棉花非叶绿色器官光合特性及对水分亏缺的适应机制

《棉花非叶绿色器官光合特性及对水分亏缺的适应机制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：公开学号：2009207001单位代码：10759石河子大学博士学位论文棉花非叶绿色器官光合特性及对水分亏缺的适应机制学位申请人胡渊渊指导教师张旺锋教授WahSoonChow教授申请学位门类级别农学博士学科、专业名称作物栽培学与耕作学研究方向作物产量与品质生理生态所在学院农学院中国·新疆·石河子2013年6月Photosyntheticcharacteristicsandstrategiesofacclimationofnon-foliarorgansincotton(Gossypiumspp.)respondtowaterdefici

2、tADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofAgricultureByHuYuanyuan（CropCultivationandFarmingSystem）DissertationSupervisor:Prof.ZhangWangfengProf.WahSoonChowJune，2013摘要作物叶片通常被认为是主要光合器官，但许多作物的非叶绿色器官或组织，也能形成或含有叶绿素，并具有实际或潜在的

3、光合能力，对产量形成具有一定的贡献。随着作物产量水平的提高，进一步增加单产的难度加大。重视作物非叶绿色器官的光合能力，提高作物整体光能利用效率，对作物生产水平的提高具有重要意义。本研究从棉花非叶绿色器官光合作用对产量形成的贡献、叶片和非叶绿色器官光合特性差异、水分亏缺条件下非叶绿色器官的光合生理适应性等3个方面入手，较系统的研究了棉花产量形成期各绿色器官的光合特性，揭示了非叶绿色器官光合作用对棉花产量形成的重要作用，明确了棉花不同非叶绿色器官光合作用及光保护机制，探讨了水分亏缺下棉花不同绿色器官光合作用的适应性。研究结果对进一步挖掘棉花光合物质生产潜

4、力，提高单产奠定了理论基础，为棉花高产栽培及抗逆品种选育提供了理论依据。1．研究了棉花不同生育时期叶片、主茎秆、苞叶和铃壳的光合面积、光合放氧能力和光合关键酶活性的变化，揭示了棉花各绿色器官光合作用对产量的相对贡献率。在棉花生育后期，叶片开始衰老，非叶绿色器官的光合面积增加至整体植株的38.2%；苞叶和铃壳的光合放氧能力和光合关键酶活性的下降幅度均低于叶片。结合各器官光合面积及其光合放氧能力，估算出各绿色器官光合对植株整体产量的相对贡献率，其中棉花生育后期茎杆和果实（铃壳和苞叶）对植株整体的相对贡献率分别达12.7%和23.7%；棉铃和茎杆对铃重的相

5、对贡献率分别为24.1%和9%。因此，棉花生育后期非叶绿色器官的光合作用对其产量形成具有重要的作用。2．研究了不同棉花品种（杂交种）非叶绿色器官的光合作用特性，阐明了杂交棉超高产形成的生理机理。研究表明，开花后5-15天，2个杂交棉新陆早43号和石杂2号叶片的光放氧能力较常规品种新陆早33号高，盛花期干物质积累速率快；随开花后天数的延长，石杂2号各绿色器官光合性能均表现出明显的下降趋势；3个不同品种（杂交种）间茎秆单位面积的光合放氧速率无显著差异，2个杂交棉生育后期茎秆具有较高的群体光合速率主要是由于株高及茎秆光合面积较高所致；与常规品种新陆早33号

6、相比，2个杂交棉铃壳具有较高的群体光合速率，且在生育后期仍能维持较稳定的值，与杂交棉单株结铃较多、铃壳总光合面积较大有关，这是杂交棉新陆早43号和石杂2号生育后期仍能保持较高光合能力的重要原因。3．由于棉铃具有较高的呼吸速率，在苞叶和棉铃之间形成一个高浓度CO2的微环境。本研究揭示了棉花苞叶适应高浓度CO2微环境的生理机制。测定结果表明，光照下-1棉铃（苞叶和铃）的胞间CO2浓度是500-1300μmol·mol。推理认为这种高浓度CO2微环境早在110万年前四倍体棉花出现时就存在。因此，推测认为棉花苞叶具有适应高浓度CO2微环境的能力，并从棉花叶片

7、、苞叶的形态和生理等方面来检验所提出的这个假说。结果表明，与叶片相比，较低气孔导度的苞叶具有较高的瞬时水分利用效率；气体交换和蛋白组分分析均表明苞叶具有较高的Jmax/Vcmax比率和RieskeFeS/Rubisco比值。I这些结果均与理论上提出的植物适应高浓度CO2的机制一致，这表明苞叶可作为研究植物适应高浓度CO2的材料。4．PSII的光失活可导致植物光化学效率下降，产量降低。植物体形成了多种保护机制来保护PSII免受光失活，然而有关非叶绿色器官光保护机制的研究较少。本文研究了棉花叶片、苞叶、主茎秆和铃壳的光保护机制，结果表明，苞叶具有较低的抗

8、氧化酶活性，较高的ΔpH-叶黄素循环热耗散（ΦNPQ）；主茎秆则倾向于通过依赖光和非依赖光的光化学耗散及较好