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王璇, 甘长青, 袁启华, 衣琳, 蔡柯柯, 游珊, 马文越, 张新娜
Wang Xuan, Gan Chang-qing, Yuan Qi-hua, Yi Lin, Cai Ke-ke, You Shan, Ma Wen-yue, Zhang Xin-na
摘要: 【目的】太阳光中约有19%的光量子通量来自于远红光(FR,700-800nm),其对植物光合作用有重要的影响,但目前常用的光合仪内置光源系统仅包含蓝光(400-500nm)和红光(R,600-700nm),缺乏远红光成分,可能导致测得的光合参数难以准确反映植物在自然光环境下的真实光合能力。为此,本研究通过在短波长测量光中添加远红光,系统探究添加远红光的测量光对光合参数的影响效应,以及这种效应是否受生长光强的影响。【方法】以耐阴树种栓皮栎(Quercus variabilis Bl.)一年生幼苗为研究对象,采用双因子交互实验设计探究生长光强与测量光质对光合特性的协同影响。首先布置两种光谱特征一致(R/FR=1.4±0.01)的生长光环境:低光强(光合光子通量密度(PPFD)为全光照的30%)和高光强(PPFD为全光照的70%),幼苗在各生长光环境下适应性培养5周。之后使用两种测量光光质:(1)短波长光(PPFD为1100μmolm-2s-1);(2)短波长光(PPFD为1100μmolm-2s-1)+远红光(远红光光子通量密度(PFDFR)为300μmolm-2s-1)(R/FR=1.4),分别对幼苗进行稳态光合指标、稳态荧光指标、光合和荧光暗-光-暗诱导过程以及CO2响应曲线的测量。【主要结果】在短波长测量光中添加远红光可以显著影响栓皮栎幼苗的大部分光合参数,且影响程度因生长光强而异。在稳态光合参数方面,在短波长测量光中添加远红光使低光组幼苗的最大净光合速率(Amax)提高了31%,而高光组提高了25%;最大气孔导度(gmax)在低光组和高光组中分别提高了20%和45%;光系统Ⅱ实际光合量子效率(ΦPSⅡ)分别提高62%和29%;光化学淬灭系数(qP)分别上升63%和25%;非光化学淬灭系数(NPQ)也在低光和高光组中分别上升24%和7%,但是最大羧化效率(Vcmax)在各处理间无显著差异。在光合诱导响应中,测量光中添加远红光会提高低生光组叶片光合和气孔导度诱导曲线最大斜率(SLmax)并缩短响应时间(τ)和滞后时间(λ),但对高生长光强下的叶片基本无影响。此外,添加远红光也使CO2响应曲线中的最大电子传递速率(Jmax)在低光组和高光组分别提高22%和24%。【结论】本研究表明,在光合测定中添加远红光可显著改变栓皮栎幼苗大部分光合参数的测量结果,其主要机制在于远红光能够优化光系统Ⅰ与光系统Ⅱ之间的激能分配,改善电子传递效率和光能利用效率,从而调控植物的光合表现。相比于传统不含远红光的测量光源,添加远红光后的测量结果更接近植物在自然光质下的实际光合水平。因此在光合测定中合理设置测量光质,特别是远红光成分,将有助于提高参数的生态适用性和数据的可比性,对植物生理研究和田间应用具有重要意义。然而,本研究仅基于盆栽条件和单一树种,且生长光R/FR比值固定,未来应拓展至多物种和多R/FR组合的实验情景,进一步验证远红光调控效应的普遍性和适用性。