兩種彩葉桂花新品種光合特性的比較研究

周勇輝 劉小平 羅素梅 賴金莉 陶秀花

摘要：為了探討2個彩葉桂花（Osmanthus fragrans L.）新品種（虔南桂妃、紫嫣公主）需光特性，測定4個不同桂花品種生長高峰期的光響應曲線。通過相關分析，探討4種桂花凈光合速率（Pn）。結果表明，各桂花品種凈光合速率隨光合有效輻射（PAR）的增加而迅速增加，在PAR>200 μmol/（m2·s）時逐漸穩(wěn)定。凈光合速率日變化的影響因子存在顯著差異。兩個彩葉桂花新品種的光飽和點（LSP）、光補償點（LCP）與其他2個桂花品種的相比較低，弱光利用效率也較強，具有較好的耐陰性。

關鍵詞：桂花（Osmanthus fragrans L.）;虔南桂妃;紫嫣公主;光合特性

中圖分類號：S792.99 ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）24-0124-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.24.030 ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（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選育出的彩葉桂花（Osmanthus fragrans L.）新品種，紫嫣公主其嫩枝呈紫色，嫩葉到成熟葉依次呈現(xiàn)紫紅、淺黃、墨綠等顏色變化，彩葉期長，抗逆性、萌孽力強，具有很高的園藝觀賞價值[1];而虔南桂妃嫩枝及其葉片具有紫紅、淺紅、淺黃、黃綠等明顯特征，成年葉最終為綠色，其彩葉觀賞期達半年之久，具有很高的園藝觀賞價值[2]。而以往對彩葉樹種的研究多集中在資源調(diào)查[3，4]、引種適應性[5-7]、繁育方法等[8]，對光合特性的研究也多集中在常色葉樹種上，對春色葉、秋色葉樹種的研究不多[9-11]。本研究測定了4個不同桂花品種在生長期的光合作用參數(shù)，研究其光合特性，以期為紫嫣公主和虔南桂妃的栽培應用和推廣提供理論依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗地概況

試驗地點位于江西省贛州市南康區(qū)龍華鄉(xiāng)贛州市花卉研究所試驗基地，25°49′N、114°39′E，海拔122 m，屬于中亞熱帶季風性氣候區(qū)，極端最高氣溫39.4 ℃，極端最低氣溫-7.2 ℃，年平均氣溫19.8 ℃，最冷月平均氣溫8 ℃，無霜期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。試驗在大棚內(nèi)進行，光照通風良好。

1.2 ?材料

試驗材料為2年生桂花苗，金桂、四季桂、彩葉桂花虔南桂妃、紫嫣公主扦插苗來源于江西贛州全南厚樸生態(tài)林業(yè)有限公司的苗木繁育基地。

1.3 ?光響應曲線的測定

于2019年7月16日晴朗無風無云天氣進行試驗，利用LI-6400XT便攜式光合測定儀對彩葉桂光合生理指標進行測定，每個品種隨機選取3株生長健壯的植株頂端向下第二至第三片完全展開的葉片，避開葉脈上部的正常葉片，每個品種彩葉桂的光合指標重復測定3次，每次至少讀取3個穩(wěn)定讀數(shù)，最后取平均值。在光合有效輻射（PAR）為1 000 μmol/（m2·s）條件下誘導30 min，測定時使用開放氣路，參數(shù)設置為空氣流速0.5 L/min，葉片溫度25 ℃，葉室中相對濕度75%，CO2濃度400 μmol/mol，模擬光照度梯度由強到弱依次為1 500、1 200、1 000、800、500、200、150、100、75、50、20、0 μmol/（m2·s），測定時等凈光合速率數(shù)值趨于平穩(wěn)時記錄，每一梯度下最大等待時間為6 min。測定凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr），并計算植物水分利用瞬時效率（WUE），WUE=Pn/Tr。

1.4 ?光響應曲線的擬合模型

采用直角雙曲線修正模式擬合4個不同品種桂花的光響應特征參數(shù)[12，13]。

1.5 ?數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進行處理和制作圖表，并利用SPSS 19.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，用Origin 8.6繪制光合-光響應曲線。

2 ?結果與分析

2.1 ?4個不同桂花品種光合作用相關參數(shù)的光響應分析

2.1.1 ?凈光合速率（Pn） ?PAR在0～200 μmol/（m2·s）時。4個不同桂花品種Pn隨PAR的增加而迅速增加，均呈直線上升趨勢，低光強條件下不同桂花品種的凈光合速率差異較小;PAR≥200 μmol/（m2·s）后，4個不同桂花品種的Pn差異明顯，紫嫣公主的Pn在上升到最高點后呈緩慢下降的平穩(wěn)趨勢;而四季桂、金桂、虔南桂妃3個品種的Pn一直呈緩慢上升趨勢。4個樹種Pn大小表現(xiàn)為四季桂>金桂>虔南桂妃>紫嫣公主（圖1）。

2.1.2 ?蒸騰速率（Tr）和氣孔導度（Gs） ?4個不同桂花品種的Gs和Tr的相應變化規(guī)律基本一致（圖2、圖3）。四季桂、金桂的Gs在PAR<200 μmol/（m2·s）時快速上升，其Tr表現(xiàn)出相同的趨勢;當PAR>200 μmol/（m2·s）時金桂、四季桂仍然保持上升的趨勢，但上升的趨勢較PAR<200 μmol/（m2·s）時更為緩慢。而紫嫣公主、虔南桂妃兩個品種的Gs和Tr在PAR<200 μmol/（m2·s）時也出現(xiàn)快速上升的趨勢，但整體變化較小，當PAR>200 μmol/（m2·s）時趨于平緩。

2.1.3 ?細胞間CO2濃度（Ci）和水分利用效率（WUE）

4個不同桂花品種的胞間CO2濃度（Ci）表現(xiàn)出相同的規(guī)律性，均隨著PAR的增加呈下降趨勢，而后逐漸平緩（圖4）。當PAR<200 μmol/（m2·s）時，4個不同桂花品種的Ci急劇下降，可能因為此階段Gs較小，葉片光合作用消耗CO2的量要大于從外界吸收CO2的量。

植物的光合速率與蒸騰速率決定了它的水分利用效率，瞬時水分利用效率（WUE）的大小可以反映植物適應能力的強弱。4個不同桂花品種當PAR<200 μmol/（m2·s）時，呈現(xiàn)出先上升后下降的總體規(guī)律（圖5），而紫嫣公主、虔南桂妃瞬時水分利用效率迅速增加后，隨著PAR的增加呈穩(wěn)定狀態(tài)且始終低于其他兩個桂花品種。當PAR>200 μmol/（m2·s）時，4個不同桂花品種中金桂、四季桂的WUE高于兩個彩月桂紫嫣公主、虔南桂妃，說明金桂、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個不同桂花品種光響應曲線的特征參數(shù)

最大凈光合速率反映了植物的光合潛能，其值越大，說明植物葉片的光合潛能越高，在有效的光照下合成的光合產(chǎn)物越多。4個不同桂花品種的最大凈光合速率差異顯著，光合潛能從高到低依次為四季桂、金桂、虔南桂妃、紫嫣公主（表1），4個不同桂花品種的暗呼吸沒有顯著差異。

LSP、LCP分別是反映植物對強光和弱光利用能力的指標。4個樹種中，金桂的LSP最高，說明利用強光的能力最強;虔南桂妃LSP最低，利用強光的能力最弱，4個樹種LSP差異顯著。4個不同桂花品種利用弱光的能力大小表現(xiàn)為紫嫣公主>虔南桂妃>金桂>四季桂，且2個新品種與四季桂、金桂之間具顯著差異。

3 ?討論

通過對4個不同桂花品種的光合-光響應曲線比較發(fā)現(xiàn)，當PAR<200 μmol/（m2·s）時，4個不同桂花品種的Pn迅速增加，均存在一個快速響應階段，此后Pn隨著PAR增大到達最高點后，到達一個平穩(wěn)階段，這與張迎輝[14]對北美楓香、娜塔莉和彩岑槭，侯智勇等[15]對桉樹無性系，吾馬爾·吾哈甫等[16]對不同派系楊樹品種的光合響應研究結論類似。四季桂和金桂光飽和點和凈光合速率均高于2個彩葉桂花品種。4個桂花品種Pn隨著PAR增大到最高點之后穩(wěn)定下來，說明這4個樹種均不存在明顯的光抑制現(xiàn)象。

弱光條件下，隨著PAR的增加金桂、四季桂的Gs有一個急劇上升的過程，這時會消耗大量的CO2，外界補充的CO2量不能滿足光合過程的需求，導致其Ci明顯下降。而紫嫣公主、虔南桂妃的Gs雖然存在上升的趨勢，但整體變化較小，可能與這兩個彩葉桂花品種Pn較低有關[4]。隨著PAR增大，四季桂的Gs的增幅和數(shù)值均高于其他3個桂花品種，這可能與其Pn最高有關。

本研究采用直角雙曲線修正模型對4個桂花品種的光合-光響應曲線進行擬合，各方程的決定系數(shù)均大于0.99，說明該模型擬合度較高，能夠較好反映4個不同桂花品種的光合-光響應過程。植物的LCP和LSP分別體現(xiàn)了其對弱光和強光的適應能力，能夠反映其對于光照條件的需求范圍[17]，不同物種的葉片和發(fā)育程度不同，其葉片達到LCP和LSP光通量大小也有所變化。一般來說，陰生植物的LCP<9 μmol/（m2·s），LSP為90～180 μmol/（m2·s）;陽生植物LCP為9～18 μmol/（m2·s），LSP為360～450 μmol/（m2·s）或更高。本研究中，4個桂花品種的LSP范圍為690.14～3 874.54，LCP范圍為15.59～57.83 μmol/（m2·s）均屬于陽性植物，光合效率良好，但紫嫣公主、虔南桂妃弱光利用效率也較強。

對4個桂花品種四季桂、金桂、紫嫣公主、虔南桂妃進行光合-光響應曲線研究表明，4個桂花品種均可在全光照條件下種植，屬于喜光植物。而在弱光條件下，紫嫣公主、虔南桂妃的利用率遠高于四季桂、金桂，具有較好的耐陰性。在實際的園林運用中可根據(jù)樹種的光合特性加以應用。

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