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芍药(Paeonia lactiflora Pall.)是原产我国的传统名花,也是中国传统情人花,深受人们的喜爱。随着人们对传统文化的日益重视,芍药作为切花栽培和园林绿地应用越来越广泛。但是芍药花期和生长期都较短,叶片在夏季高温强光季节,会出现焦边现象,严重影响芍药的观赏价值和栽培应用。本文以芍药早花品种‘大富贵’为材料,采用Li-6400便携式光合分析仪研究了芍药在4月至7月期间光合作用的日变化和季节性变化规律;研究了外源试剂100mg·L-15-氨基乙酰丙酸(ALA)和10mmol·L-1CaCl2对芍药叶绿体色素含量、丙二醛(MDA)含量、超氧阴离子自由基(O2(.)-)产生速率、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性以及光合作用的影响。旨在为提高其光合能力,科学地栽培芍药提供理论依据和应用基础。研究结果如下:
1.ALA和CaCl2处理均能够提高芍药叶片中SOD、POD和CAT活性(CaCl2处理的5月7日SOD活性除外),还能降低活性氧和MDA的积累,且ALA效果优于CaCl2。各处理的SOD、POD和CAT活性变化趋势相似,呈先增大后降低的趋势;而MDA含量和活性氧含量呈先缓慢增加后急剧增加的趋势。活性氧积累和MDA含量持续上升期与SOD、POD和CAT活性快速下降期是相一致的。夏季高温强光季节膜脂过氧化加剧,此时O2(.)-产生速率加快,使活性氧积累和MDA含量增加,引起细胞膜的氧化性破坏,SOD、POD和CAT活性暂时的提高不能缓解体内代谢的失衡,同时叶绿素总量降低,导致光合机构的光破坏防御功能下降,出现光抑制现象,膜系统及生理生化机能的损伤,从而使芍药走向衰老。ALA和CaCl2处理后可以推迟这种现象出现的时间,且ALA的效果优于CaCl2。
2.ALA和CaCl2均能提高芍药叶片的光合速率,缓解光合“午休”现象,改善高温强光下芍药的生长状况。测量结果表明各月份芍药净光合速率均为ALA处理组>CaCl2处理组>对照组,说明ALA作用效果优于CaCl2。芍药叶片净光合速率的日变化趋势呈“单峰”和“双峰”两种类型。4、5月份的光合日变化曲线为“单峰型”,而6、7月份盛夏时的光合日变化曲线为“双峰型”,有光合“午休”现象。
3.ALA和CaCl2均提高了芍药4月至8月期间的光合速率,经ALA处理的芍药植株6月份之前的净光合速率提高较明显,其中ALA对于4、5月份发芽期及开花期的光合作用效果最明显,这样有利于促进花期之前芍药光合产物的积累,利于为开花储备能量,所以ALA对增加花量及延长花期有利。CaCl2处理也提高了芍药植株的净光合速率,但效果不明显。各处理芍药叶片净光合速率的季节变化均呈“单峰型”曲线。4、5月份芍药的光合速率迅速提高,达到一年中的最大值;6月份光合速率保持相对稳定的较高水平;7、8月份芍药地上部分进入衰老阶段,叶片的光合速率则迅速降低。
4.同一天芍药的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率的变化趋势相似,而与胞间CO2浓度的趋势相反。相关性分析表明,无论是对照组还是处理组芍药的净光合速率与气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率之间都呈极显著正相关,而与胞间CO2浓度呈极显著负相关,所以芍药光合速率控制因子为非气孔限制。