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为明确水稻光合性能的生理限制因素和高光效生理机制,本研究对远缘杂交后代光合分离群体(水稻×高粱,水稻×稗草,水稻×野生稻),进行了光合生理参数的测定,采取聚类分组进一步分析不同光合速率水平的植株在光能吸收、传递、气孔调节、抗光氧化和反馈调节等生理特性,通过光合速率与这些生理特性的关系分析,得出以下结论:
1.远缘杂交后代群体按光合可以分成五组利用快速平均分类方法,按组间光合差异显著性原则(P<0.05),将该群体分成五类,即高光合组(Pn>26.3μmol·m-2·S-1)、较高光合组(26.2>Pn>23.1μmol·m-2·S-1)、中光合组(23.0>Pn>20.4μmol·m-2·S-1)、较低光合组(20.2>Pn>17.8μmol·m-2·S-1)和低光合组(17.4>Pn>13.6μmol·m-2·S-1)。其中较高光合组、中光合组占整个群体的比重最大,其次是高光合组和较低光合组,而低光合组占很少的比例。
2.每一光合组按光合特性又可以分成三类F检验结果表明,可以将各光合组分成气孔型、中间型和羧化型。高光合组、较高光合组和中光合组各组中,三种类型间Pn(光合速率)无差异,而其它光合参数均有显著差异(P<0.01);低光合组、较低光合组三种类型间除Pn外,Tr(蒸腾速率)也无差异。
3.各光合组中光合速率的主要限制因子不尽相同相关分析表明,高光合组中,Gs(气孔导度)和Ci(胞间CO2浓度)与Pn呈极显著正相关(P<0.01);较高光合组、中光合组和低光合组中,Gs和Tr与Pn呈显著或极显著正相关(P<0.01);而较低光合组中,Tr和CE(羧化效率)与Pn呈显著或极显著正相关(P<0.01);
4.类型分析中,高光合速率与羧化效率(CE)相关性最高,而低高光合速率与蒸腾速率(Tr)有普遍显著相关性相关分析表明,高光合组三种类型中均是CE与Pn的相关系数最大,其它非高光合组中随光合类型不同,与Pn相关性较大的参数又有所不同,除Gs外,Tr和CE分别或同时不同程度上影响着Pn;在聚类距离7以下,中间型和气孔型都是Pn与Tr聚成一类,Gs与Ci聚成一类。说明不管是那种光合类型,其高光合特性都是与其高蒸腾速率密切相关的。
5.远缘杂交后代具有较强的耐强光和抗光氧化特性a.强光下,远缘杂交高光合后代SHPF6表现出较高的净光合速率(Pn),这种强光下的高光合优势突出表现在Pn与胞间CO2浓度(Ci)有极显著的负相关(r=-0.767,P<0.01),而气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)无论光强大小均高于对照;
b.叶绿素荧光测定表明,光氧化条件下,中花10号F0显著升高(P<0.05),Fv/Fm和Fv/F0均显著降低(P<0.05),而SHPF6各荧光参数在统计上没有表现出较大差异,说明SHPF6具有较强的抗光氧化能力。