夜间低温对设施番茄光合物质生产、分配及代谢影响的研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jerrylearnsVC
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本研究以“辽园多丽”番茄为试材,以现代生理生化测定技术、显微技术和环境控制技术为手段,研究探讨了夜间低温对番茄光合物质生产、积累与分配以及代谢的影响,并深入分析了产生这些影响的原因和机理,为设施番茄栽培中的温度管理提供了理论基础。主要研究结果如下: 1.明确了12℃、9℃夜间低温处理5d就可明显降低番茄植株株高和株幅,叶面积,相对生长速率,处理10d后恢复10d就可恢复到对照水平;而6℃低温处理5d恢复10d可恢复到对照水平,处理10d恢复10d未能恢复到对照水平。夜间不同时段低温处理后,番茄植株的株高、株幅、叶面积、相对生长速率、净同化速率和根冠比皆降低,前半夜低温处理降低幅度大于后半夜低温处理;恢复7d后,株高、株幅和叶面积降低趋势同处理7d时,相对生长速率、净同化速率、根冠比仍小于后半夜低温处理。 2.明确了12℃、9℃、6℃夜温处理7d,仅6℃处理使第1花序初花期延迟1d,9℃、6℃处理使第2花序初花期延后2d,苗期夜低温处理对番茄第1和第2花序坐果率没有明显的影响。 3.以15℃夜温为对照,研究了12℃、9℃、6℃不同的夜间低温处理14d对番茄产量和品质的影响,结果表明:12℃处理与对照植株产量差异不大,9℃、6℃处理植株结果个数增加,总产量高,但畸形果及裂果发生率增加,商品产量较低。无论对照还是处理植株第2穗平均单果重均高于第1穗。夜低温处理使果实中有机酸含量提高。处理植株果实可溶性糖和Vc含量积累变化规律与对照基本一致,果实糖酸比低于对照。 4.以15℃夜温为对照,研究了6℃夜间低温处理7d,14d,21d对番茄产量和品质的影响,结果表明:苗期处理14d植株产量最高,21d植株产量最低,畸形果及裂果的发生率与6℃处理时间长度不是正相关关系。苗期夜间低温处理7d,14d,21d植株果实发育的各个时期,有机酸含量呈不断上升趋势,在成熟时达到最高,而对照果实有机酸含量是在开花后50d时达到最高,成熟时有机酸含量下降。各处理植株果实可溶性糖含量的变化规律与对照基本一致,6℃处理21d成熟期果实糖含量高于对照。处理植株第1穗果糖酸比均高于对照,而第2穗果糖酸比却低于对照。 5.以15℃夜温为对照,研究了9℃夜间低温处理对番茄产量、品质的影响,结果表明:夜间低温处理影响了番茄果实的生长速度,对第2穗果实质量的影响程度大于第1穗果。低温处理推迟了番茄的生长发育,成熟期延后19d。夜间低温处理使番茄果实的可溶性糖含量降低,糖酸比下降。 6.以15℃夜温为对照,研究了12℃、9℃、6℃不同的夜间低温对番茄光合作用和叶绿素荧光参数的影响,结果表明:番茄经过夜间低温处理抑制了植株总干物质的积累。叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量降低,净光合速率下降,光合作用相关因素中气孔导度(Gs)、胞间CO<,2>浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)下降,气孔限制值(Ls)增大;12℃、9℃的低温处理10d番茄净光合速率及相关因素可恢复到对照水平,6℃低温处理10d对番茄净光合速率的影响则不可恢复,而对光合作用相关因素的影响是可恢复的,说明在恢复期间6℃夜低温处理净光合速率的降低与Gs、Ci、Tr、Ls无关。所有夜间低温处理对Fv/Fm、φPSⅡ、ETR影响很小,低温胁迫解除后很快得到恢复,说明试验所设定的夜间低温及其处理时间未对PSⅡ系统造成伤害。 7.以15℃夜温为对照,研究了6℃夜间低温处理对番茄光合作用日变化的影响,结果表明:夜低温处理3d、7d时处理番茄叶片净光合速率下降,一天中净光合速率都低于对照;夜低温处理3d恢复10d,其一天中净光合速率已恢复到对照水平;夜低温处理7d后恢复7d仍未恢复到对照水平,净光合速率变化规律同处理7d时。在低温处理期间,光合作用相关因素气孔导度(Gs)、胞间CO<,2>浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)下降,气孔限制值(Ls)增大,表明夜低温处理期间番茄光合作用降低的原因有气孔限制因素。夜低温处理7d恢复7d时,光合速率相关因素皆恢复到对照水平,而净光合速率降低,说明恢复期番茄叶片光合作用下降为非气孔因素限制。 8.以15℃夜温为对照,研究了9℃夜间低温处理对番茄叶片光合作用的影响,结果表明:果实发育期低温处理降低了番茄的净光合速率,处理初期伴随光合速率的下降Gs、Ci、Tr下降,Ls上升,气孔限制光合作用,随着处理时间的延长,Ci在处理40d后略大于对照,而Gs小于对照,说明此时为非气孔限制光合作用。 9.以15℃夜温为对照,研究了6℃夜间低温处理对番茄羧化效率日变化的影响,结果表明:夜低温处理3d、7d时番茄叶片羧化效率降低,一天中叶片羧化效率皆低于对照;处理3d恢复10d时,夜低温处理番茄叶片羧化效率在一天中皆大于对照;处理7d恢复7d时,夜低温处理番茄叶片羧化效率仍低于对照。 10.以15℃夜温为对照,研究了6℃夜间低温对番茄叶片气孔开张度日变化及叶片结构的影响。结果表明:处理7d时,处理番茄叶片气孔器显著小于对照,气孔密度明显增加,气孔张开程度一天中皆小于对照;恢复3d时气孔开口程度显著低于对照;恢复7d时一天中气孔开口程度与对照差异不显著。叶片气孔张开率在处理7d时,上午均高于对照,下午则相反;恢复3d时气孔张开率和对照差异不显著;恢复7d时,气孔张开率上午大于对照,下午小于对照。处理7d时,6℃处理植株叶片表皮厚度极显著大于对照,叶片厚度大于对照,但与对照差异不显著;恢复3d,6℃处理植株叶片表皮厚度和叶片厚度仍大于对照,但与对照差异不显著;恢复7d时叶片表皮厚度略大于对照,但差异不显著,叶片厚度小于对照。处理及恢复期间叶片栅栏组织和海绵组织未见明显差异。夜间低温处理可以使叶片叶绿体内形成较大的淀粉粒,经7d适温恢复淀粉粒明显减小。 11.明确了番茄经过夜间低温处理抑制了植株各器官及总干物质积累,温度越低对干物质积累抑制的百分率越大。叶片中的干物质分配比率随着夜间温度的降低而增加,茎、根中的干物质分配比率随着夜间温度的降低而降低。 12.以夜温15℃为对照,研究了夜间不同时段6℃低温处理及整夜6℃低温处理对番茄光合产物积累与分配的影响,结果表明:夜间低温处理降低了植株的干物质积累总量,处理7d时,后半夜低温处理干物质积累总量和对照差异不显著,其余处理和对照差异极显著;恢复7d时,后半夜低温处理的根、茎、叶干物质含量均已达到对照水平,而前半夜低温处理和整夜低温处理植株未恢复到对照水平。整夜低温处理增加了叶的分配比率,前半夜低温处理增加了茎的分配比率,后半夜低温处理增加了根的分配比率;恢复7d时,和对照相比,整夜低温处理叶片的干物质分配比率增加,其余处理降低,所有夜低温处理株株茎的干物质分配比率增加,根的分配比率降低。 13.明确了果实发育期夜间低温降低了番茄的总干物质质量。整个处理期间,叶、茎干物质质量增加,根干物质质量前期减少而后期增加,果实干物质质量减少。夜间低温处理增加了光合产物在叶、茎中的分配比率,降低了果实中的干物质分配比率,根中的干物质比率在处理前期小于对照,在处理后期大于对照。 14.试验以15℃夜温为对照,研究了6℃夜间低温处理对番茄叶片中糖和淀粉含量的影响,结果表明:6℃夜低温处理7d增加了叶片中的果糖、葡萄糖、蔗糖和淀粉的含量;恢复7d时,夜低温处理和对照相比叶片中的果糖、葡萄糖、蔗糖和淀粉含量降低。说明在夜低温处理期间光合产物在叶片中的累积对叶片光合作用造成了反馈抑制,而在恢复期间光合速率的降低不存在光合产物反馈抑制的原因。 15.试验以15℃夜温为对照,研究了6℃夜间低温处理1d、3d、5d、7d对番茄叶片中蔗糖合成能力的影响,结果表明:经过夜间低温处理,番茄叶片中的果糖、葡萄糖和蔗糖含量在处理期间6:00时皆大于对照,11:00时则相反;处理和对照植株在6:00时番茄叶片中的果糖、葡萄糖和蔗糖含量皆低于11:00时。番茄叶片中的淀粉含量在处理期间的6:00和11:00时皆比对照增加。夜低温处理使番茄糖代谢酶活性发生了改变,处理期间6:00和11:00时,处理植株的酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)活性皆大于对照,蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性皆低于对照;处理植株11:00时的所有酶活性皆大于6:00时,对照植株11:00时和6:00时相比转化酶活性降低,而合成酶活性增高。在夜低温处理过程中处理植株的蔗糖合成酶活性降低,叶片中11:00时蔗糖增加量小于对照,说明夜低温处理降低了番茄叶片的蔗糖合成能力。 16.明确了果实发育期9℃夜间低温处理增加了植株叶片、叶脉中果糖、葡萄糖、蔗糖含量,降低了番茄果实中果糖、葡萄糖含量,蔗糖含量果实发育前期低于对照,到第一果穗成熟时高于对照。低温处理植株叶片中酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)活性增加,蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性略降低;番茄果实中的酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性降低。经过夜间低温处理,番茄叶片、叶脉中淀粉含量和对照相比增加,果实中的淀粉含量和对照相比在处理前期减少,后期有所增加,在近成熟期时和对照淀粉含量无显著差异。
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