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白及(Bletilla striata)作为我国传统药用植物,在医药领域和化工领域都有广泛的应用。为探究不同光照强度下白及的光合与生理响应机制,本研究通过遮阴网设置3个梯度的光照强度(50%、70%、90%遮阴率),以全光照为对照(CK),在白及生长期的5~9月,对大田白及的形态结构、叶片结构、光合特性、生理指标的动态变化进行研究,主要结果如下:(1)形态结构:不同光照强度对白及叶片数量没有显著影响;与CK相比,50%、70%和90%遮阴处理增加了白及的株高、叶长、叶宽和叶面积,其中50%处理下白及株高、叶长、叶面积的增长最突出。(2)叶片结构:气孔密度随着光照强度的降低而逐渐降低;气孔长、气孔宽、气孔面积呈现出CK>90%>50>70%的规律。叶片横切结果显示,不同光照强度对白及叶片上下表皮角质层厚度、上表皮厚度没有显著影响;50%和70%处理提高了白及的叶片厚度、叶肉厚度、下表皮厚度,并降低了相邻维管束距离;90%处理降低了叶片厚度和叶肉厚度,增加了相邻维管束距离。叶绿体超微结构结果显示,50%处理增加了叶绿体中基粒的数量和类囊体垛叠程度;70%处理同样增加了基粒数量,但同时增加了嗜锇颗粒数量;90%处理降低了基粒数量和基粒类囊体垛叠程度,不利于叶绿体发育。(3)光合特性:光合日变化结果显示,CK处理下白及叶片净光合速率(Pn)日变化呈“双峰”曲线,遮阴缓解了白及叶片在强光下的“午休”现象,50%和70%处理整体上提高了白及的Pn和气孔导度(Gs)日变化平均值;90%处理提高了胞间CO2浓度(Ci),但降低了Pn。CK强光环境对白及产生了光抑制,降低了叶片Pn、Ci和Gs日变化平均值。相关性分析结果显示,光合有效辐射(PAR)与Pn在3个遮阴处理中呈正相关,Pn与Ci在大部分月份呈负相关,Pn与Gs在5~8月呈正相关,Gs与蒸腾速率(E)呈正相关。光响应参数:5~6月,50%和70%处理下白及叶片最大净光合速率(Pnmax)、表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)维持在较高水平,光补偿点(LCP)维持在较低水平。7~9月,CK和50%处理下白及具有较高水平的Pnmax和LSP。叶绿素荧光参数:遮阴处理提高了白及叶片Fv/Fm;q P和ETR随光照强度的降低而逐渐降低,CK处理q N偏高,3个遮阴处理q N没有太大差异。叶绿素含量:5~8月遮阴处理明显提高了白及叶片Chl a、Chl b、Chl a+b的含量,同时降低了Chl a/b;9月,90%条件下Chl a、Chl b、Chl a+b的含量则明显低于CK处理,弱光处理不利于叶绿素的合成。Rubisco活性:5~6月,白及叶片核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)活性随光照强度的降低而逐渐下降;7月,50%和70%处理Rubisco活性较高;8~9月,CK、50%、70%处理Rubisco活性没有显著差异;与CK相比,90%处理则明显降低了白及叶片Rubisco活性。(4)生理指标:抗氧化酶活性变化规律:5~9月,90%处理下白及叶片SOD活性先升高后降低,其他3个处理SOD活性整体逐渐升高,其中50%处理SOD活性在6~9月更高。5~9月白及叶片CAT整体呈逐渐降低趋势,5~6月,50%和70%处理CAT活性更高;7~8月,50%、70%处理CAT活性与CK没有显著差异;9月,CK和50%处理CAT活性更高。5~8月,50%和70%处理下白及POD活性更高;9月,CK和50%处理POD活性更高。APX活性随时间的变化呈逐渐降低的趋势,CK、50%和70%处理APX活性没有显著差异,90%处理降低了APX活性。光合产物的变化:白及叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量随光照强度的降低整体呈逐渐降低的趋势,表明高光强下白及叶片通过增加渗透物质的含量来调节细胞渗透压。白及叶片淀粉含量在5~9月逐渐升高,9月50%和70%处理淀粉含量最高,有利于白及生产水平的提高;90%处理不利于淀粉合成。综上所述,50%的遮阴条件有利于白及叶片形态和叶绿体的发育,并提高了光合效率、叶绿素含量以及抗氧化系统活性;70%的遮阴条件提高了白及的光合速率,但长期处理不利于量子效率的提高和基粒的发育;90%的遮阴条件则不利于白及光合器官的发育,降低了Rubisco活性和抗氧化酶活性,降低了白及光合能力;全光照下白及产生了光抑制。在白及的露天栽培中,建议在5~8月对白及进行50%的遮阴处理,有利于其生长发育。