理的Pn均顯著高于160和200 W處理,80 W與120 W處理、160 W與200 W處理差異不顯著;在4月15日,80 W與120 W處理的Pn差異不顯著,80 W處理顯著高于160和200 W處理,120 W處理與160和200 W處理差異不顯著;在5月19日,80 W處理顯著高于120~200 W處理,120 W處理與160和200 W處理差異顯著,但160 W與200 W處理差異不顯著。說明增強UV-B輻射會引起芒果葉片Pn 降低,且呈增強UV-B輻射劑量效應(yīng)和積累效應(yīng),抑制芒果葉片的光合作用和光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化積累。
2. 1. 4 對Gs的影響 由表7和表8可知,在兩造果中,各增強UV-B輻射處理芒果葉片Gs總體上隨處理時間的延長呈不同程度的降低趨勢,同一測定時間的Gs 隨增強UV-B輻射處理劑量的增加總體上呈降低趨勢。由表7可知,在第1造果的11月13日,200 W處理的Gs顯著低于CK,其余各增強UV-B輻射處理與CK差異不顯著;在11月26日,120~200 W處理的Gs均顯著低于CK,且200 W處理顯著低于120 W和160 W處理,120 W與160 W處理差異不顯著;在12月9日,120、160和200 W處理間的Gs差異不顯著,但三者均顯著低于CK,80 W及以下處理與CK無顯著差異;12月26日~次年1月6日,80~200 W處理的Gs均顯著低于CK,120和160 W處理顯著低于80 W處理,顯著高于200 W處理,120 W與160 W處理無顯著差異;在2016年1月19日,200 W處理顯著低于其余處理,160 W與120 W處理無顯著差異,但顯著低于80 W處理,120 W與80 W處理無顯著差異。在第2造果中,自2月15日起,80~200 W處理的Gs均顯著低于CK;2月15日~4月15日,200 W處理的Gs顯著低于80 W處理,但與120和160 W處理無顯著差異,80~160 W處理間均無顯著差異;5月4~19日,200 W處理的Gs顯著低于80~160 W處理,80~160 W處理間無顯著差異。說明增強UV-B輻射會引起芒果葉片Gs降低,且呈增強UV-B輻射劑量效應(yīng)和積累效應(yīng),通過氣孔限制抑制葉片的光合作用。
2. 1. 5 增強UV-B輻射對芒果Tr的影響 由表9和表10可知,在兩造果中,增強UV-B輻射處理芒果葉片Tr總體上隨處理時間的延長呈不同程度的降低趨勢,同一測定時間的Tr總體上隨增強UV-B輻射處理劑量的增加呈降低趨勢。由表9可知,在第1造果中,自11月13日起,80~200 W處理的Tr均顯著低于CK,其中,在11月13日,200 W處理的Tr顯著低于80~160 W處理,80~160 W處理間無顯著差異;在11月26日,80 W與120 W處理差異不顯著,但二者均顯著高于160和200 W處理,160 W與200 W處理無顯著差異;12月9~26日,200 W處理的Tr顯著低于80~160 W處理,120~160 W處理顯著低于80 W處理,120 W與160 W處理差異不顯著;在2016年1月6日,200 W處理的Tr顯著低于80~160 W處理,160 W處理顯著低于80~120 W處理,80 W與120 W處理差異不顯著;在1月19日,80~200 W處理的Tr差異顯著。由表10可知,在第2造果中,從2月15日起,80~200 W處理間的Tr存在顯著差異,且均顯著低于CK,其中,在2月15日,80和120 W處理顯著高于160和200 W處理;在3月18日,80 W處理的Tr顯著高于120~200 W處理,而120~200 W處理間無顯著差異;在4月15日和5月19日,80~200 W處理的Tr差異顯著;在5月4日,80 W處理的Tr顯著高于120~200 W處理,120 W與160 W處理差異不顯著,200 W處理的Tr 顯著低于其他劑量處理。說明增強UV-B輻射會引起芒果葉片Tr 降低,且表現(xiàn)增強UV-B輻射劑量效應(yīng)和積累效應(yīng),與上述增強 UV-B 輻射引起Gs降低的現(xiàn)象一致,也通過氣孔限制抑制葉片的光合作用。因此,葉片Tr 的降低具有雙重生理效應(yīng),一方面抑制光合作用,另一方面可能通過抑制蒸騰作用而減少水分散失,進而提高對增強UV-B輻射脅迫的適應(yīng)能力。
2. 2 增強UV-B輻射對芒果產(chǎn)量和品質(zhì)的影響
由表11可知,在兩造果中,160和200 W處理芒果的單株產(chǎn)量均顯著低于對應(yīng)的CK,其余增強UV-B輻射處理與對應(yīng)的CK均無顯著差異。果實可溶性糖含量隨增強UV-B輻射劑量的增加而降低,其中在第1造果中,20 W處理與CK無顯著差異,40~200 W處理均顯著低于CK;在第2造果中,80~200 W處理均顯著低于CK,80 W處理與120~200 W處理差異顯著,120~200 W處理間差異不顯著。果實可滴定酸含量總體上隨增強UV-B輻射劑量的增加而升高,其中在第1造果中,120~200 W處理均顯著高于CK,且以200 W處理最高,120 W處理與80和20 W處理無顯著差異,20~80 W處理與CK均無顯著差異;在2第2造果中,80~200 W處理均顯著高于CK,80 W與120 W處理差異不顯著,160 W與200 W處理差異不顯著。果實糖酸比總體上隨增強UV-B輻射劑量的增加而降低,其中在第1造果中,160 W與200 W處理、80 W與120 W處理、20 W與40 W處理無顯著差異,但3對處理間差異顯著;在第2造果中,40~200 W處理均顯著低于CK,且40 W與80 W處理、80 W與120 W處理、160 W與200 W處理無顯著差異,但200 W處理最低。果實Vc含量總體上隨增強UV-B輻射劑量的增加而降低,其中在第1造果中,120~200 W處理均顯著低于CK;在第2造果中,80~200 W處理均顯著低于CK。綜上所述,增強UV-B輻射會引起芒果單株減產(chǎn)及果實綜合品質(zhì)變劣,且表現(xiàn)增強UV-B輻射的劑量效應(yīng)和積累效應(yīng)。
2. 3 芒果生理指標間的一元線性相關(guān)性
在不同觀測時間分別對不同增強UV-B輻射處理芒果葉片的糖酸比與Pn、Gs與Pn、Gs與Tr進行一元線性相關(guān)性分析,結(jié)果(表12)表明,在第1造果的2015年12月9日~2016年1月19日和第2造果的2016年4月15日~5月19日,糖酸比與Pn 呈極顯著正相關(guān)(P<0.01,下同);在2015年10月29日和11月13日,Gs與Pn、Gs與Tr的一元線性相關(guān)性均不顯著;自2015年11月26日起,Gs與Pn、Gs與Tr的一元線性相關(guān)性均達顯著或極顯著水平;Gs與Pn的一元線性相關(guān)性還呈現(xiàn)由不顯著經(jīng)顯著到極顯著的變化趨勢。說明增強UV-B輻射會引起芒果葉片氣孔限制,導(dǎo)致葉片光合作用和蒸騰作用均受到抑制,最終致使果實綜合風(fēng)味品質(zhì)變劣;同時說明增強UV-B輻射對芒果葉片氣孔開度、光合作用和蒸騰作用的抑制具有劑量效應(yīng)和積累效應(yīng)。
3 討論
已有研究表明,增強UV-B輻射可引起冬小麥(江曉東等,2013)和棉花(祁虹等,2017)等一年生作物的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量下降。本研究結(jié)果表明,高強度增強UV-B輻射處理可引起芒果減產(chǎn)及果實品質(zhì)劣變,說明增強UV-B輻射也會對多年生果樹的栽培表現(xiàn)產(chǎn)生不良影響。目前,在芒果生產(chǎn)中尚未發(fā)現(xiàn)增強UV-B輻射影響芒果產(chǎn)量和品質(zhì)的實例,因此,本研究關(guān)于增強UV-B輻射對芒果成年樹光合作用、產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究具有一定前瞻性。
本研究結(jié)果表明,增強UV-B輻射可抑制芒果葉片光合作用,且具有積累效應(yīng)和劑量效應(yīng),與劉鵬等(2012)對芒果的研究結(jié)果一致,即增強UV-B輻射可能通過對芒果葉片光合作用的抑制引起芒果減產(chǎn)和果實主要營養(yǎng)風(fēng)味品質(zhì)變劣。增強UV-B輻射可破壞葉綠體結(jié)構(gòu)、降低葉綠素含量(李俊等,2017),也可引起葉片柵欄組織厚度變薄和葉片收縮卷曲,導(dǎo)致葉綠體類囊體膜膨脹和嗜鋨滴數(shù)目減少(祁虹等,2017)。本研究結(jié)果表明,高強度增強UV-B輻射使芒果葉片的葉綠素含量下降明顯,可能是高強度增強UV-B輻射破壞植物的葉綠體結(jié)構(gòu),導(dǎo)致葉綠素不能積累所致(師生波等,2010)。本研究中,增強UV-B輻射對芒果葉片光合作用的破壞作用具有積累效應(yīng)和劑量效應(yīng),與劉鵬等(2010)的研究結(jié)果一致,但與Michal等(2015)的研究結(jié)果存在差異,說明不同植物對UV-B輻射的損傷作用可能存在敏感性差異。
Nogues等(1998)研究表明,增強UV-B輻射能明顯影響植物葉片氣孔的開閉和降低葉片的Tr,即通過影響葉片的Gs而影響Tr;劉蕓等(2003)研究發(fā)現(xiàn),栝樓幼苗葉片的Tr隨增強UV-B輻射處理時間的延長不斷降低,呈積累效應(yīng),而未經(jīng)UV-B處理的幼苗,葉片的Tr呈上升趨勢。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果相似,增強UV-B輻射會引起芒果葉片Gs和Tr下降,可能是葉片藉此減少水分散失而實現(xiàn)自我保護的一種途徑,具體機理有待進一步研究證實。
國內(nèi)外已有大量研究表明,Gs降低和葉綠素含量減少等因素的共同作用會引起葉片Pn下降(鄭有飛等,2012)。本研究結(jié)果也表明,增強UV-B輻射通過引起葉片氣孔限制而導(dǎo)致葉片Pn下降。植物葉片的PSⅡ反應(yīng)中心活性、類囊體膜完整性、RuBP羧化酶活性和PSⅡ電子傳遞等受到抑制也會引起葉片Pn下降(Mirka et al.,2000),但本研究未對這些指標進行檢測,無法確定增強UV-B輻射是否同時通過非氣孔限制而抑制光合作用。
4 結(jié)論
芒果成年樹受增強UV-B輻射后葉片光合作用受到抑制,可溶性糖含量、糖酸比和Vc含量降低,進而產(chǎn)生葉片光合作用的氣孔限制現(xiàn)象,且呈增強UV-B輻射的劑量效應(yīng)和積累效應(yīng),導(dǎo)致芒果減產(chǎn)和果實綜合品質(zhì)變劣;增強UV-B輻射可能通過減小芒果葉片的Gs而減弱蒸騰作用,進而促使芒果提高抵御增強UV-B輻射脅迫的能力。
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(責任編輯 思利華)