光强对‘达赛莱克特’草莓生长发育的影响

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光是影响植物生理过程,形态结构,以及物质积累的重要因子。为了揭示光强对‘达赛莱克特’草莓(Fragaria×ananassa Duch.‘Darselect’)的影响,本研究利用四个光强梯度(对照CK,30%,60%和90%遮阴处理)进行了不同光强的处理实验,探讨分析了不同光强下,‘达赛莱克特’草莓整个生长季叶片的光合作用,呼吸作用,形态和解剖结构,以及生物量分配的影响。以期为该品种草莓的设施栽培提供理论依据。通过本研究得到以下结果:   1.净光合速率(Pn)4月最高,5月最低。与4月份相比,5月对照区最大光合速率降低了41%。相反,5月叶片的呼吸速率(Re)则大幅上升,对照区呼吸速率最大值达到7.0μmol CO2 m-2s-2,因此,Re的大幅上升是导致该生长阶段Pn显著下降的重要原因。随光强降低,草莓叶片Pn总体上呈下降趋势。然而,对照的Pn在5月中旬正午却低于30%遮阴处理;6月14:00对照Pn为5.75μmol CO2m-2s-2,比30%遮阴处理降低了近30%。其中气孔导度(Gs)以及大气与胞间CO2浓度差(Ca-Ci)是影响Pn变化的主要因子。   2.各月份呼吸-温度曲线显示,不同光强处理中,各观测温度下的呼吸值CK>30%>60%>90%遮阴处理;不同生长阶段之间,中期呼吸值最高。呼吸对温度敏感性(Q10)的变化也表现出一定规律,中期不同光强处理之间Q10的差异最大,其中对照区叶片Q10最高为3.22,30%,60%,90%遮阴处理的Q10分别为2.84,2.90和2.59。与前期和后期相比,中期对照Q10值大幅上升,反应出中期呼吸受温度的影响最大。进一步研究发现对照叶片白天呼吸量受叶温最大值(TLmax)和辐射积累量(PPFD*)的显著影响,因此中期白天叶片温度和辐射积累量的增加是导致呼吸上升的重要因素。另外,生长中期白天呼吸量(Rday)占总呼吸量(Rtotal:Rday+Right)的比例(Rday/Rtotal)最高,也说明中期呼吸增量主要来源于Rday,而非夜间呼吸值(Rnight)。   3.对草莓植株在不同光强下外部形态(株高、叶片数、顶叶长、顶叶宽、复叶长、复叶宽、叶柄长、叶角、比叶面积(SLA))、内部解剖结构(气孔密度、叶片厚度、维管束厚、叶脉厚、栅栏组织厚、海绵组织厚、栅栏:海绵组织、叶片结构紧实度、疏松度)和生物量的分配(根、叶、叶柄、花柄、果实各部分生物量)进行的统计分析。通过线性和二次项选择系数(β和γ)的计算,可以看出在绝大多数光强处理下(90%遮阴处理除外),株高和叶片数呈显著正的线性选择,即大多数光强下二者特征值的提高有利于植株适应环境;而顶叶的长宽,复叶的长宽和SLA只在60和90%遮阴处理中呈显著正的线性选择,说明只有在光强较低的处理中,这些性状才会增加适合度的方向性选择。内部解剖结构方面,叶片结构紧密度(CTR)在CK和30%遮阴处理下呈显著正的线性选择,说明分化选择(disruptive selection)影响叶片结构紧密度和叶片数,即CK和30%遮阴处理下,具极端叶片结构紧密度和叶片数的个体能较好的适应环境。   4.可塑性代价方面,只有对照区的株高(β3=-0.453,P<0.05),60%遮阴处理的叶脉厚(β3=-0.552,P<0.01),以及90%遮阴处理的叶片数(β3=-0.371,P<0.05),三个性状的回归系数为负值,大部分性状为正相关或不显著负相关,说明大部分性状对光强的可塑性响应未产生显著可塑性代价。另外,本研究中,SLA的升高有利于植株提高适合度,且其可塑性代价不明显,整合也较弱,有利于其不受内部遗传因素限制,最大限度的达到最优表型。研究还显示,表型整合与可塑性呈显著负相关,限制了植株可塑性的表达。验证了表型特征之间构成的体系会限制其可塑性表达的观点。
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