PDF《桑树叶片光合诱导对光强转换的响应*》

中国生态农业学报

2010 年7月第18 卷第4期Chinese Journal of Eco-Agriculture, July 2010, 18(4): 799?803 * 国家自然科学基金项目(30771746)、黑龙江省重点科技攻关项目(GB07B306)和哈尔滨市重点科技攻关项目(2004AA6CN142)资助 ** 通讯作者: 孙广玉(1963~), 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要研究方向为植物光合生理.

E-mail: [email protected] 胡彦波(1980~), 男, 硕士, 助教, 主要研究方向为植物光合生理.E-mail: [email protected] 收稿日期: 2009-09-10 接受日期: 2009-11-26 DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.00799 桑树叶片光合诱导对光强转换的响应* 胡彦波 许楠包卓张晓松 孙广玉** (东北林业大学生命科学学院 哈尔滨 150040) 摘要在温室条件下, 以桑树品种 蒙古桑 幼苗为试验材料, 应用气体交换和叶绿素荧光测定技术, 研究 了光强转换过程中桑树叶片的光合诱导响应. 结果表明: 光强由黑暗或低光转换到高光时, 桑树叶片净光合速 率需要

10 min 的光诱导才能达到稳定状态, 其中 1~2 min 之内的光诱导较快(快相诱导), 8~10 min 诱导较慢(慢相 诱导).当光强由黑暗转到高光时, 光量子转化效率的诱导过程滞后于光合碳同化诱导过程;

当光强由高光转到 低光或黑暗时, 桑叶的光合诱导平衡速率快于光强由低光或黑暗转到高光时的平衡速率.说明光量子转化效率 的光诱导受碳同化诱导过程的限制, 光量子转化效率的诱导主要通过调控 PSⅡ开放的反应中心比例来实现. 关键词 光强转换 桑树 碳同化诱导 光合诱导 中图分类号: Q945.1 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)04-0799-05 Response of photosynthetic induction to irradiance transition in mulberry leaf HU Yan-Bo, XU Nan, BAO Zhuo, ZHANG Xiao-Song, SUN Guang-Yu (College of Life Sciences, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China) Abstract Using Menggusang mulberry (Morus alba L.) seedling grown under greenhouse conditions in Heilongjiang Province, we analyzed photosynthetic induction responses to irradiance transitions via gas-exchange and chlorophyll fluorescence techniques. Results show that

10 min photosynthetic induction is needed for the photosynthetic rate (Pn) of mulberry leaf to reach stable state under the sudden irradiance transition from dark/low irradiance (LI) to high irradiance (HI). A biphasic photosynthetic response is evident ― rapid phase (1~2 min) and slow phase (8~10 min). When irradiance is transited from LI to HI, induction of photosynthetic quantum conversion efficiency falls behind the photosynthetic CO2 assimilation. When irradiance is changed from high to low/dark, Pn faster approaches steady-state compared to the irradiance transfer from low/dark to high. This indicates that induction efficiency of quantum conversion is limited by photosynthetic CO2 assimilation following increase in irradiance. Induction efficiency of photo- synthetic quantum conversion may therefore be regulated by the proportion of open PSⅡ reaction centers. Key words Irradiance transition, Mulberry (Morus alba L), Photosynthetic CO2 assimilation, Photosynthetic induction (Received Sept. 10, 2009;

accepted Nov. 26, 2009) 自然条件下植物接受的光照量经常变化, 如林 冠下的光斑(Lightflecks), 或作物群体内的中、下层 叶片在风、机械、鸟类或人工干扰下总是处于变动 光照条件下[1] . 因此, 植物的光合作用总是处于非稳 定状态的光照环境中[2?4] , 而且 40%~60%光合碳素 是在这种变化光强下获取的[5] .当光照强度由黑暗 或低光条件转换到高光时, 起初光合速率很低或为 负值, 光照一段时间后, 光合速率才逐渐上升并趋 于稳态, 从照光开始至光合速率达到稳态值这段时 间, 称为光合诱导期[6] . 植物光合碳同化的光诱导过 程需要经历 2~3 个诱导阶段才能逐渐达到稳定状 态[7?8] , 这种阶段性诱导的特点与碳同化过程中的 RuBP 再生、Rubisco 酶的活化和气孔关闭密切相 关[9?11] .多数研究者对光合作用的研究多集中在稳 态下植物的光合作用特性, 而非稳态下植物光合作 用对变化光强的响应特性的研究多数集中在光合碳 同化部分[12] , 而植物光合作用的光反应部分中的光 量子转化效率、非光化学耗散等光诱导响应特性的 研究鲜见报道.本文以桑树品种 蒙古桑 为试验材 料, 研究光强由黑暗或低光强转换到高光强, 以及