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1、新疆具有發(fā)展棉花的光熱資源優(yōu)勢(shì),棉花生產(chǎn)在中國(guó)棉業(yè)發(fā)展中占有舉足輕重的地位。近幾年,新疆棉花葉片早衰成為制約單產(chǎn)提高的重要瓶頸之一。研究葉片早衰的影響因素,探尋延緩葉片衰老的栽培技術(shù)具有重要意義。膜下滴灌條件下不合理的灌溉可能是引起棉花早衰的重要因素之一。本研究選擇抗旱性不同的棉花品種,設(shè)置3個(gè)滴灌量,分別為足水灌溉、常規(guī)灌溉、虧缺灌溉,通過(guò)測(cè)定葉片發(fā)育后期葉綠素含量、氣體交換及葉綠素?zé)晒鈪?shù)、干物質(zhì)積累與分配等變化,分析不同土壤水分下
2、棉花葉片發(fā)育后期光合特性及與光保護(hù)機(jī)制的關(guān)系,揭示棉花葉片發(fā)育過(guò)程中光合特性對(duì)土壤水分的適應(yīng)性。研究結(jié)果對(duì)增強(qiáng)葉片抗光氧化能力、挖掘生物節(jié)水潛力和防止葉片早衰具有重要的參考意義。主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
1.通過(guò)比較棉花不同發(fā)育階段葉片光合及葉綠素?zé)晒馓匦缘牟町?,揭示?qiáng)光下幼葉的光抑制程度及與光保護(hù)機(jī)制之間的協(xié)調(diào)機(jī)理。在田間自然條件下,以棉花剛展平的幼嫩葉片(幼葉)和葉片面積已達(dá)到最大的完全展開(kāi)葉為研究對(duì)象,通過(guò)測(cè)定不同發(fā)育
3、階段葉片氣體交換參數(shù)及葉綠素a熒光參數(shù),并運(yùn)用Dual-PAM100對(duì)不同發(fā)育階段葉片進(jìn)行快速光響應(yīng)曲線的擬合。結(jié)果表明,幼葉和完全展開(kāi)葉光合、熒光特性方面表現(xiàn)出明顯的差異。與完全展開(kāi)葉相比,較低的葉綠素(Chl)含量、氣孔導(dǎo)度(Gs)是其Pn較低的原因,而較低的Pn直接導(dǎo)致光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)實(shí)際光化學(xué)效率(ΦPSⅡ)和光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)的降低。低于1800(μmol.m-2.s-1)光強(qiáng),較高CEF(圍繞PSI循環(huán)電子流)有利于合
4、成ATP,是完全展開(kāi)葉具有較高光合能力的原因之一。在相同光強(qiáng)下,較低的光飽和點(diǎn)(LSP)使得幼葉更易受光抑制,但其PSⅡ原初光化學(xué)效率(Fv/Fm)的日變化幅度顯著小于完全展開(kāi)葉,說(shuō)明強(qiáng)光下幼葉通過(guò)類胡蘿卜素(Car)猝滅單線態(tài)氧、光呼吸(Pr)以及非光化學(xué)猝滅(NPQ)等光保護(hù)機(jī)制有效地耗散其過(guò)剩光能,同時(shí)PSI-CEF瞬間快速上升也可能是對(duì)幼葉起著光保護(hù)作用。
2.在大田條件下,以新陸早13號(hào)和新陸早33號(hào)為材料,研究常規(guī)
5、灌溉、虧缺灌溉以及足水灌溉條件下不同基因型棉花葉片發(fā)育后期光合特性、水分利用效率變化及與早衰的關(guān)系。結(jié)果表明:發(fā)育后期不同水分脅迫對(duì)棉花主莖葉光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)、水分利用效率(WUE)及干物質(zhì)積累與分配均有明顯影響。虧缺灌溉下兩個(gè)品種葉片發(fā)育后期Pn、Gs、Tr均明顯下降,水分利用效率也低于常規(guī)灌溉,但新陸早33號(hào)的WUE高于新陸早13號(hào)。足水灌溉下新陸早13號(hào)葉片Pn、Gs、WUE顯著降低,Tr明顯增
6、加;新陸早33號(hào)后期葉片Pn、Gs、WUE變化不明顯,Tr增加,且新陸早33號(hào)棉株干物質(zhì)積累維持較穩(wěn)定水平。說(shuō)明新陸早33號(hào)葉片具有較低的蒸騰作用,水分利用效率較高,使其對(duì)外界虧缺灌溉以及足水灌溉適應(yīng)性較強(qiáng),且發(fā)育后期葉片光合功能維持時(shí)間長(zhǎng),干物質(zhì)積累較多,葉片衰老較新陸早13號(hào)緩慢;而新陸早13號(hào)葉片對(duì)逆境適應(yīng)性較差是促進(jìn)其早衰的原因。
3.研究不同基因型棉花葉片發(fā)育后期葉綠體活性氧化代謝與PSII光化學(xué)效率的變化及對(duì)土壤水
7、分的響應(yīng)機(jī)制。結(jié)果表明:持續(xù)虧缺灌溉下發(fā)育后期,葉片葉綠素(Chl)含量降低,最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)和光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)下降,過(guò)剩激發(fā)能被轉(zhuǎn)移到PSI受體側(cè),使之積累大量的O2-.以及膜脂過(guò)氧化加速,導(dǎo)致丙二醛(MDA)含量大量增加,引起葉片早衰。不同品種間生理特性表現(xiàn)不同;與新陸早33號(hào)相比,新陸早13號(hào)葉片中Chl含量、Fv/Fm和qP以及活性氧清除酶系超氧化物歧化酶(SOD)、抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)(AsA-GSH)活性
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