【摘要】：海島棉作為重要的經(jīng)濟作物,其纖維品質(zhì)優(yōu)良,但產(chǎn)量較低。在海島棉種植面積不斷萎縮的壓力下,提高單位面積的產(chǎn)量是解決海島棉生產(chǎn)的主要途徑。生物量作為作物產(chǎn)量的物質(zhì)基礎,90%以上來源于光合作用過程形成的光合物質(zhì)。因此,提高海島棉葉片的光合效率是提高產(chǎn)量的主要途徑之一。葉片是進行光合物質(zhì)生產(chǎn)的主要器官,其光合特性存在一定的異質(zhì)性。海島棉葉片存在明顯的翹曲,其不同方位葉片及葉片沿主脈兩側(cè)接受的光能存在差異,加劇了葉片光合性能的異質(zhì)性。本研究首先從海島棉不同方位葉片以及同一葉片不同部位接受光能的差異入手,研究了葉片形態(tài)結(jié)構(gòu)和光合特征的異質(zhì)性,確定了對海島棉葉片光合性能進行測定時選取葉片的標準;通過模擬試驗探究了葉片異質(zhì)性可能存在的調(diào)控機制。在此基礎上,研究了不同海島棉資源的光合特性和物質(zhì)生產(chǎn)能力,初步明確了海島棉光合特性的自然遺傳變異度,揭示了光合能力的影響因素,探討了光合能力與物質(zhì)生產(chǎn)的關系。研究結(jié)果可為培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)海島棉品種奠定理論基礎。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:1)研究了海島棉葉片接受光能的異質(zhì)性及與光合特性的關系,測定了不同方位葉片以及同一葉片沿主脈兩側(cè)部分的光能以及光合特性。結(jié)果表明,海島棉不同方位葉片以及同一方位葉片主脈兩側(cè)接受的光能均存在異質(zhì)性。南向葉片接受的光能最高,東西向葉次之,北向葉最低。葉片翹曲導致東西向葉片主脈兩側(cè)部分接受的光能存在較強的異質(zhì)性,而南北向葉片的異質(zhì)性較弱。在光照異質(zhì)性條件下,東西向葉片處于低光環(huán)境部分的葉片面積和比葉重顯著小于光能截獲較多一側(cè);而南北向葉片主脈兩側(cè)部分的葉片面積和比葉重均無顯著差異。進一步分析光合色素發(fā)現(xiàn),同一葉片處于低光環(huán)境部分的葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素總含量及類胡蘿卜素含量均顯著高于光能截獲較多一側(cè),葉綠素a/b的比值顯著低于光能截獲較多一側(cè)。葉片處于低光環(huán)境部分通過提高捕獲光能的能力,以適應自身所處的低光環(huán)境。在解剖結(jié)構(gòu)和色素等因素的共同影響下,東西向葉片主脈兩側(cè)處于低光環(huán)境的葉片凈光合速率均顯著低于強光環(huán)境,而南北向葉片主脈兩側(cè)無顯著差異。因此,在進行葉片光合性能等相關研究時,在考慮相同葉位的同時,還必須充分考慮到取樣時葉片的方位以及同一方位葉片的不同部位的差異,以增加試驗結(jié)果的可比性和可靠性。2)研究了海島棉同一葉片光合特性異質(zhì)性的系統(tǒng)調(diào)控,通過對同一葉片主脈兩側(cè)部分進行遮蔭處理,測定了兩部分的形態(tài)結(jié)構(gòu)和光合特性。結(jié)果表明,處于光照異質(zhì)性條件下,海島棉葉片主脈兩側(cè)部分的最大凈光合速率、光飽和點、光補償點、葉片厚度、葉片面積及比葉重指標均存在異質(zhì)性。通過比較沿主脈一測未遮蔭葉片與發(fā)現(xiàn),沿主脈一測未遮蔭葉片的光合能力、葉片厚度以及光合色素等均顯著低于整個未遮蔭葉片。這表明,海島棉葉片遮蔭部分對未遮蔭部分的形態(tài)結(jié)構(gòu)與光合特性具有負調(diào)控作用。此外,葉片處于弱光環(huán)境一側(cè)部分的光合機構(gòu)受到光環(huán)境的脅迫,也抑制了光合作用的進行。同時,海島棉葉片遮蔭部分對未遮蔭部分的形態(tài)結(jié)構(gòu)與光合特性具有負調(diào)控作用。此外,研究不同遮蔭方式對海島棉葉片形態(tài)與結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果表明:對海島棉葉片進行不同遮蔭方式處理時,其系統(tǒng)調(diào)控方式不同。整株遮蔭的海島棉葉片變大變薄,以捕獲更多的光能以適應整個植株的弱光環(huán)境;而單個葉片或葉片部分處于低光環(huán)境中,低光部分葉片面積變小變薄。通過減少光合能力較弱葉片面積的同時,減弱其對下部葉片的遮蔭,有利于維持植株的正常生長。3)研究了海島棉葉片的光合能力及與光合物質(zhì)生產(chǎn)之間的關系,測定了葉片的氣體交換參數(shù)以及生物量等。結(jié)果表明,光合速率與氣孔導度及葉肉導度之間均存在正相關性,說明氣孔導度和葉肉導度兩者均是影響海島棉品種(系)間光合速率的因素。同時,光呼吸速率與葉肉導度之間存在顯著的正相關關系,而與氣孔導度之間無顯著相關性。進一步分析發(fā)現(xiàn),葉片的光合能力與生物量積累均存在較大的自然遺傳變異度,其中光呼吸速率自然變異度最大,且與生物量積累之間呈顯著的正相關關系。這可能是在新疆較高的光溫環(huán)境下,較高的光呼吸不但有利于減輕光抑制,而且可以促進氮的轉(zhuǎn)化,從而有利于光合物質(zhì)的生產(chǎn),促進了生物量的累積。
【圖文】：

圖 1-1 海島棉葉片翹曲示意圖Fig. 1-1 The picture of leaf cupping of pima cotton.的測定攜式光合儀測定系統(tǒng)和6400-02 LED紅藍不同部位進行測定。首先分別測定各方向葉的氣體交換參數(shù)，光強設定為 2000μmol m定為 400μmol m-2s-1，控制溫度在 32±2℃理重復 4 次。各方向葉片主脈兩側(cè)部分葉片中部的光響應200、300、500、800、1000、1200、1500定為 400 μmol m-2s-1，其他測定條件同上。軟件對測得的光響應曲線進行擬合，并計算最大光合速率（Pmax）和表觀量子效益（定打孔器分別在各方向海島棉葉片主脈兩側(cè)具塞試管中，，用 10mL 80%的丙酮提取。將

圖 2-1 不同方向海島棉葉片主脈兩側(cè)的光合有效輻射和葉片溫度日變化rnal time course of photosyntheticlly active radiation and leaf temperature on vein of pima cotton leaves in different orientations.向葉，W 為西向葉，S 為南向葉，N 為北向葉，L 為葉片主脈左側(cè)，R 為葉片主脈stern leaf, W is Western leaf, S is southern leaf, N is northern leaf, L is the left side of thee right side of the main leaf vein. The same as below.
【學位授予單位】：石河子大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S562

【參考文獻】

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本文編號：2632170