教忠意，唐凌凌，仇曙光，嚴(yán)瑞昌，張 玨，張 利

(1.江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院，江蘇 南京 211153；2.江蘇綠寶林業(yè)發(fā)展有限公司，江蘇 南京 211153)

5個(gè)苦楝無性系光合特性的初步研究

教忠意1，2，唐凌凌1，2*，仇曙光2，嚴(yán)瑞昌2，張 玨1，張 利2

(1.江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院，江蘇 南京 211153；2.江蘇綠寶林業(yè)發(fā)展有限公司，江蘇 南京 211153)

為深入了解苦楝無性系光合生理特性，比較不同無性系葉片光合參數(shù)的差異。本文以5個(gè)苦楝優(yōu)良無性系為參試對(duì)象，用Li-6400便攜式光合作用測(cè)定儀測(cè)定葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、葉片蒸騰速率(Tr)和胞間CO2濃度(Ci)，并進(jìn)行分析比較。結(jié)果表明：參試苦楝無性系胞間CO2濃度(Ci)和生理水分利用率(WUE)存在極顯著差異；葉片凈光合速率(Pn)和葉片蒸騰速率(Tr)存在顯著差異；氣孔導(dǎo)度(Gs)差異不顯著。蘇楝J104、蘇楝J7和蘇楝J61凈光合速率(Pn)較大，其中蘇楝J61生理水分利用率(WUE)較高。

苦楝；無性系；光合特性

苦楝(Meliaazedarach)為楝科楝屬落葉喬木，在我國(guó)水平分布范圍為18～39°N，是我國(guó)優(yōu)良的鄉(xiāng)土樹種[1]?？嚅L(zhǎng)速度快、材質(zhì)優(yōu)良、驅(qū)蟲、耐腐，其根、皮、花、果均可入藥，是高效、低毒的廣譜生物農(nóng)藥原料之一，也是良好的蜜源植物和工業(yè)原料[2～4]。目前，其化學(xué)成分、毒理、加工及栽培利用等方面的研究已廣泛開展，而對(duì)其光合特性的研究則鮮有報(bào)道[5～9]。本研究以5個(gè)苦楝優(yōu)良無性系為試材，比較不同無性系葉片光合生理參數(shù)的異同，以期為苦楝光合生理研究及優(yōu)良無性系的選擇提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2011年9月23日在江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)苗圃內(nèi)進(jìn)行。在同一立地條件下，選取生長(zhǎng)健壯、無病蟲害的蘇楝J7、蘇楝J12、蘇楝J15、蘇楝J61、蘇楝J104等5個(gè)生長(zhǎng)表現(xiàn)較優(yōu)的苦楝無性系1 a生扦插苗，測(cè)定其葉片光合生理參數(shù)。對(duì)照為同條件下未經(jīng)優(yōu)選的苦楝1 a生扦插苗。

1.2 光合作用相關(guān)指標(biāo)測(cè)定

測(cè)定小葉為每植株由頂端向下第8～12片南向的二回復(fù)葉，此二回復(fù)葉由頂端向下第5對(duì)(位于此二回復(fù)葉中間位置)一回復(fù)葉，此一回復(fù)葉由頂端向下第3對(duì)小葉中靠外側(cè)受光的小葉。每個(gè)小葉讀數(shù)3次取平均值，每個(gè)無性系以相臨的3株作為3次重復(fù)。上午9:30～10:30用美國(guó)產(chǎn)Li-6400便攜式光合作用測(cè)定儀測(cè)定苦楝葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、葉片蒸騰速率(Tr)和胞間CO2濃度(Ci)，測(cè)定時(shí)利用6400-02B型LED紅藍(lán)光源提供光照，光強(qiáng)為 1 400 μmol·m-2·s-1。根據(jù)測(cè)定結(jié)果計(jì)算水分利用效率(WUE=Pn/Tr)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)處理采用Excel和DPS應(yīng)用統(tǒng)計(jì)軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 苦楝不同無性系凈光合速率(Pn)比較

凈光合速率(Pn)是衡量植物進(jìn)行光合作用的重要指標(biāo)，凈光合速率的大小與植物地上部分有機(jī)物的積累正相關(guān)。參試苦楝各無性系間凈光合速率方差分析結(jié)果見表1，J104、J7、J61與對(duì)照差異顯著，與J12、J15差異不顯著，其中，J104與對(duì)照差異達(dá)極顯著水平。各無性系Pn值均高于對(duì)照(圖1)，其中，J104的Pn值最高，為24.17 μmol·m-2·s-1，相比對(duì)照增幅達(dá)58.28%。J7、J61、J12、J15的Pn值分別為21.10、20.80、19.83和19.23 μmol·m-2·s-1，相比對(duì)照增幅分別為38.18%、36.21%、29.86%和25.93%。

表1 苦楝無性系各光合指標(biāo)方差分析表

注：小寫字母為0.05顯著水平，大寫字母為0.01極顯著水平。

圖1 苦楝不同無性系凈光合速率比較

2.2 苦楝不同無性系蒸騰速率(Tr) 比較

蒸騰速率(Tr)是指單位葉面積在單位時(shí)間蒸騰散失水分的數(shù)量。苦楝各無性系間蒸騰速率方差分析結(jié)果見表1，J104、J7、J15與對(duì)照差異極顯著，與J61差異顯著；J12與對(duì)照差異顯著，但與J61差異不顯著。各無性系Tr值均高于對(duì)照(見圖2)，其中，J104的Tr最高，為6.33 μmol·m-2·s-1，相比對(duì)照增幅達(dá)182.59%。J7、J15、J12、J61的Tr值分別為6.09、5.78、5.10和3.39 μmol·m-2·s-1，相比對(duì)照增幅分別為171.88%、158.04%、127.68%和51.34%。

圖2 苦楝不同無性系蒸騰速率比較

2.3 苦楝不同無性系氣孔導(dǎo)度(Gs) 比較

氣孔是CO2進(jìn)入植物體、水蒸氣逸出植物體的通道，氣孔的閉合程度直接影響植物的光合作用和蒸騰作用?？嚅鳠o性系間氣孔導(dǎo)度方差分析結(jié)果見表1，J104與對(duì)照差異顯著，與其它各無性系均無顯著差異。各無性系Gs值均高于對(duì)照(見圖3)，供試苦楝無性系葉片的氣孔導(dǎo)度(Gs)大小表現(xiàn)為：J104﹥J7﹥J61﹥J15﹥J12﹥CK。其中，J104的Gs值最大，為0.69 mol·m-2·s-1，相比對(duì)照增幅達(dá)139.52%。J7、J61、J15、J12的Gs值分別為0.60、0.54、0.53和0.43 mol·m-2·s-1，相比對(duì)照增幅分別為108.13%、88.35%、84.86%和49.98%。

圖3 苦楝不同無性系氣孔導(dǎo)度比較

2.4 苦楝不同無性系胞間二氧化碳濃度(Ci) 比較

胞間二氧化碳濃度(Ci)是反映大氣輸入和細(xì)胞光合利用、光呼吸的CO2動(dòng)態(tài)平衡瞬間濃度。苦楝各無性系間胞間二氧化碳濃度方差分析結(jié)果見表1，J61、J7、J15、J104等無性系較之J12和對(duì)照差異均達(dá)極顯著水平。除J12外，其余各參試無性系Ci值均高于對(duì)照(見圖4)，其中，J61的Ci值最大，為284.00 μmol·m-2·s-1，相比最小值(無性系J12)增幅為10.22%，比對(duì)照增幅達(dá)8.95%。J7、J15、J104的Gs值分別為280.00 μmol·m-2·s-1、278.00 μmol·m-2·s-1和277.67 μmol·m-2·s-1，相比對(duì)照增幅分別為7.42%、6.65%和6.52%。

圖4 苦楝不同無性系胞間二氧化碳濃度比較

2.5 苦楝不同無性系水分利用效率(WUE) 比較

水分利用效率(WUE) 是衡量植物水分消耗與物質(zhì)生產(chǎn)之間關(guān)系的重要綜合指標(biāo)，是植物消耗水分形成干物質(zhì)的基本效率，它是凈光合速率與蒸騰速率共同作用的結(jié)果。在相同的外界條件下，若Pn值和WUE值均較大而Tr值相對(duì)較小，則說明該植物水分利用效率高。苦楝各無性系間水分利用效率方差分析結(jié)果見表1，各無性系WUE值均低于對(duì)照(見圖5)，其中，J15的WUE最低，為3.47 μmol·m-2·s-1，相比對(duì)照降幅達(dá)51.13%。J7、J104、J12、J61的WUE值分別為3.49 μmolCO2/mmolH2O、4.03 μmolCO2/mmolH2O、4.07 μmolCO2/mmolH2O和6.14 μmolCO2/mmolH2O，相比對(duì)照降幅分別為50.85%、43.24%、42.68%和13.52%。

圖5 苦楝不同無性系水分利用效率比較

3 討論

本試驗(yàn)表明，不同苦楝無性系葉片凈光合速率差異較大，其中J104、J7、J61與對(duì)照相比增幅均達(dá)35%以上，且上述3個(gè)苦楝無性系氣孔導(dǎo)度也較大，CO2的利用效率較高，其中蘇楝J61對(duì)水分的利用效率則顯著高于其他無性系。植物地上部分產(chǎn)量的多少與葉片光合速率的情況密切相關(guān)，選育葉片光合速率高的苦楝無性系將有利于提高苦楝地上部分干物質(zhì)的產(chǎn)量，為矮林作業(yè)條件下苦楝素的提取等實(shí)際應(yīng)用提供品種支持。通過上述研究，可初步認(rèn)為供試苦楝無性系中J104、J7、J61具有較高的地上部分干物質(zhì)積累優(yōu)勢(shì)，可作為初步選擇結(jié)果，通過與其他選育目標(biāo)相結(jié)合，再進(jìn)行進(jìn)一步的篩選和研究。

[1] 程思明,顧萬(wàn)春.苦楝中國(guó)分布區(qū)的物候區(qū)劃[J].林業(yè)科學(xué),2005,41(3):186～191.

[2] 楊吉安,馬玉花,蘇印泉,等.苦楝研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2004,19(1):115～118.

[3] 教忠意.苦楝無性系苗期年生長(zhǎng)節(jié)律研究初報(bào)[J].四川林業(yè)科技,2013,34(4):18～20.

[4] 徐漢虹,安玉興.生物農(nóng)藥的發(fā)展動(dòng)態(tài)與趨勢(shì)展望[J].農(nóng)藥科學(xué)與管理,2001,22(1):32～34.

[5] 楊光忠,陳玉,張世璉,等.苦楝樹皮化學(xué)成分的研究[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),1998,10(4):45～47.

[6] 程瑋,肖嘯,嚴(yán)達(dá)偉,等.云南苦楝皮成分的分離鑒定及其對(duì)豬蛔蟲成蟲及蟲卵的離體毒理研究[J].山東畜牧獸醫(yī),2008,29(10):1～4.

[7] 沈雅琴,張明發(fā),朱自平,等.苦楝皮的消化系統(tǒng)藥理研究[J].基層中藥雜志,2000,14(1):3～5.[8] 閆小紅,周兵,曾建軍,等.苦楝葉乙醇浸提物對(duì)幾種作物種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響[J].井岡山學(xué)院學(xué)報(bào),2008,29(8):46～48.

[9] 程遠(yuǎn)斌,彭君玲.楝樹——多用途的生態(tài)經(jīng)濟(jì)樹種[J].河南林業(yè)科技,2003,23(3):71.

PhotosyntheticCharacteristicsofFiveMeliaazedarachL.Clones

JIAO Zhong-yi1，2TANG Ling-ling1，2*QIU Shu-guang2YAN Rui-chang2ZHANG Jue1ZHANG Li2

(1.Jiangsu Academy of Forestry,Nanjing 211153,China；2.Lubao Forestry Development Limit Company of Jiangsu,Nanjing 211153,China)

To better understand the photosynthetic characteristics ofMeliaazedarachL.clones,investigations were made on leaf photosynthetic parameters of five different clones.Leaf net photosynthetic rate(Pn),stomatal conductance(Gs),leaf transpiration rate(Tr)and intercellular CO2concentrations (Ci) were measured by using a portable Licor 6400 photosynthesis system (LI-6400) and then further analysed.The results showed that intercellular CO2concentrations (Ci) and physiological water-use efficiencies (WUE) of the five different clones exhibited highly significant differences.Leaf net photosynthetic rate(Pn)and leaf transportation rate(Tr)showed significant differences while stomatal conductances(Gs)of the five clones non-significant.Among them,the three clones,J104 (‘Jiangsu 104’)、J7 (‘Jiangsu 7’) and J61 (‘Jiangsu 61’) had a relatively higher net photosynthetic rate than other clones.Moreover,J61 had a higher water-use efficiencies(WUE).

MeliaazedarachL.,Clones,Photosynthetic characteristics

2017-05-26

中央財(cái)政林業(yè)科技推廣示范資金項(xiàng)目“蘇楝S20等耐鹽林木良種速生豐產(chǎn)栽培技術(shù)推廣”(蘇[2016]TG03)；中央財(cái)政林業(yè)科技推廣示范資金項(xiàng)目“沿海困難地新品種及新技術(shù)示范推廣”([2015]TJS02)。

教忠意(1978-)，男，遼寧鳳城人，高級(jí)工程師，碩士，主要從事園林植物遺傳育種和景觀生態(tài)研究。

*并列第一作者：唐凌凌(1982-)，女，上海嘉定人，工程師，碩士，主要從事園林植物栽培利用和景觀生態(tài)研究。

10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.05.008

S792.33

A

1003-5508(2017)05-0038-03