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本文以石斛属大花组的金钗石斛、肿节石斛和顶叶组的鼓槌石斛、密花石斛四种为试材,比较研究了不同石斛兰叶片解剖结构,叶片光合作用对光合有效辐射(PAR)、CO2浓度和大气温度(Tair)的响应特性:几种石斛兰净光合速率(Pn)日变化规律;石斛兰净光合速率(Pn)季节变化规律、叶绿素(Chl)和光合作用关键酶季节变化规律等,比较系统地研究了我国石斛兰的光合特性,为其栽培种植推广提供理论参考。结果表明:
1、叶片解剖结构的研究表明,石斛兰叶片为典型的异面叶,上表皮由一层排列紧密形状不规则的表皮细胞组成,细胞外壁角质膜较少;下表面比较粗糙,气孔仅分布在下表面,气孔类型为典型双肾型,气孔密度比较高(11O~130/m㎡);栅栏组织较发达,由1~2层排列整齐的柱形细胞组成;横切面上栅栏组织与海绵组织厚度之比约为1.59;叶绿体片层结构发达、致密,淀粉粒少见。叶脉维管束鞘薄壁细胞较小,其中不含叶绿体,没有花环型结,维管束鞘细胞内无叶绿体分布,是典型C3植物叶片结构。
2、四种石斛兰光补偿点(LCP)在5~7μmol·m-2·s-1,光饱和点(LSP)约在600~800 μmol·m-2·s-1之间,表观量子效率(AQY)为 0.0145~0.0164;CO2 补偿点(CCP)约为 60~80 μmo l·mol-1,CO2饱和点(CSP)在700~800 μmol·mol-1,羧化效率(CE)在0.020左右;石斛兰光合作用对温度的响应研究表明,在18~26℃之间,光合速率随温度的上升而增强,光合作用最适温度约为26~30℃;不同石斛兰的光响应特性、CO2 响应特性差异不显著。
3、石斛兰Pn日变化均呈典型的双峰型曲线,首峰出现在11:00左右,金钗石斛、肿节石斛、鼓槌石斛、密花石斛首峰的Pn值依次约为5.46、5.09、5.85、6.06μmol CO2·m-2·s-1,次峰出现在15:00左右,但其Pn要比第一个峰值要低得多,13:00左右是一光合低谷,夜间不吸收CO2。石斛兰的光合速率的变化特点表明它们属C3植物类型。此外,石斛兰Pn日变化均与叶片气孔导度(GS)呈正相关变化,上午7:00~11:00与蒸腾速率(Tr)、PAR和Tair呈正相关关系,与胞间CO2浓度(Ci)呈负相关,但与大气相对湿度(RH)和大气CO2浓度的相关性不明显。
4、石斛兰Pn季节变化的测定表明,6月份Pn最高,金钗石斛、肿节石斛、鼓槌石斛、密花石斛首峰值依次约为5.46、5.09、5.85、6.06μmol CO2·m-2·s-1。7、8月份都保持较高的Pn说明6~8月份是石斛兰一年中光合作用最强时期,此阶段石斛兰生长发育也最旺盛。
5、金钗石斛、肿节石斛、鼓槌石斛、密花石斛等4种石斛兰的叶绿素含量的季节变化情况比较相似,叶绿素Ch1(a/b)均在2.5~2.95之间变化表现出C3植物特征。
6、Pn的季节变化与RuBPCase、G0存在一定的相关性,与前者是正相关,与后者是负相关关系。PEPCase活性非常低,与Pn的变化不存在明显相关性。故本实验认为在石斛兰中发挥碳同化作用的主要酶应该是RuBPCase,这也表明石斛兰光合作用碳同化类型属C3植物类型。