【摘要】：光是植物進行光合作用的能量來源。在自然環(huán)境中,由于太陽高度角和云層的變化,植物葉片一直處在波動光的環(huán)境下。波動光通常持續(xù)可能只有幾秒鐘到幾分鐘,但它占葉片接受總太陽光能的20%-80%,這部分能量能被葉片有效利用來進行生長。為了適應這種光條件,植物通常需要調整葉片結構和功能。因此,在波動光下,植物的生長發(fā)育及光合性能的變化有待于進一步研究。棉花具有喜光特性,然而未見針對波動光下棉花光合作用的研究工作。本文針對波動光下棉花光合生理機制的變化,研究了波動光下棉花葉片結構及生理特征的變化,揭示了波動光下棉花光合特征的適應機制。在此基礎上,研究了波動光下棉花光合機構的光化學活性及光保護機制,初步明確了波動光影響棉花的光吸收,光化學活性及熱耗散的能力,并進一步解釋了波動光下熱耗散受限的原因。除此以外,通過對波動光下棉花氣體交換參數(shù)變化的監(jiān)測及光誘導,提出氣孔導度誘導過程是波動光下棉花光合速率和水分利用效率的限制因素。研究結果將豐富棉花光能利用理論,為進一步提高棉花的光能利用和水分利用效率奠定理論基礎。主要研究內容和結果如下:1)研究了波動光下棉花光合能力的調控機制,測定了葉片的氣體交換參數(shù)、比葉重,葉片厚度、葉片面積、生物量的變化。研究結果表明:與恒定光下生長的植株相比,波動光下生長的棉花比葉重,單葉面積和生物量均顯著降低。恒定光處理下單位葉片面積凈CO_2同化速率、飽和凈CO_2同化速率和最大CO_2同化速率均顯著高于波動光條件下的葉片,但不同光處理下單位葉片質量凈CO_2同化速率無明顯差異。此外,通過從CO_2響應曲線中估計的較低的最大電子傳遞速率,表明在波動光下生長的植物受到更大的RuBP再生限制,而恒定光下植株表現(xiàn)出更高的胞間CO_2濃度和更高的表觀葉肉導度。本研究表明,波動光抑制了棉花的光合能力,導致其光合物質生產(chǎn)能力降低,同時降低葉片比葉重來調控波動光下棉花的光合能力。2)研究了波動光下棉花光合機構的光化學活性及光保護機制。通過對棉花葉片葉綠素含量和光合熒光的穩(wěn)態(tài)測定,結果表明:棉花葉片在恒定光下的葉綠素含量增加,而波動光導致葉綠素a和葉綠素b含量降低,葉綠素a/b比值升高;波動光中生長的植物的光合機構的實際光化學效率和光合電子傳遞速率較低,其光合機構光系統(tǒng)II反應中心開放的比例也較低。隨著波動光程度的增加,棉花的類胡蘿卜素含量逐漸減少,玉米黃質含量逐漸升高,說明葉黃素循環(huán)過程未受限制,但環(huán)式電子流并未促進跨膜質子梯度的形成。因此,本研究表明,波動光降低了棉花的光吸收、光合機構的光化學活性及光保護的能力。3)研究了非穩(wěn)態(tài)下波動光對棉花水分利用效率的調控機制。通過對波動光下棉花氣體交換參數(shù)變化的監(jiān)測,研究表明,波動光下葉片光合對光強的變化能夠瞬間響應,且與光強變化的趨勢一致,但氣孔導度對光強變化的響應總是延遲,且在高光照狀態(tài)下氣孔導度呈現(xiàn)出高度震蕩狀態(tài)。本研究發(fā)現(xiàn),在高光誘導過程中,波動光處理下棉花的水分利用效率與恒定光下的幾乎沒有差異,表明波動光下棉花的氣孔導度和蒸騰速率降低,從而限制了凈CO_2同化速率,使得植株內在水分利用效率未發(fā)生變化。氣孔導控制著植物的蒸騰作用,這可能進一步表明波動光下棉花主要通過改變氣孔特性來維持正常生長。
【學位授予單位】：石河子大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S562
【圖文】：

不同處理下棉花葉片的A-Q響應曲線及單位葉片質量凈CO2同化速率（Amass）響應曲線（平均值±標準差，n=3-4）

不同處理下棉花葉片在100和1000μmolm-2s-1的光強下的單位葉片面積凈CO2同化速率A、單位葉片質量凈CO2同化速率Amass、氣孔導度gs及單位葉片質量氣孔導度gsmass（平均值±標準差，n=3-4）

不同處理下棉花葉片的CO2響應曲線及單位葉片質量凈CO2同化速率（Amass）響應曲線

【參考文獻】

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本文編號：2756271