棉花花铃期叶片氮分配对光合氮利用效率的影响

作者：冯旭飞; 雷长英; 张玉洁; 向导; 杨明凤; 张旺锋; 张亚黎^*

来源：植物生态学报, 2023, 47(11): 1600-1610.

• 净光合速率
• 光合机构氮组分
• 光合氮利用效率
• 单位面积细胞壁含量
• 棉花

为探讨棉花(Gossypium spp.)叶片净光合速率(Pn)与氮分配的关系,分析影响光合氮利用效率(PNUE)提高的限制因子,揭示氮利用效率的光合生理调控机制,该研究在花铃期测定包括陆地棉(G.hirsutum)、海岛棉(G.barbadense)、树棉(G.arboreum)和草棉(G.herbaceum)16个基因型棉花的气体交换参数、不同组分氮含量与比例和单位面积细胞壁含量(CWarea)等,分析Pn、CWarea、PNUE与各组分氮含量之间的关系。结果表明:当单位面积氮含量(Narea)小于3.75 g·m-2时,Pn与Narea呈极显著正相关关系,超过此值,它们之间无相关关系;而Pn与光合机构中的核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)氮含量(Nr)和生物力能学氮含量(Nb)呈显著正相关关系,与捕光系统氮含量(NL)呈边缘性正相关关系,表明光合机构氮含量(Np)比Narea对光合能力更为重要;此外,Pn也与气孔导度(Gs)呈显著正相关关系。基因型‘常紫1号’低的Pn主要与低Np有关,而基因型‘MOC-620’低的Pn主要与低Gs有关。光合机构各组分氮分配比例也与PNUE呈显著或极显著正相关关系;但光合机构各组分氮分配比例受自身Narea和CWarea影响。相关分析表明,生物力能学氮分配比例(Pb)和捕光系统氮分配比例(PL)与Narea极显著负相关;Rubisco氮分配比例(Pr)、PL和Pb分别与CWarea显著、极显著和边缘性负相关。表明随着Narea和CWarea增加,叶片倾向于非光合机构氮分配,包括储存氮组分和细胞壁组分。此外,细胞壁可能通过影响叶肉导度(gm)降低Pn和PNUE。增加光合机构氮分配比例,降低非光合机构的氮分配比例以及增加gm可提升基因型‘常紫1号’和‘MOC-620’的PNUE。

• 单位
  新疆生产建设兵团; 乌兰乌苏农业气象试验站; 石河子大学