不同光强对作物生长影响的研究综述

不同光强对作物生长影响的研究综述

时向东,文志强,刘艳芳,王卫武 (河南农业大学国家烟草栽培生理生化研究基地,河南郑州450002)

摘要 综述了不同光强对作物的形态学、光合作用、内源激素、矿质营养、叶片结构和化学成分的影响。

关键词 光强;形态学;内源激素;矿质营养;叶片结构;化学成分

中图分类号 Q945.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2006)17-4216-03

Research on the Effect of Different Lig ht Stresses on C ro p Grow th

SHI X iang do ng et al (Nati on al Cen ter of Physiol ogy and B io che mistry of Tobacco Cultivation,Henan Agricultu re Universi ty,Zhengzhou,Henan 450002)

Abstract It was s um marized that m orphologic,p hotosynthesis,end ogenous horm one mineral nutrien t,structure of leaf and che mistry in gredien t were ef fected by the di fferen t light stresses in crop growth.

Key w ords Light stress;Morphologic;Photos yn thesis;End ogenous hormone;Mineral nu trient;Structu re of leaf;Chemis try i ngredient

在作物的生命活动中,光是重要的影响因子之一,目前在作物上已有广泛的研究,范围涉及到生长发育、形态建成、生理代谢、产量和品质等方面。尤其是近些年来,一些经济作物需要遮阴条件才能满足市场对品质的要求,这变相促进了光强对作物生命活动的研究,并且取得了显著的经济效益,同时也可以为叶片喷施和育种提供一些依据。

1 不同光强对作物形态特征的影响

作物的根系、叶片和茎秆等外观形态特征对遮阴的响应十分敏感,国际上自20世纪40年代以来,不同学者通过人工遮阴就不同光强对作物生长发育的影响进行了大量的研究,尽管所用的材料和控制的条件不同,但得出来许多相似或相同的结论:适度遮阴对作物的营养生长有很大的促进作用,表现为生长加快、根冠比增加、根系发达、枝大叶茂、茎秆变粗、叶绿素含量和生物学产量增加[1-5]。另外,不同作物叶表面特征对遮阴的响应差别较大,如北京丁香在全光照条件下叶片表面基本无毛,而在遮阴条件下则有短微毛。

2 不同光强对作物光合作用的影响

光强影响作物的光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)。随着光强的增加,作物的光饱和点和光补偿点都有所下降,下降幅度因作物种类的不同而有所差别。Thimijan等[6]研究指出:烟草的光饱和点大概在600mmol/m2P AR,光强减弱,光饱和点下降。曹珂等[2]在遮阴对桃幼树光合特性影响的研究中指出:在中度遮阴下,朝晖光补偿点下降24.37%,在重度遮阴条件下,其光补偿点下降59.79%。

光强影响作物的光合速率。光饱和点以下,光合速率随光强的增加而增加,增加的幅度受温度、CO2浓度、相对速度等因素的影响。另有报道指出:光强对光合速率的影响在品种间差异较大[7],如水稻是适应广幅光强的品种,在强、弱光条件下,其光合速率下降的幅度均较少。采利尼克尔[8]经过研究发现:在一定幅度的光照条件下,作物的干物质积累即净光合速率相对稳定,他认为这种干物质积累的稳定性乃是光-光合作用曲线不稳定性的结果,并且首先表现在遮阳情况下光合曲线弯曲部分的光合强度提高。眭晓蕾等[9]在弱

基金项目 国家烟草专卖局 优质雪茄外包皮烟开发及应用研究项目(110200201012)。

作者简介 时向东(1966-),男,河南南阳人,博士,副研究员,从事烟草栽培生理及烟草发育生物学研究。

收稿日期 2006 05 29光对甜椒不同品种光合特性影响的研究中指出:作物在弱光下,光合速率降低,呼吸速率也降低,但干物质积累能保持相对稳定。

近些年研究表明:作物对外界高、低光强适应是依靠调节光合酶和光系统组分实现的。

2.1 RUBP羧化酶 R UB PCa se初始活性与光合速率密切相关,在很多情况下是光合过程中一个重要的限速因子。随光强减弱,单位叶面积可溶性蛋白的含量降低,R UBP羧化酶的活性急剧下降,并且其活性下降的速率远远大于可溶性蛋白的降解速率。Ha tc h[10]观察玉米C2循环中几个酶对不同光强的反应时发现RUBP羧化酶活性却不受光强的影响。在高光强下,烯醇式磷酸丙酮酸脱氢酶及磷酸激酶的活性提高了5~10倍,磷酸甘油醛脱氢酶、腺苷激酶、焦磷酸酶的活性变化不大,仅比对照提高2倍。

2.2 光组分的调节 光组分的调节主要反映在叶片的荧光部分,叶片低温荧光光谱686和740nm附近有2个主要发射峰,相对荧光产量分别用F686和F740表示,而F686/F740比值可以反映激发能在光系统之间的分配情况。眭晓蕾[9]在弱光对不同品种甜椒光合特性影响的研究中指出:随着光强减弱,甜椒的F686/F740比值先下降后上升,分析原因,这可能与弱光下PSII的捕光色素蛋白复合体含量增加,扩大了PSI I的光吸收截面有关。戈巧英等[11]研究认为:作物对弱光的适应性是以消耗更多结构物质用于扩大光能接受面积,增加光系统组分的含量,增加原初光能转化效率等方式获得。

在不同的光强下,蛋白质含量存在着显著差别,其中所含的捕光蛋白L HCP含量和D1蛋白含量也存在着差别,这是限定作物光合传递电子速率的内在因素。

3 不同光强对作物内源激素的影响

光强能影响IA A的运输方向,引起IA A的不对称分布。最近研究表明,I AA含量和IA A运输系统对于遮阳作物的伸长生长起重要作用。光敏素调控茎的伸长是通过调节I AA 水平而起作用的[12]。富含远红光成分的光能使I AA运输方向改变,I AA运输方向的改变是通过特定的I AA载体蛋白或IA A载体蛋白调控因子的激活而实现的。遮阳条件下苗下胚轴I AA横向运输增加,致使在维管系统中运输减少,因而运到根的I AA减少,侧根形成的少,主根生长慢。I AA分布的改变也抑制子叶的生长和叶片的扩展[13]。赤霉素主要对

安徽农业科学,Jou rnal of Anh ui Agri.S ci.2006,34(17):4216-4218 责任编辑 孙红忠 责任校对 孙红忠