应用氧电极方法测定蝴蝶兰光合速率_刘学庆

DOI :10. 14083/j . issn . 1001-4942. 2009. 03. 024

　山东农业科学　2009, 3:111～112, 119S h a n d o n g A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s

应用氧电极方法测定蝴蝶兰光合速率

刘学庆, 李　涛, 孙纪霞, 刘学卿, 杨永杰

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(1. 烟台市农业科学研究院, 山东烟台　265500; 2. 招远市玲珑镇林业站, 山东招远　265400) 　　摘　要:蝴蝶兰属于景天酸(C A M) 代谢植物, 气孔白天关闭, 光合作用中的C O 2不是从空气中直接吸收, 而是来源于夜间形成的苹果酸, 光合仪无法直接测定其叶片的光合变化规律。本试验以蝴蝶兰品种“靓红”为试材, 利用氧电极方法测定蝴蝶兰叶片的放氧速率来反映其叶片的光合作用规律, 为直接、准确测定C A M 植物的光合特性提供一条新的途径。

关键词:蝴蝶兰; 氧电极; 光合速率

中图分类号:O 657. 13; S 685. 99　　文献标识号:A 　　文章编号:1001-4942(2009) 03-0111-03

Me n s u r a t i o n o f P h a l a e n o p s i s P h o t o s y n t h e t i c R a t e b y O x y g e n E l e c t r o d e

L I UX u e -q i n g , L I T a o , S U NJ i -x i a , L I UX u e -q i n g , Y A N GY o n g -j i e

(1. Y a n t a i A c a d e m y o f A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s , Y a n t a i 265500, C h i n a ; 2. F o r e s t r y S t a t i o no f L i n g l o n g T o w n , Z h a o y u a n 265400, C h i n a )

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A b s t r a c t 　Ph a l a e n o p s i s i s o n e k i n d o f C A M m e t a b o l i s mp l a n t . I t s s t o m a t a i s c l o s e d i n d a y a n d t h e C O 2u s e d i n p h o t o s y n t h e s i s i s f r o mm a l i c a c i d p r o d u c e d i n n i g h t b u t n o t f r o ma t m o s p h e r e . S o t h e c o n v e n t i o n a l p h o -t o s y n t h e t i c i n s t r u m e n t s c o u l d n ' t d e t e r m i n e t h e p h o t o s y n t h e s i s d i r e c t l y . T h e m e t h o d t o d e t e r m i n e t h e o x y g e n e -v o l u t i o n r a t e b y o x y g e n e l e c t r o d e w a s s t d u i e d w i t h p h a l a e n o p s i s v a r i e t y L i a n g h o n g a s m a t e r i a l , w h i c h c o u l d r e -f l e c t i t s p h o t o s y n t h e s i s . I t p r o v i d e d a n e ww a y f o r d i r e c t l y a n d a c c u r a t e l y d e t e r m i n i n g t h e p h o t o s y n t h e t i c c h a r -a c t e r i s t i c s o f C A M p l a n t .

K e y w o r d s 　Ph a l a e n o p s i s ; O x y g e n e l e c t r o d e ; P h o t o s y n t h e s i s 　　根据碳同化过程中最初产物含碳数目以及碳代谢特点的不同, 植物可分为C 3植物、C4植物、C C C A M ) 植物。C A M 植3-4中间植物和景天酸(物约占高等植物种类的6%,其气孔夜间打开, 吸收C O O 2, 以C 4途径固定C 2, 入夜后3～4小时C O 2固定速率达到一固定速率值

[1]

化

[4, 5]

, 此方法为间接表示, 不能直接反映其光合

变化规律和光合速率。因此采用新的科学的方法研究蝴蝶兰的光合特性, 以使生长因子满足蝴蝶兰最大光合速率的要求, 对科研和生产实践都具有重要意义。

, P E P C 将淀

粉、糖类糖解而来的P E P 与二氧化碳一起羧化成为草酰乙酸, 草酸乙酸再转化为苹果酸, 然后运送、积累在液泡中。白天气孔关闭, 储存于液泡中的苹果酸被运送出来, 进行羧化作用, 释放出来的二氧化碳进入C 3卡尔文循环, 转化为碳水化合物。因此C A M 植物的光合作用机制与C 3、C4植物有着本质的区别。蝴蝶兰属于C A M 代谢植物

[2, 3]

1　材料与方法

1. 1　材料与仪器

试材为烟台市农业科学研究院温室内种植的蝴蝶兰品种“靓红”大苗(中轮红花, 生长期15个月, 12c m 透明营养钵培育) 。采用英国H a n s a t -e c h 公司生产的氧电极仪器测定。1. 2　试验方法

试验于2006年9～10月在山东农业大学园艺学院进行, 方法为极谱氧电极法。具体操作如

, 目前国内外对蝴蝶兰光合特性的研究主

要利用光合仪测定C O 2净吸收和叶绿素荧光变

收稿日期:2008-11-04

作者简介:刘学庆(1969-) , 男, 山东招远人, 研究员, 博士, 研究方向为温室花卉栽培与育种。

112山东农业科学　　　　　　　　　　　　　　2009年　

下:取试材上部第一片成熟叶片, 切成1m m×20m m 小块, 再平均切成10块, 置入盛有磷酸缓冲液(p H 7. 0) 的小瓶中, 塞上橡皮塞, 反复抽气使叶片切块沉入磷酸缓冲液中, 待用。再用蒸馏水洗净氧电极, 吸去表面水分, 将电极头朝上, 滴入0. 5m o l /L的K C l 溶液, 然后取平整干净的聚乙烯薄膜一片(3c m×3c m ) 覆盖在电极槽上, 用“O ”形环套慢慢压入, 将薄膜绷紧在电极头上, 溢出的K C l 溶液用蒸馏水冲洗干净, 把电极浸入蒸馏水中备用。将制好的叶片切块和磷酸缓冲液移入反应杯中, 插上电极, 塞严橡皮管, 开动搅拌器和水溶电机, 参照10月份晴好天气温室内相应时间下的温度和光照参数, 平衡数分钟。开动记录仪, 让记录笔走动2～4m i n , 待走线平稳后, 即可开灯, 以温室内相应时间下的光照强度参数确定反应灯光强度。

1. 3　计算和测量方法

光合速率计算公式:Pn=a/(A×10

2

-6

图1　采用氧电极方法测定蝴蝶兰光合速率日变化曲线

2. 2　不同温度下蝴蝶兰光合速率变化规律

由图2可以看出, 整体趋势为在15～28℃温度变化范围内, 蝴蝶兰的光合速率随着温度的升高而增强, 28℃时达到最大值2. 5μm o l O m 2/(

·s ) ; 之后随着温度的升高光合速率逐渐降低, 但是28℃到30℃之间光合速率降低幅度不大。而温度在15℃以下和35℃以上时, 光合速率为负值。这表明蝴蝶兰作为热带、亚热带植物, 其光合速率受温度影响较大。只有在较高温度条件下蝴蝶兰的光合速率才能达到较高值, 光合积累达到

2

×

最大, 才能有利于生长。

60) , 其中P n 为光合速率[μm o l O m ·s ) ], a 2/(为记录到的放氧速率(μm o l O i n ) , A 为叶面2/m积(m m ) 。

光合速率日变化的测量方法:在7∶00至18∶00, 选定不同时间测定光合速率, 每次测定重复3次, 取其平均值绘制光合速率日变化曲线图。

光合速率随温度变化的测量方法:在200μm o l /(m ·s ) 的光照强度下, 测定15、20、25、28、30℃和35℃温度下的光合速率, 每次测定重复3次, 取其平均值绘制光合速率随温度变化曲线图。

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图2　采用氧电极方法测定不同温度下　　　蝴蝶兰光合速率日变化曲线

3　结论与讨论

氧电极测定的原理是通过测定叶片放氧量来反映植物叶片的光合速率, 能够直接、准确地反映蝴蝶兰等C A M 植物的光合规律, 客观性要远好于传统的光合仪测定方法。上述试验反映出蝴蝶兰9～10月间在上午11∶00左右其光合作用达到最大值, 随后持续下降, 形成单峰曲线, 光合作用的最适温度为25～28℃,其余温度皆造成光合速率的下降, 这与张丽梅等(2002) 报道的基本一致。因此在生产上可采取相应措施来保证蝴蝶兰叶片的高光合速率, 促进其生长。

参　考　文　献:

[1]　Kl u g e M, F i s c h e r A , B u c h a n a n-B o l l i g I C .M e t a b o l i c c o n t r o l

o f C A M [A ].T i n g I P , G i b b s M . e d s . I n c r a s s u l a c e a n a c i d m e -o l i s m [M ]m c . P l a n t

[4, 6]

[7]

2　结果与分析

2. 1　蝴蝶兰光合速率日变化规律

由图1可以看出, 7∶30之前蝴蝶兰的光合速率为负值, 之后迅速上升, 到11∶00左右达到最大值2. 25μm o l O m ·s ) , 之后逐渐下降, 2/(

到16∶00下降为负值。说明在7∶30之前与16∶00之后, 其呼吸作用消耗的氧气大于光合作用制造的氧气; 7∶30～16∶00期间的光合速率为正值, 说明随着温度的上升及光照强度的增强, 其光合作用增强, 大幅度超过呼吸作用, 到11∶00达到最高, 之后随着温度的降低与光照强度的减弱, 光合作用也随之减弱, 但仍大于呼吸作用,

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　第3期　　　　　李　磊等:华南型黄瓜新品种翠龙的特征特性及栽培技术要点翠绿5. 00%、17. 48%、12. 54%、2. 32%和2. 29%。

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钙50k g , 氮磷钾复合肥50k g , 同时喷洒50%多菌灵可湿性粉剂1. 5k g 。垄栽, 大行距80c m , 小行距40c m , 株距25～30c m , 666. 7m 栽植3500～4000株; 大型连栋温室每666. 7m 栽植1800株。幼苗长到30c m 左右时吊绳缠蔓, 去卷须, 5节以下侧枝与瓜全打掉, 5节以上侧枝见瓜后留2叶打头, 及时去掉下部老、黄、病叶。“根瓜”坐住前少浇水, 防秧徒长。“根瓜”开始膨大后, 要早摘“根瓜”,因翠龙瓜胎多, 要防止上部化瓜。春季进入结瓜期后, 外界气温已回升, 应加大肥水管理。每5～6天浇1水, 隔一水追一次肥, 每次666. 7m 施硫酸铵15～20k g ; 结瓜后期, 由于外界气温高, 为扩大昼夜温差, 应晚间浇水, 每隔2～3天浇1水, 隔一水每666. 7m 追施硫酸钾10～15k g , 防止化瓜。秋季当大部分植株“根瓜”开始膨大后, 开始施肥浇水。9月中旬至10月中旬, 每5～7天浇1水, 隔一水追一次肥, 每666. 7m 追施硫酸铵20k g , 每次浇水后, 浅中耕并培土, 以促进根系生长。10月中下旬后, 一般情况下不再浇水追肥。

病害以防为主, 应加强温湿度管理, 防止病害发生。可喷5000倍特富灵、500倍甲霜灵锰锌、4000倍硫酸链霉素等分别防治白粉病、霜霉病、细菌性角斑病等主要病害。

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4　抗病性

翠龙植株生长势强, 品比试验显示, 抗细菌性角斑病、霜霉病、枯萎病, 病株率、病情指数均明显低于对照。2003～2006年连续4年进行品比试验, 设3个对照(翠绿、新泰密刺和青研黄瓜1号) , 平均结果为, 白粉病病情指数, 翠绿为42. 3, 新泰密刺为45. 4, 青研黄瓜1号为44. 5, 翠龙为43. 1, 与3个对照相近; 霜霉病病情指数, 翠绿为2. 5, 新泰密刺为18. 3, 青研黄瓜1号为4. 2, 翠龙为4. 4, 与翠绿和青研黄瓜1号相近, 比新泰密刺明显降低; 细菌性角斑病病情指数, 翠绿为12. 3, 新泰密刺为20. 6, 青研黄瓜1号为13. 1, 翠龙为11. 9, 与翠绿和青研黄瓜1号相近, 明显低于新泰密刺; 枯萎病病株率, 翠绿为21. 3%,新泰密刺为8. 9%,青研黄瓜1号为61. 9%,翠龙为19. 6%,与翠绿相近, 比青研黄瓜1号明显降低。

5　栽培技术要点

春提早栽培, 2月上中旬播种, 3月中下旬定植, 营养土中土∶鸡粪为2∶1, 每立方米营养土加氮磷钾复合肥2k g 。秋延迟栽培, 若条件允许, 可于8月中旬干籽直播。定植前或直播前, 结合整地每666. 7m 施腐熟有机肥5000k g , 过磷酸(上接第112页)

P h y s i o . K o c k v i l l e , M D , 1982, 278-294.

[2]　Mc Wi l l i a m s EL .C o m p a r a t i v e r a t e s o f d a r kC O p t a k e a n da -2u

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[3]　En d o M , I k u s i m aI .D i u r n a l r h y t h m a n dc h a r a c t e r i s t i c s o f p h o -t o s y n t h e s i s a n dr e s p i r a t i o ni nt h el e a f a n dr o o t o f P h a l a e n o p s i s p l a n t [J ].P l a n t C e l l P h y s i o l . , 1989, 30(1) :43-47. [4]　Ne a nL e e , Wo e i -j i u nG u o .P h o t o s y n t h e s i si nP h a l . a m a b i l i s

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2

c o o p e r a t i o n b e t w e e nP r o d u c t i o na n dS t u d y , 1999:90-103. [5]　M i n g-J uL i n , B a n-D a rH s u .P h o t o s y n t h e t i cp l a s t i c i t yo f

P h a l a e n o p s i s i nr e s p o n s et od i f f e r e n t l i g h t e n v i r o n m e n t s [J ]. J o u n a l o f P l a n t P h y s i o l o g y , 2004, 161:1259-1268.

[6]　N e a nL e e , Wo e i -j i u nG u o . P h o t o s y n t h e s i si nP h a l . a m a b i l i s

[M]. T h ep a p e r so f S c i e n c eC o o p e r a t i o nB e t w e e nP r o d u c t i o n a n dS t u d y , 2000:11-18.

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生长的影响[J ]. 林业科技开发, 2002, 16(1) :29-30.