【摘要】：光是植物進(jìn)行光合作用的能量來(lái)源。在自然環(huán)境中,由于太陽(yáng)高度角和云層的變化,植物葉片一直處在波動(dòng)光的環(huán)境下。波動(dòng)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(yáng)光能的20%-80%,這部分能量能被葉片有效利用來(lái)進(jìn)行生長(zhǎng)。為了適應(yīng)這種光條件,植物通常需要調(diào)整葉片結(jié)構(gòu)和功能。因此,在波動(dòng)光下,植物的生長(zhǎng)發(fā)育及光合性能的變化有待于進(jìn)一步研究。棉花具有喜光特性,然而未見(jiàn)針對(duì)波動(dòng)光下棉花光合作用的研究工作。本文針對(duì)波動(dòng)光下棉花光合生理機(jī)制的變化,研究了波動(dòng)光下棉花葉片結(jié)構(gòu)及生理特征的變化,揭示了波動(dòng)光下棉花光合特征的適應(yīng)機(jī)制。在此基礎(chǔ)上,研究了波動(dòng)光下棉花光合機(jī)構(gòu)的光化學(xué)活性及光保護(hù)機(jī)制,初步明確了波動(dòng)光影響棉花的光吸收,光化學(xué)活性及熱耗散的能力,并進(jìn)一步解釋了波動(dòng)光下熱耗散受限的原因。除此以外,通過(guò)對(duì)波動(dòng)光下棉花氣體交換參數(shù)變化的監(jiān)測(cè)及光誘導(dǎo),提出氣孔導(dǎo)度誘導(dǎo)過(guò)程是波動(dòng)光下棉花光合速率和水分利用效率的限制因素。研究結(jié)果將豐富棉花光能利用理論,為進(jìn)一步提高棉花的光能利用和水分利用效率奠定理論基礎(chǔ)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:1)研究了波動(dòng)光下棉花光合能力的調(diào)控機(jī)制,測(cè)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(jié)果表明:與恒定光下生長(zhǎng)的植株相比,波動(dòng)光下生長(zhǎng)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(dòng)光條件下的葉片,但不同光處理下單位葉片質(zhì)量?jī)鬋O_2同化速率無(wú)明顯差異。此外,通過(guò)從CO_2響應(yīng)曲線中估計(jì)的較低的最大電子傳遞速率,表明在波動(dòng)光下生長(zhǎng)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(dǎo)度。本研究表明,波動(dòng)光抑制了棉花的光合能力,導(dǎo)致其光合物質(zhì)生產(chǎn)能力降低,同時(shí)降低葉片比葉重來(lái)調(diào)控波動(dòng)光下棉花的光合能力。2)研究了波動(dòng)光下棉花光合機(jī)構(gòu)的光化學(xué)活性及光保護(hù)機(jī)制。通過(guò)對(duì)棉花葉片葉綠素含量和光合熒光的穩(wěn)態(tài)測(cè)定,結(jié)果表明:棉花葉片在恒定光下的葉綠素含量增加,而波動(dòng)光導(dǎo)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(dòng)光中生長(zhǎng)的植物的光合機(jī)構(gòu)的實(shí)際光化學(xué)效率和光合電子傳遞速率較低,其光合機(jī)構(gòu)光系統(tǒng)II反應(yīng)中心開(kāi)放的比例也較低。隨著波動(dòng)光程度的增加,棉花的類胡蘿卜素含量逐漸減少,玉米黃質(zhì)含量逐漸升高,說(shuō)明葉黃素循環(huán)過(guò)程未受限制,但環(huán)式電子流并未促進(jìn)跨膜質(zhì)子梯度的形成。因此,本研究表明,波動(dòng)光降低了棉花的光吸收、光合機(jī)構(gòu)的光化學(xué)活性及光保護(hù)的能力。3)研究了非穩(wěn)態(tài)下波動(dòng)光對(duì)棉花水分利用效率的調(diào)控機(jī)制。通過(guò)對(duì)波動(dòng)光下棉花氣體交換參數(shù)變化的監(jiān)測(cè),研究表明,波動(dòng)光下葉片光合對(duì)光強(qiáng)的變化能夠瞬間響應(yīng),且與光強(qiáng)變化的趨勢(shì)一致,但氣孔導(dǎo)度對(duì)光強(qiáng)變化的響應(yīng)總是延遲,且在高光照狀態(tài)下氣孔導(dǎo)度呈現(xiàn)出高度震蕩狀態(tài)。本研究發(fā)現(xiàn),在高光誘導(dǎo)過(guò)程中,波動(dòng)光處理下棉花的水分利用效率與恒定光下的幾乎沒(méi)有差異,表明波動(dòng)光下棉花的氣孔導(dǎo)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(nèi)在水分利用效率未發(fā)生變化。氣孔導(dǎo)控制著植物的蒸騰作用,這可能進(jìn)一步表明波動(dòng)光下棉花主要通過(guò)改變氣孔特性來(lái)維持正常生長(zhǎng)。
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S562
【圖文】：

不同處理下棉花葉片的A-Q響應(yīng)曲線及單位葉片質(zhì)量?jī)鬋O2同化速率（Amass）響應(yīng)曲線（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=3-4）

不同處理下棉花葉片在100和1000μmolm-2s-1的光強(qiáng)下的單位葉片面積凈CO2同化速率A、單位葉片質(zhì)量?jī)鬋O2同化速率Amass、氣孔導(dǎo)度gs及單位葉片質(zhì)量氣孔導(dǎo)度gsmass（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=3-4）

不同處理下棉花葉片的CO2響應(yīng)曲線及單位葉片質(zhì)量?jī)鬋O2同化速率（Amass）響應(yīng)曲線

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2756271