





中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (22): 4417-4427.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.22.005
高静(
), 陈吉玉, 谭先明, 吴雨珊, 杨文钰, 杨峰(
)
收稿日期:2023-03-27
接受日期:2023-05-04
出版日期:2023-11-16
发布日期:2023-11-17
通信作者:
杨峰,E-mail:f.yang@sicau.edu.cn
联系方式:
高静,E-mail:1787913440@qq.com。
基金资助:
GAO Jing(
), CHEN JiYu, TAN XianMing, WU YuShan, YANG WenYu, YANG Feng(
)
Received:2023-03-27
Accepted:2023-05-04
Published:2023-11-16
Online:2023-11-17
摘要:
【目的】 探究光强对苗期大豆叶片水力导度、光合特性和叶水势的影响,分析叶脉性状对不同生长光强的适应机制,为提高大豆光能利用提供理论支撑。【方法】选用强耐荫型的大豆品种南豆12和弱耐荫型的大豆品种桂夏7为试验材料,在人工气候室进行盆栽试验,设置高光强((424.47±12.32)µmol·m-2·s-1,HL)、中光强((162.52±20.31)µmol·m-2·s-1,ML)和低光强((93.93±9.87)µmol·m-2·s-1,LL)处理。在处理20 d后研究不同生长光强对苗期大豆叶片水力导度、光合参数、叶片水势及叶脉性状的影响。【结果】相对于高光强处理,低光强处理下南豆12和桂夏7的叶片水力导度显著降低,南豆12的叶片水力导度在3个处理下均显著高于桂夏7。与高光强处理相比,在中、低光强处理下南豆12的叶片水力导度分别降低7.56%和21.24%,气孔导度分别降低43.96%和58.89%,净光合速率分别降低29.44%和46.49%。同样,桂夏7的叶片水力导度分别降低42.16%和23.71%,气孔导度分别降低54.55%和45.79%,净光合速率分别降低37.03%和42.06%。南豆12和桂夏7的叶片水势在处理间均无显著差异。大豆的叶片水力导度与气孔导度在3个光强处理下均达到极显著正相关(P<0.01),随着光强的降低,叶片水力导度与净光合速率呈显著正相关(P<0.05),与气孔导度呈极显著正相关(P<0.01)。对于叶脉结构,与高光强相比,中、低光强处理下两个大豆品种的小叶脉密度以及主叶脉和小叶脉的木质部导管面积均显著降低,且南豆12的小叶脉密度和主叶脉木质部导管面积在中、低光强处理下均显著高于桂夏7。南豆12的主叶脉密度在处理间无显著变化,桂夏7的主叶脉密度在中、低光强处理下较高光强显著降低11.4%和15.0%。光强降低显著增长了叶脉到气孔的距离。南豆12在中、低光强处理下叶脉到气孔的距离较高光强增长21.33%和60.01%,桂夏7叶脉到气孔的距离增长31.50%和53.59%。相关性分析表明,大豆叶片水力导度与小叶脉密度、主叶脉和小叶脉的木质部导管面积呈显著正相关(P<0.05),与叶脉到气孔的距离呈极显著负相关(P<0.01)。【结论】光强会通过调控大豆叶脉结构影响叶片水力导度,弱光降低大豆叶片水力导度,但叶片水力导度和气孔导度保持协调,维持叶片水分供需平衡。弱光下具有较高的叶脉密度能够缩短水分运输的距离,保证较好的叶片水分供应能力,从而有利于CO2的扩散和光合作用,这是耐荫型大豆适应弱光环境的又一策略。
高静, 陈吉玉, 谭先明, 吴雨珊, 杨文钰, 杨峰. 光强对苗期大豆叶片水力导度及叶脉性状的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(22): 4417-4427.
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表2
光强对大豆叶片光合特性的影响"
| 处理 Treatment | 品种 Variety | 气孔导度Gs (mol H2O·m-2·s-1) | 净光合速率Pn (μmol CO2·m-2·s-1) | 蒸腾速率E (mmol H2O·m-2·s-1) | 胞间二氧化碳浓度Ci (μmol CO2·mol-1) | 叶片水力导度/气孔导度 Kleaf/Gs (-Mpa) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 高光强HL | ND12 | 0.91±0.10a | 17.83±6.41a | 7.92±0.32a | 400.29±6.41ab | 0.009±0.001c |
| GX7 | 0.56±0.13b | 18.71±12.29a | 6.57±0.79ab | 388.35±12.29bc | 0.011±0.003bc | |
| 中光强ML | ND12 | 0.51±0.18bc | 12.53±12.30b | 6.57±1.28ab | 411.77±12.30a | 0.017±0.006ab |
| GX7 | 0.25±0.07d | 11.78±17.53bc | 4.53±0.75c | 373.83±17.53c | 0.014±0.003abc | |
| 低光强LL | ND12 | 0.38±0.06bcd | 9.54±5.71c | 5.73±0.52bc | 412.80±5.71a | 0.018±0.003ab |
| GX7 | 0.30±0.11cd | 10.84±7.87bc | 4.99±1.13bc | 379.86±7.87bc | 0.018±0.007a |
图2
不同光强下大豆叶片水力导度和光合参数的相关性分析 A:不同光强处理下叶片水力导度和光合参数相关性分析 The correlation analysis of leaf hydraulic conductivity and photosynthetic parameters under different light intensity treatments; B:处理间叶片水力导度和光合参数的相关性分析 The correlation analysis of leaf hydraulic conductivity and photosynthetic parameters among treatments"
图3
不同光强处理下大豆叶脉性状和气孔密度 A:叶脉密度Leaf vein density;B:气孔密度Stomatal density;C:小叶脉解剖结构,V、sto和Dm分别代表叶脉、气孔、叶脉到气孔的距离Minor leaf vein anatomy, V, sto and Dm represent leaf veins, stomata and distance from leaf veins to stomata, respectively;D:主叶脉解剖结构,Xy代表木质部导管Major leaf vein anatomy, Xy represents xylem conduit"
表3
光强对大豆叶脉结构和气孔密度的影响"
| 处理 Treatment | 品种 Variety | 主叶脉密度 VLAmajor (cm·cm-2) | 小叶脉密度 VLAminor (cm·cm-2) | 气孔密度 Stomatal density (n/mm2) | 叶脉到气孔 的距离Dm (μm) | 主叶脉木质部 导管面积 Xmajor (μm2) | 小叶脉木质部 导管面积 Xminor (μm2) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 高光强HL | ND12 | 1.49±0.05a | 52.06±5.79a | 267.73±24.23a | 112.48±22.15c | 1102.35±97.21a | 34.21±4.31a |
| GX7 | 1.40±0.13a | 40.58±5.21a | 226.25±25.49b | 127.98±16.13c | 992.44±57.21ab | 37.22±6.99a | |
| 中光强ML | ND12 | 1.42±0.02ab | 34.07±0.93b | 165.21±32.99c | 136.48±13.48c | 900.29±47.39b | 29.38±3.02b |
| GX7 | 1.24±0.11b | 29.86±3.15c | 150.65±7.36cd | 168.30±16.75b | 800.29±66.96cd | 27.63±4.11b | |
| 低光强LL | ND12 | 1.46±0.14a | 29.10±1.81c | 136.25±12.16cd | 179.98±15.71ab | 746.31±32.05c | 24.94±2.59bc |
| GX7 | 1.19±0.17b | 25.53±2.67d | 112.80±6.64e | 196.56±20.98a | 648.33±84.21d | 21.29±2.06c |
表4
大豆叶片水力导度与叶脉性状的相关性分析"
| 参数 Parameter | 叶片水力导度 Kleaf | 小叶脉密度VLAminor | 叶脉到气孔的距离Dm | 主叶脉木质部 导管面积Xmajor | 小叶脉木质部 导管面积Xminor | 气孔密度 Stomatal density |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 小叶脉密度VLAminor | 0.73* | 1 | ||||
| 叶脉到气孔的距离Dm | -0.80** | -0.91*** | 1 | |||
| 主叶脉木质部导管面积Xmajor | 0.68* | 0.65* | -0.68* | 1 | ||
| 小叶脉木质部导管面积Xminor | 0.69* | 0.73* | -0.75* | 0.66* | 1 | |
| 气孔密度Stomatal density | 0.62* | 0.97*** | -0.93*** | 0.66* | 0.74* | 1 |
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