干旱脅迫對水稻光合作用和水力導(dǎo)度的影響及其機(jī)理研究.pdf

1、水稻是世界上最重要的糧食作物之一，超過世界上一半以上的人口以水稻為主要口糧。水稻是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的耗水大戶，消耗了中國大約70％左右的農(nóng)業(yè)用水。干旱是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要的非生物脅迫之一，隨著全球氣候的逐漸變暖，干旱脅迫將持續(xù)威脅農(nóng)業(yè)尤其是水稻生產(chǎn)。葉片是植物進(jìn)行光合作用的場所，葉片形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理狀況等功能性狀及其相互關(guān)系被稱為葉片經(jīng)濟(jì)頻譜。自本世紀(jì)以來，葉片經(jīng)濟(jì)頻譜成為植物學(xué)家們的研究熱點(diǎn)。但是，葉片經(jīng)濟(jì)頻譜在作物尤其是水稻中的研究較少。

2、r>　　光合作用是作物生產(chǎn)的關(guān)鍵生理過程，大約95％的干物質(zhì)來源于光合產(chǎn)物，并且光合作用對環(huán)境脅迫非常敏感。植物水力結(jié)構(gòu)能夠通過調(diào)控植物的水分狀況來影響光合作用，葉片是水分在植物體內(nèi)傳輸?shù)闹饕枇χ?。但是目前尚不清?1)不同水稻品種之間葉片結(jié)構(gòu)特征（包括比葉重、葉脈密度、大小葉脈厚度等）是否存在差異;(2)干旱脅迫如何影響葉片結(jié)構(gòu)特征;(3)葉片結(jié)構(gòu)特征是否能夠影響植株和葉片水力導(dǎo)度，干旱脅迫是否能夠調(diào)控它們之間的關(guān)系;(4)葉片結(jié)

3、構(gòu)特征是否能夠通過調(diào)節(jié)植株水力導(dǎo)度來調(diào)控光合作用，并且干旱脅迫是否能夠影響它們之間的關(guān)系。在本研究中，選取8個(gè)或2個(gè)抗旱能力不同的水稻品種進(jìn)行營養(yǎng)液培養(yǎng)，并采用添加PEG6000的方式模擬干旱脅迫。測定葉片光合特性、葉片結(jié)構(gòu)特性、植株水力導(dǎo)度(Kplant)和葉片水力導(dǎo)度(Kleaf)，主要結(jié)果如下:
　　(1)干旱脅迫條件下凈光合速率（A）、氣孔導(dǎo)度(gs)、蒸騰速率(Tr)和Kplant均顯著降低，而比葉重、葉片氮素含量、SP

4、AD值、葉脈密度和小葉脈與大葉脈的比值等均顯著提高。無論在對照還是在干旱脅迫條件下，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和植株水力導(dǎo)度均呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。與對照相比，干旱脅迫下凈光合速率的降低幅度與植株水力導(dǎo)度的降低幅度呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，同時(shí)葉脈密度與光合速率的降低幅度呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。
　　(2)不同品種之間葉脈發(fā)育存在顯著的差異，并且水分脅迫顯著提高了葉脈密度，但顯著降低了葉脈的厚度。干旱脅迫顯著降低了Kplant和Kl

5、eaf，并且Kplant的降低幅度顯著高于Kleaf。無論在對照還是在干旱脅迫條件下，葉脈密度均與Kleaf呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。但是，葉脈密度與Kplant僅在對照條件下才呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系。同樣，Kleaf與Kplant也僅在對照條件下才呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系。
　　(3)干旱脅迫顯著降低了葉片凈光合速率、羧化效率、Rubisco酶最大羧化能力、最大電子傳遞速率、氣孔導(dǎo)度、葉肉導(dǎo)度和Kplant。同時(shí)，凈光合速率與氣孔導(dǎo)度

6、、葉肉導(dǎo)度和Kplant均呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系。
　　(4)干旱脅迫顯著抑制了凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和Kplant，并且Hanyou-3的降低幅度顯著高于IR-64。同時(shí)，IR-64的葉脈密度顯著高于Hanyou-3。凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和Kplant均呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，并且與葉脈密度呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與葉脈間的距離和葉脈厚度呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系。
　　因此，葉脈發(fā)育顯著影響了葉片水力導(dǎo)度，但是葉片水力導(dǎo)度僅