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杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.)是我国南方最重要的速生用材树种之一。杉木叶片是杉木光合作用最重要的器官。杉木的研究成果较多,然而针对杉木新叶的发育生物学过程、新叶发育过程中的部分生理及超微结构的变化过程等相关的研究工作较少。本论文以1 a生优良无性系020幼苗为实验材料,通过室内模拟生物培养试验,在分析杉木新叶生长过程中不同镁浓度处理对杉木新叶比叶面积、干物质含量、养分含量、酶活性等生长及部分生理指标影响的基础上,进一步分析了不同镁浓度处理对杉木新叶叶绿素含量、叶绿素荧光、光合速率、光合关键酶、叶绿体超微结构等光合参数的动态影响,研究结果为探明杉木新叶发育生物学过程以及镁在杉木新叶发育过程中的作用与地位提供理论参考依据。主要研究结果主要如下:(1)杉木新叶生长发育过程中比叶面积随叶片生长发育时间的延长呈先升高后下降的趋势,叶片干物质含量则呈不断上升的趋势,杉木新叶在生长发育初期具有较快的生长速度,而后期生长较慢,且叶片组织密度不断增大。(2)杉木新叶生长发育过程中,叶片丙二醛(MDA)含量呈先上升后下降的趋势,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性呈先下降后上升的趋势,过氧化物酶(POD)活性呈逐渐增大的趋势。(3)杉木新叶生长发育过程中,叶片光合色素(叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素)呈先增加后降低的趋势,发育前期光合色素含量增速较快,发育后期叶片光合色素含量整体仍大于叶片发育初期的光合色素含量。(4)杉木新叶发育0～30d时叶片光合速率(Pn)较高但对光强的敏感性较强,而生长发育90～120 d时,叶片Pn较低且对高光强的适应性较强。叶片发育30～90 d时Pn下降,Gs随着下降,其中75dPn有所上升,相应的Gs上升,即叶片发育30～90d时Pn的限制性因素为非气孔因素;叶片生长发育90～120 d时,Pn有所上升,Gs下降,而Ci有所上升,Pn受气孔因素和非气孔因素共同影响。(5)杉木新叶生长发育过程中Ca2+Mg2+-ATP酶活性呈先升高后降低的趋势,且发育90 d和120 d时其活性显著高于发育30 d和60 d;二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco,RuBP)在叶片发育30d和120d时均具有较高活性,RuBP酶活性与叶片Pn变化趋势表现出一致性。(6)随着新叶生长发育时间的延长,细胞壁趋于平滑,弯曲逐渐减少,叶绿体内部类囊体层次结构逐渐清晰、紧密,叶绿体沿细胞壁分布由散乱趋向于整齐且逐渐紧贴细胞壁边缘,叶绿体重叠度降低,叶绿体在叶肉细胞中的着生位置更有利于叶绿体受光,进而有利于光合作用的进行。(7)杉木新叶生长过程中,缺镁处理下具有较高的比叶面积,而正常供镁和高镁处理下比叶面积较低。缺镁处理下杉木叶片干物质含量低于正常供镁和高镁处理,高镁处理下杉木叶片生长速度均高于正常供镁和缺镁处理,镁的添加有利于杉木叶片的生长和干物质的积累。(8)不同镁浓度处理下杉木新叶SOD、POD和CAT活性达到显著水平。不同镁浓度处理杉木新叶MDA含量与SOD、POD和CAT活性均呈负相关关系;在新叶发育前期,缺镁会引起新叶MDA含量的积累以及SOD和POD活性的暂时性升高。(9)缺镁处理下杉木新叶片发育全过程中全K含量以及生长发育后期C/N比大于其他镁浓度处理,且全K含量差异达到极显著水平(P<0.01)。正常供镁以及高镁处理均有利于新叶C、N、全Ca等营养元素含量积累。(10)不同镁处理下杉木新叶叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均随着培养时间的延长呈先增加后下降的趋势,且随着培养时间的延长,不同镁处理的新生叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量差异逐渐增大;在生长后期叶绿素a和总叶绿素含量差异达显著水平(P<0.05)。缺镁处理会引起杉木新叶Fv/Fo与Fv/Fm的下降,造成叶片量子产量降低,阻碍光合电子传递,进而降低植物的光合效率。(11)缺镁会引起杉木新叶光合关键酶的活性逐渐下降;正常供镁处理在新叶发育前期光合关键酶活性呈上升趋势,而在发育后期呈微幅下降的趋势;高镁处理杉木新叶Ca2+Mg2+-ATP酶活性则呈不断上升的趋势。RuBP酶活性随镁浓度的升高而增大的趋势。(12)杉木新叶生长发育过程中,随着镁浓度的降低杉木新叶Pn下降,叶片相应的Ci呈下降趋势,叶片光合作用的主要限制因素为非气孔限制因素;镁浓度的降低直接造成了Pn的下降;除叶片发育30 d时缺镁处理下WUE在叶片发育过程中较为稳定,但与正常和高镁处理相比较低。缺镁引起的光合作用下降主要是由镁对叶绿素含量、叶绿素荧光和光合关键酶活性等方面综合作用的结果。(13)在杉木新叶生长发育的不同时期,镁对新叶叶绿体超微结构的影响表现出不同的规律。随着发育时间的延长,叶绿体超微结构间的差异逐渐增大;至新叶生长发育120 d时,缺镁处理下叶绿体中类囊体片层开始出现断裂,线粒体降解,缺镁引起的类囊体片层结构的断裂会直接影响叶片光合作用的有效进行,正常供镁和高镁处理下叶绿体中类囊体片层结构清晰且较为紧密。