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1、东北农业大学学士学位论文干旱胁迫下镜面掌光合作用的动态变化研究Bachelor Degree Paper of Northeast Agricultural University No： A02090043 The dynamic changes of photophysiological characters of the mirror palm under drought stress Name：Liu FenfenSupervisor：Prof. Chen YajunDepartment：HorticultureMajor：GardenField：Ornamental plantNort
2、heast Agriculture UniversityChina HarbinJune 2013干旱胁迫下镜面掌光合作用的动态变化研究摘 要镜面掌是最普遍的室内观叶植物之一，其具有植株低矮，叶形美丽，色泽青绿，繁殖力强，生命力旺盛，养护成本低等优点而受人们喜爱。本研究通过温室盆栽试验方法，研究了观叶植物镜面掌Pilea peperomioides Diels在不同梯度干旱胁迫及复水后的光合生理反应，探索在干旱胁迫下镜面掌的光合生理指标的变化，分析干旱胁迫程度对各光合生理指标的影响，为镜面掌抗旱生理的研究提供理论依据和技术支持。本研究主要结果如下：在干旱胁迫下，镜面掌的净光合速率（Pn）、气孔
3、导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）四项光合生理指标均有显著变化，随胁迫程度的加重净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）均有显著降低，胞间CO2浓度（Ci）呈现先降低、但最终上升而累积的现象，说明干旱胁迫可以显著影响植物的光合作用，且干旱胁迫的天数越多镜面掌光合能力下降的越明显，即干旱胁迫程度越大对植物的影响也越大。在对镜面掌干旱胁迫后进行复水处理，净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）四项指标均有所增加，干旱胁迫天数越少的，其恢复能力也越强，但是都显著低于对照的水平。关键词：镜面掌；干旱胁迫；光合生理IAbstract
4、Under drought stress, the mirror palm return of net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (Gs), transpiration rate (Tr), intercellular CO2 concentration (Ci) photosynthetic physiological indexes of four significant changes, with the stress degree increased net photosynthetic rate (Pn), stom
5、atal conductance (Gs) and transpiration rate were significantly lower (Tr), intercellular CO2 concentration (Ci) to reduce, increase accumulation phenomenon but in the end,Shows that drought stress can significantly affect plant photosynthesis, and the more the number of days drought stress mirror p
6、alm photosynthetic capacity decreased, the more obvious, namely, the influence of the greater the degree of drought stress on plant. After palm of drought stress to water treatment, net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (Gs), transpiration rate (Tr),intercellular CO2 concentration (Ci)
7、four indicators were increased, the less drought stress days, its recovery ability is stronger, but were significantly lower than control.Key words: mirror palm; drought stress; photophysiological characters目录摘 要I1 前言- 1 -1.1 研究目的和意义- 1 -1.2植物对干旱胁迫的响应- 1 -1.3干旱胁迫对光合作用的影响- 2 -2 试验材料与方法- 4 -2.1试验材料- 4
8、 -2.2试验设计- 4 -2.3试验内容与方法- 4 -2.3.1光合生理指标动态变化的测定- 4 -2.4数据处理与分析- 5 -3 结果与分析- 6 -3.1干旱胁迫条件下镜面掌叶片净光合速率（Pn）的变化- 6 -3.2干旱胁迫条件下镜面掌叶片蒸腾速率（Tr）的变化- 6 -3.3干旱胁迫条件下镜面掌片气孔导度（Gs）的变化- 7 -3.4干旱胁迫条件下镜面掌叶片气孔阻力（Rs）的变化- 8 -3.5干旱胁迫条件下镜面掌叶片胞间CO2浓度（Ci）的变化- 9 -4 讨论- 10 -4.1干旱胁迫下气孔结构指标与气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）及光合速率（Pn）的关系- 10 -4.2
9、干旱胁迫对镜面掌叶片光合特性的影响分析- 10 -5 结论- 12 -参考文献- 13 -致谢- 15 - 15 -1 前言镜面掌（Pilea peperomioides Diels）为荨麻科冷水花属多年生肉质草本植物，是一种罕见的耐寒喜阴植物1，只要达到可看一般报纸的光亮即可生长2，在阳光充足的温室内也生长良好，生长适宜的温度为15左右。适于在比较湿润排水良好的泥炭土上生长。镜面掌叶片深绿色，有光泽，是我国主要的室内观叶花卉3，野生群体较少，在我国大多为人工室内栽培4，在云南及华南以外其他地区多作温室盆栽。在我们人类生活的环境中，水分是不可或缺的，它也是植物生长的主要限制因子之一5，植物的光
10、合作用也离不开水分，因此，研究干旱胁迫下镜面掌光合作用的变化对镜面掌的抗旱机理及抗旱品种的选育具有重要意义6。本研究采用温室盆栽镜面掌为试验材料，研究其在干旱胁迫下光合生理各项指标的变化。1.1 研究目的和意义随着生活水平的提高，人们利用绿色植物进行居室绿化及装饰已成为一种时尚7。最近，美国航空航天局的科学家们发现，室内观叶植物不但起到柔化空间美化环境等效果，调节室内的温度和湿度，而且可以吸收空气中的有害气体如甲醛、甲苯、二氧化硫等，起到净化室内空气的作用8。此外，室内观叶植物枝叶有滞留尘埃、吸收生活废气、减轻噪音，散发宜人香气等作用，因此室内养植观叶植物对营造良好生活环境具有重要的作用9。在
11、社会经济不断发展的今天，人们对工作、生活环境的要求越来越高，室内观叶植物的应用也越来越被人们所接受，并逐渐受到人们的重视，在各类公共区域和居室环境被大量使用，尤其是经济较发达的长三角地区，各种新建和高档的厅、堂、馆、所、茶楼、酒店、银行、商厦乃至家庭住所布置一些清新、自然的室内观叶植物成为一种必不可少的装饰。室内观叶植物几乎能周年生长，深受人们的喜爱，在家庭、宾馆、大厦、办公室和餐厅等公共场所，都能见到他们的身影10。在室内观叶植物中，镜面掌姿态细软，叶片饱满充盈，色泽圆润，生长旺盛，因此成为室内装饰植物的首要选择。干旱胁迫是植物生长过程中常见的逆境之一，能够影响植物的正常生长11。光合作用是
12、植物体内重要的代谢过程，绿色植物通过光合作用将太阳能转换为化学能，并利用它把二氧化碳和水等无机物合成有机物，同时放出氧气。绿色植物的光合作用不但与植物本身的遗传因素有关，许多环境条件的变动可影响光合机构的运转，植物的光合机构对它的环境也有一定的适应能力11。由于其在植物进化过程中的复杂性而一直成为人们研究植物生理生态的重要内容，因此干旱胁迫下光合作用的变化可以作为判断植物生长和抗逆性强弱的指标，研究干旱胁迫下镜面掌的光合机理，对于镜面掌的在较为缺水的条件下栽培具有一定理论意义和实践意义12。本试验研究的主要目的在于探究干旱胁迫条件下镜面掌光合作用指标的变化情况，了解干旱胁迫后复水条件下镜面掌光
13、合生理特性的恢复程度，为镜面掌室内的栽培及养护提供一定的理论基础和科学依据。1.2植物对干旱胁迫的响应干旱是影响植物生长和发育的主要环境因子之一，干旱胁迫会使植物产生一系列的生理生化变化，如影响到光合作用、物质运输、蛋白质合成和细胞伸长等过程，从而影响到植物生长发育13。研究植物的抗旱生理，可以了解植物在干旱胁迫下的生理生化反应及其适应性，为植物抗旱性的鉴定提供理论依据和实践基础。目前，科学家对植物抗旱性研究的方法主要分为两大类：第一，从植物外部形态和内部解剖结构分析总结，研究其与植物抗旱性之间的关系，包括地上和地下部分的生物量、气孔形态等13。第二，以植物自身内部的生理生化反应为切入点，测定
14、其相应的生理生化指标，阐明其在植物抗旱性方面的指示和调节作用13。这些生理指标主要包括：水分生理指标、光合能力、酶活性及原生质特性、渗透调节、内源激素（如ABA）等14。在国内还有许多学者利用稳定碳同位素方法间接测量C3植物的长期水分利用效率，对植物的抗旱性进行比较研究，总结出不同植物的抗旱机理和抗旱性。近年来，随着高新科技和分子生物学领域的发展，发现了部分与植物抵抗旱胁迫相关的物质，如脯氨酸、甘露醇、海藻糖、甜菜碱等，并分离鉴定出编码这些物质的基因以及相关的调控因子，从分子方面揭示了植物抗旱机制。1.3干旱胁迫对光合作用的影响光合作用是构成植物生物量的基础，也是植物对水分胁迫最为敏感的生理过
15、程之一15。许多学者以净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、气孔阻力、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）的变化作为衡量植物光合作用的主要指标，其中净光合速率（Pn）是衡量植物光合作用的即时指标，蒸腾速率（Tr）则是衡量植物蒸腾作用的过程中散失水分的指标，气孔导度（Gs）、气孔阻力和胞间CO2浓度（Ci）是影响或反映C02进入叶肉细胞的重要因素 15。植物的光合作用不但与植物自身的遗传因素密切相关，也受到空气相对湿度和土壤水分含量、光照强度等一系列外界环境因素的影响16，干旱会使植物的光合能力发生明显的改变，植物光合作用与环境水分因子之间有一定的适应性变化17。干旱胁迫造成植物处于水分逆境，不利于植物进行自身光合作用，未能使光能得到最为有效的利用，从而降低植物光合作用的产量18。刘霞在研究干旱胁迫对黄栌叶片光合作用的影响中得出结论，在2d4d干旱的条件下，由于植物自身的调节作用，光合速率下降不明显，而在4d8d和8d以上干旱条件下，光合作用能力下降较为明显19。根据欧美学者Farquhar和Sharker对水稻光合作用的研究试验后提出的观点，如果净光合速率下降伴随着
