中国农业科技导报 ›› 2023, Vol. 25 ›› Issue (6): 190-200.DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0887
• 生物制造 资源生态 • 上一篇
麻仲花1(), 陈娟1, 吴娜1, 满本菊1, 王晓港1, 者永清1, 刘吉利2(
)
收稿日期:
2021-10-17
接受日期:
2022-01-18
出版日期:
2023-06-01
发布日期:
2023-07-28
通讯作者:
刘吉利
作者简介:
麻仲花 E-mail:2504075822@qq.com;
基金资助:
Zhonghua MA1(), Juan CHEN1, Na WU1, Benju MAN1, Xiaogang WANG1, Yongqing ZHE1, Jili LIU2(
)
Received:
2021-10-17
Accepted:
2022-01-18
Online:
2023-06-01
Published:
2023-07-28
Contact:
Jili LIU
摘要:
为探究盐胁迫与供磷水平对不同柳枝稷(Panicum virgatum L.)品种苗期光合特性及总生物量的影响,以八倍体Alamo、Alamo和Pathfinder 3个品种作为水培试验材料,设置2个盐胁迫水平(A1非盐胁迫、A2盐胁迫)和4个供磷水平(B1无磷,B2低磷,B3高磷,B4全磷),分析盐胁迫与供磷水平对3个柳枝稷品种苗期光合指标及总生物量的影响规律,并进一步探究3个柳枝稷品种光合特性与总生物量之间的关系。结果表明,在相同盐处理下,3个柳枝稷品种苗期的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素含量及总生物量均随着磷水平的增加而增加,其中,在非盐胁迫和盐胁迫下八倍体Alamo,全磷处理较无磷处理分别提高21.84%、42.86%、21.98%、17.45%、246.52%和14.63%、16.67%、71.10%、115.45%、91.00%;Alamo分别提高15.89%、28.57%、37.62%、95.16%、115.32%和15.28%、100.00%、37.20%、188.33%、113.97%;Pathfinder分别提高18.33%、75.00%、42.60%、86.87%、145.85%和23.35%、100.00%、50.35%、108.20%、405.88%。在相同盐处理下,3个柳枝稷品种苗期的胞间CO2浓度随着磷水平的增加而降低,其中,在盐胁迫下全磷处理较无磷处理分别降低49.68%、40.41%、40.21%;在非盐胁迫下全磷处理较无磷处理分别降低50.12%、68.07%、63.11%。八倍体Alamo总生物量的增加与蒸腾速率、气孔导度、净光合速率呈正相关;Alamo总生物量与叶绿素含量呈正相关;八倍体Alamo和Alamo的总生物量增加均与胞间CO2浓度呈负相关。综合分析表明,八倍体Alamo的适应性较好,更适宜在盐胁迫与低磷胁迫环境下种植。
中图分类号:
麻仲花, 陈娟, 吴娜, 满本菊, 王晓港, 者永清, 刘吉利. 盐胁迫与供磷水平对柳枝稷苗期光合特性与总生物量的影响[J]. 中国农业科技导报, 2023, 25(6): 190-200.
Zhonghua MA, Juan CHEN, Na WU, Benju MAN, Xiaogang WANG, Yongqing ZHE, Jili LIU. Effects of Salt Stress and Phosphorus Supply on Photosynthetic Characteristics and Total Biomass of Switchgrass at Seedling Stage[J]. Journal of Agricultural Science and Technology, 2023, 25(6): 190-200.
品种Variety | 生态类型Ecotype | 染色体倍数Ploidy | 来源Origin |
---|---|---|---|
Alamo | 低地Lowland | 四倍体Tetraploid | 德克萨斯州南部28° N Southern Texas 28° N |
八倍体Alamo Octoploid Alamo | 低地Lowland | 八倍体Octoploid | Alamo (秋水仙素人工加倍) Alamo (Artificial doubling of colchicine) |
Pathfinder | 高地Upland | 八倍体Octoploid | 堪萨斯州40° N Kansas 40° N |
表1 柳枝稷材料生态类型、染色体倍性及来源
Table 1 Ecological type and chromosome doubling and origin of switchgrass material
品种Variety | 生态类型Ecotype | 染色体倍数Ploidy | 来源Origin |
---|---|---|---|
Alamo | 低地Lowland | 四倍体Tetraploid | 德克萨斯州南部28° N Southern Texas 28° N |
八倍体Alamo Octoploid Alamo | 低地Lowland | 八倍体Octoploid | Alamo (秋水仙素人工加倍) Alamo (Artificial doubling of colchicine) |
Pathfinder | 高地Upland | 八倍体Octoploid | 堪萨斯州40° N Kansas 40° N |
成分Component | 含量Content/(mol·L-1) | 加入量Volume/mL | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
母液Mother liquor | 溶液Solution | B1 | B2 | B3 | B4 | |
Ca(NO3)2·4H2O | 5.000 0 | 5.000 0 | 1.000 0 | 1.000 0 | 1.000 0 | 1.000 0 |
KNO3 | 2.500 0 | 5.000 0 | 2.000 0 | 2.000 0 | 2.000 0 | 2.000 0 |
MgSO4·7H2O | 2.500 0 | 2.500 0 | 1.000 0 | 1.000 0 | 1.000 0 | 1.000 0 |
KH2PO4 | 1.000 0 | 2.000 0 | 0.005 0 | 0.200 0 | 2.000 0 | |
NaH2PO4 | 2.000 0 | |||||
NaNO3 | 5.000 0 | |||||
MgCl2 | 2.500 0 | |||||
NaSO4 | 2.500 0 | |||||
CaCl2 | 5.000 0 | |||||
KCL | 2.500 0 | 5.000 0 | 0.800 0 | 0.798 0 | 0.720 0 | |
EDTA-FeNa | 0.200 0 | 0.020 0 | 0.100 0 | 0.100 0 | 0.100 0 | 0.100 0 |
MnSO4·H2O | 0.672 2 | 0.006 7 | 0.100 0 | 0.100 0 | 0.100 0 | 0.100 0 |
CuSO4·5H2O | 0.003 2 | 0.000 3 | 0.100 0 | 0.100 0 | 0.100 0 | 0.100 0 |
表2 不同磷水平的Hoagland营养液配置
Table 2 Hoagland nutrient solution configuration table with different phosphorus levels
成分Component | 含量Content/(mol·L-1) | 加入量Volume/mL | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
母液Mother liquor | 溶液Solution | B1 | B2 | B3 | B4 | |
Ca(NO3)2·4H2O | 5.000 0 | 5.000 0 | 1.000 0 | 1.000 0 | 1.000 0 | 1.000 0 |
KNO3 | 2.500 0 | 5.000 0 | 2.000 0 | 2.000 0 | 2.000 0 | 2.000 0 |
MgSO4·7H2O | 2.500 0 | 2.500 0 | 1.000 0 | 1.000 0 | 1.000 0 | 1.000 0 |
KH2PO4 | 1.000 0 | 2.000 0 | 0.005 0 | 0.200 0 | 2.000 0 | |
NaH2PO4 | 2.000 0 | |||||
NaNO3 | 5.000 0 | |||||
MgCl2 | 2.500 0 | |||||
NaSO4 | 2.500 0 | |||||
CaCl2 | 5.000 0 | |||||
KCL | 2.500 0 | 5.000 0 | 0.800 0 | 0.798 0 | 0.720 0 | |
EDTA-FeNa | 0.200 0 | 0.020 0 | 0.100 0 | 0.100 0 | 0.100 0 | 0.100 0 |
MnSO4·H2O | 0.672 2 | 0.006 7 | 0.100 0 | 0.100 0 | 0.100 0 | 0.100 0 |
CuSO4·5H2O | 0.003 2 | 0.000 3 | 0.100 0 | 0.100 0 | 0.100 0 | 0.100 0 |
图1 不同盐胁迫与供磷水平下3个柳枝稷品种的叶绿素含量注: 不同小写字母表示同一品种相同盐处理下不同供磷水平间在P<0.05水平差异显著。
Fig. 1 Chlorophyll content of 3 switchgrass varieties under different salt stress and phosphorus supplyNote: Different lowercase letters indicate significant differences between different phosphorus levels of same variety under same salt treatment at P<0.05 level.
处理Treatment | 八倍体Alamo Octoploid Alamo | Alamo | Pathfinder |
---|---|---|---|
FA | 0.127 3 | 0.026 6* | 0.003 0* |
FB | 0.175 0 | 0.055 5 | 0.009 0* |
FA×B | 0.000 4* | 0.003 2* | 0.899 8 |
表3 叶绿素含量方差分析
Table 3 Analysis of variance of chlorophyll content
处理Treatment | 八倍体Alamo Octoploid Alamo | Alamo | Pathfinder |
---|---|---|---|
FA | 0.127 3 | 0.026 6* | 0.003 0* |
FB | 0.175 0 | 0.055 5 | 0.009 0* |
FA×B | 0.000 4* | 0.003 2* | 0.899 8 |
图2 不同盐胁迫与供磷水平下3个柳枝稷品种的净光合速率注: 不同小写字母表示同一品种在相同盐处理下不同供磷处理间在P<0.05水平差异显著。
Fig. 2 Pn of 3 switchgrass varieties under different salt stress and phosphorus supply levelsNote: Different lowercase letters indicate significant differences between different phosphorus levels of same variety under same salt treatment at P<0.05 level.
处理Treatment | 八倍体Alamo Octoploid Alamo | Alamo | Pathfinder |
---|---|---|---|
FA | 0.018 7* | 0.001 2* | 0.000 2* |
FB | 0.092 6 | 0.012 3* | 0.002 0* |
FA×B | 0.058 4 | 0.843 4 | 0.963 6 |
表4 净光合速率方差分析
Table 4 Analysis of variance of Pn
处理Treatment | 八倍体Alamo Octoploid Alamo | Alamo | Pathfinder |
---|---|---|---|
FA | 0.018 7* | 0.001 2* | 0.000 2* |
FB | 0.092 6 | 0.012 3* | 0.002 0* |
FA×B | 0.058 4 | 0.843 4 | 0.963 6 |
图3 不同盐胁迫与供磷水平下3个柳枝稷品种的气孔导度注: 不同小写字母表示同一品种在相同盐处理下不同供磷处理间在P<0.05水平差异显著。
Fig. 3 Gs of 3 switchgrass varieties under different salt stress and phosphorus supply levelsNote: Different lowercase letters indicate significant differences between different phosphorus levels of same variety under same salt treatment at P<0.05 level.
处理Treatment | 八倍体Alamo Octoploid Alamo | Alamo | Pathfinder |
---|---|---|---|
FA | 0.009 6* | 0.000 4* | 0.000 8* |
FB | 0.071 3 | 0.053 4 | 0.017 5* |
FA×B | 0.182 6 | 0.024 5* | 0.440 0 |
表5 气孔导度方差分析
Table 5 Analysis of variance of Gs
处理Treatment | 八倍体Alamo Octoploid Alamo | Alamo | Pathfinder |
---|---|---|---|
FA | 0.009 6* | 0.000 4* | 0.000 8* |
FB | 0.071 3 | 0.053 4 | 0.017 5* |
FA×B | 0.182 6 | 0.024 5* | 0.440 0 |
图4 不同盐胁迫与供磷水平下3个柳枝稷品种的胞间CO2浓度注: 不同小写字母表示同一品种在相同盐处理下不同供磷处理间在P<0.05水平差异显著。
Fig. 4 Ci of 3 switchgrass varieties under different salt stress and phosphorus supply levelNote: Different lowercase letters indicate significant differences between different phosphorus levels of same variety under same salt treatment at P<0.05 level.
处理Treatment | 八倍体Alamo Octoploid Alamo | Alamo | Pathfinder |
---|---|---|---|
FA | 0.004 7* | 0.002 8* | 0.001 6* |
FB | 0.237 0 | 0.175 1 | 0.025 9* |
FA×B | 0.002 6* | 0.000 0* | 0.007 9* |
表6 胞间CO2浓度方差分析
Table 6 Analysis of variance of Ci
处理Treatment | 八倍体Alamo Octoploid Alamo | Alamo | Pathfinder |
---|---|---|---|
FA | 0.004 7* | 0.002 8* | 0.001 6* |
FB | 0.237 0 | 0.175 1 | 0.025 9* |
FA×B | 0.002 6* | 0.000 0* | 0.007 9* |
图5 不同盐胁迫与供磷水平下3个柳枝稷品种的蒸腾速率注: 不同小写字母表示同一品种在相同盐处理下不同供磷处理间在P<0.05水平差异显著。
Fig. 5 Tr of 3 switchgrass varieties under different salt stress and phosphorus supply levelNote: Different lowercase letters indicate significant differences between different phosphorus levels of same variety under same salt treatment at P<0.05 level.
处理Treatment | 八倍体Alamo Octoploid Alamo | Alamo | Pathfinder |
---|---|---|---|
FA | 0.000 3* | 0.000 7* | 0.000 7* |
FB | 0.016 9* | 0.135 6 | 0.026 4* |
FA×B | 0.577 1 | 0.009 9* | 0.039 9* |
表7 蒸腾速率方差分析
Table 7 Analysis of variance of Tr
处理Treatment | 八倍体Alamo Octoploid Alamo | Alamo | Pathfinder |
---|---|---|---|
FA | 0.000 3* | 0.000 7* | 0.000 7* |
FB | 0.016 9* | 0.135 6 | 0.026 4* |
FA×B | 0.577 1 | 0.009 9* | 0.039 9* |
图6 盐胁迫与供磷水平下3个柳枝稷品种的总生物量注: 不同小写字母表示同一品种在相同盐处理下不同供磷处理间在P<0.05水平差异显著。
Fig. 6 Biomass of 3 switchgrass varieties under different salt stress and phosphorus supply levelsNote: Different lowercase letters indicate significant differences between different phosphorus levels of same variety under same salt treatment at P<0.05 level.
处理Treatment | 八倍体Alamo Octoploid Alamo | Alamo | Pathfinder |
---|---|---|---|
FA | 0.027 8* | 0.006 3* | 0.012 3* |
FB | 0.311 3 | 0.130 6 | 0.123 9 |
FA×B | 0.000 1* | 0.000 0* | 0.000 0* |
表8 总生物量方差分析
Table 8 Analysis of variance of total biomass
处理Treatment | 八倍体Alamo Octoploid Alamo | Alamo | Pathfinder |
---|---|---|---|
FA | 0.027 8* | 0.006 3* | 0.012 3* |
FB | 0.311 3 | 0.130 6 | 0.123 9 |
FA×B | 0.000 1* | 0.000 0* | 0.000 0* |
品种Variety | 指标Index | 总生物量 Total biomass | 叶绿素含量 Chlorophyll content | 蒸腾速率Tr | 胞间CO2浓度Ci | 气孔导度Gs |
---|---|---|---|---|---|---|
八倍体Alamo Octoploid Alamo | 叶绿素含量Chlorophyll content | 0.61 | ||||
蒸腾速率Tr | 0.88** | 0.70 | ||||
胞间CO2浓度Ci | -0.83* | -0.75* | -0.98 | |||
气孔导度Gs | 0.85** | 0.81* | 0.94 | -0.93 | ||
净光合速率Pn | 0.89** | 0.73* | 0.89** | -0.83* | 0.90** | |
Alamo | 叶绿素含量Chlorophyll content | 0.86** | ||||
蒸腾速率Tr | 0.96 | 0.76* | ||||
胞间CO2浓度Ci | -0.92** | -0.83* | -0.95** | |||
气孔导度Gs | 0.95 | 0.81* | 0.98** | -0.99 | ||
净光合速率Pn | 0.94 | 0.90** | 0.90** | -0.91** | 0.93** | |
Pathfinder | 叶绿素含量Chlorophyll content | 0.94 | ||||
蒸腾速率Tr | 0.97 | 0.92** | ||||
胞间CO2浓度Ci | -0.93 | -0.92** | -0.97 | |||
气孔导度Gs | 0.97 | 0.96 | 0.98 | -0.97 | ||
净光合速率Pn | 0.96 | 0.97 | 0.98 | -0.98 | 0.99 |
表9 3个柳枝稷品种苗期总生物量与光合特性的相关性分析
Table 9 Correlation analysis of total biomass and photosynthetic characteristics of 3 switchgrass varieties at different seedling stage
品种Variety | 指标Index | 总生物量 Total biomass | 叶绿素含量 Chlorophyll content | 蒸腾速率Tr | 胞间CO2浓度Ci | 气孔导度Gs |
---|---|---|---|---|---|---|
八倍体Alamo Octoploid Alamo | 叶绿素含量Chlorophyll content | 0.61 | ||||
蒸腾速率Tr | 0.88** | 0.70 | ||||
胞间CO2浓度Ci | -0.83* | -0.75* | -0.98 | |||
气孔导度Gs | 0.85** | 0.81* | 0.94 | -0.93 | ||
净光合速率Pn | 0.89** | 0.73* | 0.89** | -0.83* | 0.90** | |
Alamo | 叶绿素含量Chlorophyll content | 0.86** | ||||
蒸腾速率Tr | 0.96 | 0.76* | ||||
胞间CO2浓度Ci | -0.92** | -0.83* | -0.95** | |||
气孔导度Gs | 0.95 | 0.81* | 0.98** | -0.99 | ||
净光合速率Pn | 0.94 | 0.90** | 0.90** | -0.91** | 0.93** | |
Pathfinder | 叶绿素含量Chlorophyll content | 0.94 | ||||
蒸腾速率Tr | 0.97 | 0.92** | ||||
胞间CO2浓度Ci | -0.93 | -0.92** | -0.97 | |||
气孔导度Gs | 0.97 | 0.96 | 0.98 | -0.97 | ||
净光合速率Pn | 0.96 | 0.97 | 0.98 | -0.98 | 0.99 |
品种Variety | 总生物量 Total biomass | 叶绿素含量 Chlorophyll content | 蒸腾速率 Tr | 胞间CO2浓 度Ci | 气孔导度Gs | 净光合速率Pn | 均值 Mean | 排序 Ranking |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
八倍体Alamo Octoploid Alamo | 0.36 | 0.57 | 0.40 | 0.49 | 0.76 | 0.40 | 0.50 | 1 |
Alamo | 0.43 | 0.57 | 0.40 | 0.45 | 0.52 | 0.44 | 0.47 | 2 |
Pathfinder | 0.39 | 0.40 | 0.47 | 0.44 | 0.47 | 0.49 | 0.44 | 3 |
表10 3个柳枝稷品种苗期光合特性及总生物量的隶属函数值
Table 10 Membership function values ??of photosynthetic characteristics and total biomass of 3 switchgrass varieties at seedling stage
品种Variety | 总生物量 Total biomass | 叶绿素含量 Chlorophyll content | 蒸腾速率 Tr | 胞间CO2浓 度Ci | 气孔导度Gs | 净光合速率Pn | 均值 Mean | 排序 Ranking |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
八倍体Alamo Octoploid Alamo | 0.36 | 0.57 | 0.40 | 0.49 | 0.76 | 0.40 | 0.50 | 1 |
Alamo | 0.43 | 0.57 | 0.40 | 0.45 | 0.52 | 0.44 | 0.47 | 2 |
Pathfinder | 0.39 | 0.40 | 0.47 | 0.44 | 0.47 | 0.49 | 0.44 | 3 |
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