西瓜对低温、弱光及其双重胁迫的响应分析

低温弱光胁迫对蔬菜作物光合生理的影响

低温弱光胁迫对蔬菜作物光合生理的影响 刘玉梅 (菏泽学院园林工程系,山东菏泽274000) 摘要 综述了低温弱光胁迫对蔬菜作物光合生理的影响,并在此基础上提出了今后的主要研究方向。关键词 低温弱光;胁迫;蔬菜;光合作用 中图分类号 Q 945.78 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)13-05274-04 作者简介 刘玉梅(1979-),女,山东兖州人,博士,讲师,从事园林、园艺植物生理生态研究。收稿日期 2008 02 26 我国的设施栽培大多以非加温的日光温室和塑料大棚为主,低温弱光胁迫是冬季和早春设施蔬菜生产中一种较为普遍的逆境环境,对我国北方地区的设施蔬菜生产造成很大的限制。研究表明,低温弱光导致蔬菜作物生长停滞,产量下降,叶片叶绿素含量、淀粉含量、Rubisc o 活性、净光合速率以及光系统 (PS )光合电子传递量子效率下降和可溶性糖含量、非光化学猝灭的上升[1-4]。在低温弱光胁迫下,从PS 的电子传递到碳代谢的有关生理指标以及反映弱光利用能力的光补偿点很快出现规律性变化,PS 原初电子转换效率、荧光猝灭系数以及催化碳代谢的关键酶的活性受到限制[5] 。该文介绍了低温弱光胁迫对蔬菜作物光合生理的影响,并在此基础上提出了今后的主要研究方向。 1 对光合参数的影响 Ba rkey 和W elles 认为,光照环境对植物叶片的光合特性起重要作用,它可以通过控制光合机构的组成和活性调节光合特性[6] 。弱光条件下黄瓜叶片的净光合速率(Pn )、羧化效率(CE )、光饱和点(LSP )和光补偿点(LCP )均显著降低[7-8],但连续弱光处理下,其Pn 值随生育期的变化而有所上升[7]。经弱光处理的黄瓜幼苗叶绿体数量减少,导致其光合、呼吸速率降低[9-10]。遮荫条件下,不结球大白菜Pn 、LCP 、LSP 、表观量子效率(AQY )和CE 均下降[11] ;辣椒Pn 、暗呼吸速率(Rd )、夜间呼吸速率(Rn )、蒸腾速率(T r )、LCP 、CO 2补偿点(CCP )和CE 下降,AQY 上升,且Pn 下降是非气孔限制的结果[12-14]。与100%自然光相比,在60%透光率条件下,西葫芦幼苗具有较高的Pn 、气孔导度(Gs )、Tr 和AQY ,而胞间CO 2浓度(Ci )较低;LSP 较高而LCP 较低。弱光下的幼苗较耐低浓度CO 2,而强光下的幼苗较耐高浓度CO 2[15]。随处理温度降低,辣椒幼苗Pn 、Tr 和Gs 明显下降[16]。5 低温下,茄子光合速率降低、呼吸速率升高,Gs 降低,Ci 增加[17]。张国斌等[18]研究了偏低温弱光[19 /12 (昼/夜),90 mol/(m 2 !s)]和临界低温弱光[15 /8 (昼/夜),90 mol/(m 2 !s)]胁迫10d 后,辣椒幼苗的光合特性与光合作用启动时间变化,结果表明:两种条件下,辣椒幼苗的LC P 、LSP 、光饱和时的光合速率和AQY 下降;CC P 升高;而C O 2饱和点(CSP )、CO 2饱和时的光合速率以及CE 下降;温度补偿点(TC P )降低;光合作用启动时间(STP )延长。在偏低温弱光下,辣椒幼苗对光与C O 2的利用能力和利用效率较高,光合作用启动时间较短,但TCP 较高。在低温弱光[15 ,100 mol/(m 2!s)]胁迫下,黄瓜幼苗Pn 降低,LCP 升高[5];偏低 温弱光则导致其Pn 和叶绿素光化学效率降低[19];临界低温 弱光处理4d 后黄瓜LSP 显著降低[20]。对番茄的研究结果表明,低温弱光下生长的植株光合功能很低,即使恢复到适宜条件后仍表现出持续的降低状态,从而对光合生产力造成影响[21]。低温弱光[5 /10 (昼/夜),60 mol/(m 2!s)]导致番茄Pn 下降,且对下位叶的影响大于上位叶;10 处理Pn 下降主要是由于气孔限制,而5 处理主要是非气孔限制[1] 。不同光量子通量密度(PFD)条件下,经长期低温后黄瓜幼苗LSP 、AQY 、Pn 、Gs 和T r 均显著下降,且发生了气孔抑制[22]。低温弱光[10 /5 (昼/夜),60~120 mol/(m 2!s)]胁迫7d 的茄子幼苗Pn 、Gs 显著降低,LCP 、LSP 、AQY 和光饱和时的光合速率降低;CCP 升高,CSP 、CE 和C O 2饱和时的光合速率降低;恢复7d 后各项指标不能恢复到对照水平,即试验条件已对其光合机构造成了不可恢复的伤害[23]。对西葫芦的研究表明,冬季较弱光温水平下Pn 对温度的敏感程度高于光照强度,而在春季较强光温水平下,光照强度对Pn 的直接及间接作用均最大[24]。 以上研究表明,蔬菜作物的光合特性与温度、光照密切相关,受其影响并产生一定的适应性。对低温弱光逆境的有关研究多以幼苗为试材,而对成龄植株的研究较少。对于相同的处理条件,幼苗和成龄植株的反应可能存在差异,因此,如果试验条件允许,应同时进行幼苗和成株对相同逆境的响应试验。 2 对光合色素的影响 Chla 以吸收长波光为主,而Chlb 则能有效地吸收以短波光为主的漫射光。一般认为,低光强下植株出现阴生植物特征,叶片变薄,单位叶面积或鲜重中的叶绿素含量和Chl a/b 均下降。艾希珍等[8]研究表明,弱光处理的黄瓜叶片Chla 、Chlb 、Chl a/b 及类胡萝卜素的含量都降低,Chlb 相对含量的增加有利于叶片更有效地捕获有限的光能。但也有研究表明,在弱光条件下,番茄[25-27]、甜椒[14]、辣椒[28]、黄瓜[7]、大白菜[11]、西葫芦[15]等植株叶片的叶绿素含量和叶绿素b/a 值都有一定的上升趋势。这可能是由于光照强度和处理时间不同所致,也可能与幼苗和成株对弱光的反应存在差异有关。对不结球大白菜的电镜超微观察结果表明,弱光处理可以影响植物的光合机构,但对不同品种的影响不同[11]。侯兴亮[27]认为,弱光条件下叶绿素含量增加(主要是Chlb)可能是植物的一种保护性反应,也有可能是低光密度造成植株某些合成过程紊乱。但其具体的生理机制还有待进一步研究。 随处理温度降低,辣椒幼苗叶绿素含量逐渐降低[16]。而在亚适温弱光[23 /10 (昼/夜),100 mol/(m 2!s)]条件下,辣椒叶片的叶绿素含量、Chlb/a 均升高,类胡萝卜素含量 安徽农业科学,Journal of Anhu i Agri.Sci.2008,36(13):5274-5277 责任编辑 郑丹丹 责任校对 况玲玲

弱光和低温对大棚蔬菜的影响

弱光和低温对大棚蔬菜的影响 冬春季利用设施栽培蔬菜，当外界温度低于蔬菜正常生长的适宜温度下限时就会发生冷害或冻害。其植物的表现有下面几个方面： 1.叶片受害：在子叶期受害表现为子叶边缘失绿，出现“镶白边”，温度恢复正常后真叶生长不受影响；定植后如遇短期低温或冷风侵袭，植株部分叶片边缘受影响会呈暗绿色，然后逐渐干枯。 2. 根系受害：表现为根系生长停止，不能发生新跟，部分老根开始发黄，逐渐死亡。即使温度很快回升，植株会表现萎蔫货生长速度减慢。受害严重的植株难以恢复生长。 3. 生长点受害：较为严重的冻害发生时，顶芽受冻，不发新叶。在天气转暖后可考虑补苗。 4.花果受害：蔬菜在开花期遇低温天气的影响，授粉受精率降低，稍后会形成大量的落花落果或畸形果。 对茄子的影响 茄子（Solanum melongean L.）起源于亚洲东南亚热带地区，属喜温性的低温敏感型蔬菜。近年来，随着我国节能型日光温室的普及与推广，茄子已成为设施栽培的主要果菜之一，但是在反季节生产时，覆盖物和骨架结构遮光及冬春季节的低温、雨、雪、连阴天等不良气候条件，使设施内的植物经常在低温弱光逆境中生长，从而造成作物徒长、光合能力下降和抗病虫害能力的减弱，对于像茄子以果实为产品器官的作物，低温弱光还会影响到开花、坐果及果实的发育，最终导致产量和品质的下降。因此，要实现节能日光温室茄子等蔬菜产业的可持续发展，除了进一步改善日光温室的性能、培育日光温室专用品种，加强病虫害防治外，还需要进一步了解影响茄子光合生理特性的外界环境条件，掌握其影响机理，通过应用栽培管理措施和改善环境条件，以最大限度地发挥日光温室的生产潜力。 温室越冬茄子正处于低温弱光期，这段时间根系吸收肥力能力下降，很容易受营养元素的影响而出现异常症状(如叶片黄化、僵果、裂果、花不开放、落花落果等)。 1、叶黄化缺铁植株顶部幼叶失绿严重，呈黄白色，叶脉保持绿色，由于铁元素在植株体内移动性小，所以下部叶片发生较少，往往在顶部叶片上发生较多。大棚温室种植中，在冬季，棚前发生率较高，因为前边温度低，湿度大，根的活力受到影响，易发生缺铁症状。过多的使用磷肥、PH值过高也会造成缺铁症状。 2、僵果茄子僵果果实不长大，变成坚硬的小果，最后成为乌皮果失去商品价值。原因：低温或高温，植株体内源激素失去平衡，花粉花针比值失调，造成有花粉，但是花针短的症状，或花针短，无花粉的症状，使生长发育受阻，不能授粉、授精，即使是经过激素处理也不能形成正常的果实。 3、花蕾不开放在冬季，根系发育不良，土壤PH值在7.0以上，土壤中的有效硼降低，使硼素不能正常输送到植株体内，造成花蕾不开放。 4、裂果果实僵硬不膨大，内部组织紧密结实，浇水后形成裂果，主要原因是低温，果实膨大期钾、硼供应不充足，磷肥供应过多，氮磷钾比例失调，使果实籽多肉少，果皮木栓化以后遇到浇水后发生裂果。 5、落叶落果下部叶黄化脱落，高温期幼果软化脱落。原因：温度过低，氮磷钾施入过量，而使土壤浓度大，营养不均衡，缺锌引起植株体内赤霉素合成降低，叶柄与茎秆、果实与果