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菠萝蜜(Artocarpus heterophyllus Lam.)又称木菠萝、树菠萝,为桑(Moraceae)木菠萝属(Artocarpus)典型的热带果树,享有“热带水果皇后”、“齿留香”的美称.原产于印度南部,中国引种栽培菠萝蜜至今已有一千多年的历史,目前在海南、广东、广西、台湾、福建和云南西双版纳以及四川南部的热带、南亚热带地区均有种植[1].光是影响植物生存和生长发育的环境因子之一,是植物唯一的能量来源,是影响光合作用的重要因子,植物与光环境的关系一直是植物生理生态学研究的焦点[2].植物在长期进化过程中,通过改变其形态结构、生长发育和生理生化对复杂的光环境产生光驯化或适应能力[3].云南西双版纳地区位于热带北缘,旱季、雨季的季节性变化明显,在山地海拔900 m以下的沟谷中分布有热带季节雨林,西双版纳菠萝蜜亦有较大种植面积.热带地区树木生长环境光强的异质性,研究季节温度变化对植物生长及叶片生理生化指标的影响,光强是不可忽视的主要因子[4].目前有关不同种源菠萝蜜不同光照条件下的生长特性及生理生化变化规律研究较少.为此,本文采用人工遮光方法,模拟不同光照强度,研究不同光照条件下的3个种幼苗的生长特性及生理生化特性,揭示其在不同光照强度下的生态适应能力,了解各树种对不同光照强度的适应性,为菠萝蜜的人工栽培和资源保护提供理论依据.
Effects of Shading on the Growth and Physiological and Biochemical Characteristics of Artocarpus heterophyllus with Different Origins in Dry and Rainy Seasons
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摘要: 为研究光照强度对不同种源菠萝蜜幼苗生理特性的影响,以泰国菠萝蜜(B1)、马来西亚菠萝蜜(B2)、四季菠萝蜜(B3)幼苗为研究对象,设置4种光照强度,自然光(CK),75%的自然光(T1),50%的自然光(T2),25%的自然光(T3).结果表明:菠萝幼苗生理特性响应变化是不同种源和光照强度共同作用的结果:1)不同种源菠萝蜜的相对生长速率均随光照强度的减弱而减弱,光强太弱虽然株高增加明显但是茎基过细,四季菠萝蜜相对生长速率高于泰国和马来西亚菠萝蜜;2)整体来看,不同光照强度和不同种源间生理生化值差异有统计学意义,随着光强减弱菠萝蜜叶绿素(Chl)和丙二醛(MDA)质量分数增加,可溶性糖(SS)、蔗糖(SUC)、可溶性蛋白质(SP)质量分数减少;3)采用主成分分析法筛选出7个与菠萝蜜幼苗遮荫密切相关的生理生化指标,即SS,SP,SUC,MDA,Chla,Chlb和Chl质量分数.Abstract: Seedlings of 3 genotypes of jackfruit (Artocarpus heterophyllus) with different origins, i.e. Thailand jackfruit, Malaysian jackfruit and four-season jackfruit, were grown under the conditions of nature light (CK), 75% nature light (T1), 50% nature light (T2), 25% nature light (T3) to study the effects of light intensity on their physiological characteristics. The results showed that the response to physiological change were the combined effects of genotype and light intensity:The relative growth speed of all the jackfruit genotypes decreased with decreasing light intensity. Weak light resulted in greater plant height, but very thin stem base. The relative growth speed of four-season jackfruit was higher than that of Thailand jackfruit and Malaysian jackfruit. There were significant differences in physiological and biochemical characteristics among different genotypes and light intensity treatments. With decreasing light intensity, Chl and MDA contents increased, and SS, SUC and SP contents decreased. Based on the results of principal component analysis, SS, SP, SUC, MDA, Chla, Chlb and Chl were identified as physiological and biochemical indicators closely associated with jackfruit seedling shading.
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Key words:
- Artocarpus heterophyllus /
- shading /
- growth dynamics /
- physiological and biochemical character .
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表 1 旱季遮荫对菠萝蜜生理生化指标影响
处理 叶绿素a/
(mg·g-1)叶绿素b/
(mg·g-1)叶绿素/
(mg·g-1)可溶性糖/
%蔗糖/
(mg·g-1)可溶性蛋白/
(mg·g-1)丙二醛/
(μmol·g-1)CK 0.78C 1.25C 0.93D 19.52C 6.72B 0.073A 6.23C T1 1.35A 2.43A 2.35B 23.66A 8.14A 0.061BC 6.79BC T2 1.10B 1.98B 1.56C 21.78B 3.80D 0.060C 16.38A T3 1.14B 2.05B 2.87A 17.87C 5.71C 0.064B 8.25B B1 1.16A 1.73B 1.98A 19.23B 6.02A 0.064A 9.86B B2 1.09AB 1.96AB 1.86A 21.14A 6.48A 0.064A 12.15A B3 1.02B 2.09A 1.94A 21.75A 5.78B 0.064A 6.23C CKB1 0.81EF 1.01E 0.98G 18.51DE 7.21BC 0.076A 6.99CD CKB2 0.68F 1.22DE 0.85G 16.40EF 6.58C 0.073AB 6.19D CKB3 0.84DEF 1.51CD 0.95G 23.64B 6.38C 0.069BC 5.51D T1B1 1.33A 2.39A 2.28D 18.67DE 6.66BC 0.06DE 10.20B T1B2 1.38A 2.49A 2.41CD 21.94BC 7.30BC 0.060DE 5.64D T1B3 1.35A 2.43A 2.36D 30.37A 10.47A 0.062DE 4.51D T2B1 1.00CD 1.80BC 1.38F 20.70ABCD 2.19E 0.058E 11.81B T2B2 1.06BC 1.91BC 1.47F 30.93A 7.63BC 0.061DE 27.48A T2B3 1.24A 2.23AB 1.82E 13.69F 1.57E 0.06DE 9.87B T3B1 0.95CDE 1.71C 3.28A 19.04CDE 8.03B 0.063DE 10.43B T3B2 1.23A 2.22AB 2.72B 15.29F 4.42D 0.064CDE 9.3BC T3B3 1.23AB 2.21AB 2.63BC 19.29CDE 4.71D 0.065CD 5.02D T ** * * * * ** * B * * NS * * NS * T*B ** ** ** ** ** ** ** 注:字母代表多重比较差异显著性分析,p<0.05;*表示p<0.05,差异有统计学意义;**表示p<0.01,差异有统计学意义;NS表示差异无统计学意义. 表 2 雨季遮荫对菠萝蜜生理生化指标影响
处理 叶绿素a/
(mg·g-1)叶绿素b/
(mg·g-1)叶绿素/
(mg·g-1)可溶性糖/
%蔗糖/
(mg·g-1)可溶性蛋白/
(mg·g-1)丙二醛/
(μmol·g-1)CK 1.22B 2.02B 1.79D 26.55A 7.26B 0.064B 21.96A T1 1.11C 2.00B 1.94C 15.05B 5.82C 0.090A 13.67C T2 1.24B 2.23AB 2.11B 7.85C 5.31C 0.087A 15.99C T3 1.33A 2.39A 2.89A 14.04B 7.96A 0.065B 19.24B B1 1.28A 2.18AB 2.19AB 15.76B 6.94A 0.074B 17.16B B2 1.24B 2.22A 2.28A 16.93A 6.89A 0.087A 21.24A B3 1.15C 2.07AB 2.09B 14.93B 5.94B 0.069C 14.76C CKB1 1.30AB 1.83BC 2.05D 31.15A 9.89A 0.065CD 26.68AB CKB2 1.12E 2.02AB 1.55F 25.25B 6.29DE 0.070C 20.65CD CKB3 1.23CD 2.21AB 1.77E 23.26C 5.60EF 0.058CD 18.55DE T1B1 1.24BCD 2.24AB 1.88DE 15.44E 5.76EF 0.081B 13.39F T1B2 1.28ABC 2.31A 2.70BC 18.24D 7.39C 0.128A 12.53F T1B3 0.81F 1.45C 1.23G 11.46F 4.31G 0.062CD 15.07EF T2B1 1.25BCD 2.25AB 1.90DE 8.85G 7.29CD 0.086B 12.42F T2B2 1.22D 2.19AB 1.87DE 5.77H 3.16H 0.084B 23.10BC T2B3 1.25BCD 2.25AB 2.57C 8.91G 5.49EF 0.089B 12.46F T3B1 1.34A 2.40A 2.89AB 7.60G 4.82FG 0.065CD 16.12EF T3B2 1.33A 2.38A 2.99A 18.46D 10.70A 0.065CD 28.67A T3B3 1.32A 2.38A 2.79AB 16.07E 8.36B 0.065CD 12.94F T ** * * * * ** * B * * * * * * * T*B ** ** ** ** ** ** ** 注:字母代表多重比较差异显著性分析,p<0.05;*表示p<0.05,差异有统计学意义;**表示p<0.01,差异有统计学意义;NS表示差异无统计学意义. 表 3 不同遮荫处理下3种菠萝蜜雨季生理生化指标主成分分析
叶绿素b/
(mg·g-1)叶绿素a/
(mg·g-1)叶绿素/
(mg·g-1)可溶性蛋白/
(mg·g-1)可溶性糖/
%蔗糖/
(mg·g-1)丙二醛/
(μmol·g-1)特征值 贡献率/
%累计贡献率/% 0.541 0.534 0.435 -0.469 0.084 -0.013 0.071 3.022 43.167 42.505 -0.036 -0.035 -0.095 -0.003 0.716 0.59 0.357 1.639 23.414 64.856 0.046 0.127 0.307 0.358 -0.025 0.517 -0.701 1.258 17.970 84.551 表 4 不同遮荫处理下3种菠萝蜜旱季生理生化指标主成分分析
叶绿素b/
(mg·g-1)叶绿素a/
(mg·g-1)叶绿素/
(mg·g-1)可溶性蛋白/
(mg·g-1)可溶性糖/
%蔗糖/
(mg·g-1)丙二醛/
(μmol·g-1)特征值 贡献率/% 累计贡献率/% 0.496 0.558 0.545 0.215 -0.014 0.305 -0.014 2.631 37.584 37.584 -0.143 0.088 0.005 -0.355 0.572 0.488 0.536 2.088 29.835 67.418 -
[1] 吴刚, 陈海平, 桑利伟, 等.中国菠萝蜜产业发展现状及对策[J].热带农业科学, 2013, 33(2):91-97. doi: 10.3969/j.issn.1009-2196.2013.02.020 [2] 张敏, 何平, 喻泽莉, 等.模拟酸雨胁迫及施肥与遮荫对半夏主要药用成分质量分数的影响[J].西南大学学报(自然科学版), 2011, 33(4):5-11. doi: http://xbgjxt.swu.edu.cn/jsuns/jsuns/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=xnnydxxb201104002&flag=1 [3] 马银山, 杜国祯, 张世挺.光照强度和肥力变化对垂穗披碱草生长的影响[J].生态学报, 2014, 34(14):3908-3916. doi: http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/stxb201414013 [4] 何洁, 刘鸿先, 王以柔, 等.低温与植物的光合作用[J].植物生理学通讯, 1986, 36(2):1-6. doi: http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xbzwxb200808028 [5] 陈建勋, 王晓峰.植物生理学实验指导[M]. 2版.广州:华南理工大学出版社, 2006. [6] 高俊凤.植物生理学实验指导[M].北京:高等教育出版社, 2006. [7] 陈安群, 苗原, 刘梦舟, 等.建筑物遮挡对鸢尾生长性状的影响[J].生态环境学报, 2016, 25(4):591-596. doi: http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/tryhj201604006 [8] 陈丽飞, 王克凤, 金鹏, 等.不同遮荫处理对大花萱草形态及生物量的影响[J].安徽农业科学, 2011, 39(29):17808-17810. doi: 10.3969/j.issn.0517-6611.2011.29.021 [9] 贠建全, 温玉龙, 朱冠宇, 等.遮荫环境对6种景天属植物生长的影响研究[J].安徽农业科学, 2014, 42(18):5818-5820. doi: 10.3969/j.issn.0517-6611.2014.18.037 [10] 甄伟, 张福墁.弱光对黄瓜功能叶片光合特性及超微结构的影响[J].园艺学报, 2000, 27(4):290-292. doi: 10.3321/j.issn:0513-353X.2000.04.012 [11] 王学文, 王玉珏, 付秋实, 等.弱光逆境对番茄幼苗形态、生理特征及叶片超微结构的影响[J].华北农学报, 2009, 24(5):144-149. doi: http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hbnxb200905030 [12] 王智威, 牟思维, 闫丽丽, 等.水分胁迫对春播玉米苗期生长及其生理生化特性的影响[J].西北植物学报, 2013, 33(2):343-351. doi: 10.3969/j.issn.1000-4025.2013.02.021 [13] 王娟.淹水对牡丹生理特性的影响[J].生态学杂志, 2015, 34(12):3341-3347. doi: http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/stxzz201512009 [14] YUAN X K, YANG Z Q, LI Y X, et al. Effects of Different Levels of Water Stress on Leaf Photosynthetic Characteristics and Antioxidant Enzyme Activities of Greenhouse Tomato[J]. Photosynthetica, 2016, 54(1):28-39. doi: 10.1007/s11099-015-0122-5 [15] 于金平, 俞珊, 梁有旺, 等. NaCl胁迫对美国白蜡幼苗部分生理指标的影响[J].植物资源与环境学报, 2014, 23(1):110-112. doi: 10.3969/j.issn.1674-7895.2014.01.18 [16] 薛伟, 李向义, 朱军涛, 等.遮荫对疏叶骆驼刺叶形态和光合参数的影响[J].植物生态学报, 2011, 35(1):82-90. doi: http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-ZWSB201101011.htm