复种连作对太子参光合作用的影响
来源： http://www.grainyq.com/ 类别：实用技术 更新时间：2013-02-19 阅读次
【本资讯由中国粮油仪器网提供】 在福建“柘参”产区主要通过水稻与太子参轮作来缓解这一严重问题，但长期采用这种轮作模式也就成为所谓的复种连作，仍会导致太子参产量明显降低。而且受柘荣山区地理条件的限制，稻参轮作也不能大面积实施，更不能满足当前太子参日益增高的需求量，太子参连作障碍依然是限制太子参产业发展的瓶颈问题，严重影响着柘荣太子参的产业化和可持续发展。本研究旨在比较太子参产量和品质的形成过程中连作栽培和稻参轮作的影响，为解决太子参连作障碍提供参考，为建立高产优质太子参栽培技术体系提供理论依据。
以柘参2号品种为材料，2008年7月在福建柘荣太子参规范化栽培生产基地，采收太子参后于同一地块上设计试验组和对照组，小区试验，小区面积各为250m2，重复3次。参照林光美等方法，种太子参施农家肥和复合肥，整地后做畦起垄，垄长10m，宽80cm，垄高25cm，在垄上开沟，深约12cm。条播太子参，行距15cm，株距4cm，下种量为150kghm–2。
试验组为“太子参-休闲-太子参”连作栽培模式，采收太子参后于夏秋季休闲(2008年8月至11月)，再于2008年11月22日栽培太子参；对照组为“太子参-水稻-太子参”轮作栽培模式，采收太子参后于夏秋季栽培水稻，后于2008年11月22日栽培太子参。经正常田间管理，于2009年2月22日出苗后测定光合生理指标。于2009年7月3日采收连作和轮作太子参，测定产量和品质指标。选择晴朗无云天气10：00~12：00，用光合有效辐射记录仪测定太子参倒二叶叶片中部的光合作用特征指标，采用内置光源，设定光强为800mmolm–2s–1测定。同期采用SPAD-502测定仪测定连作与轮作太子参倒二叶的叶绿素含量。取连作与轮作太子参倒二叶叶片中部，暗适应20min后，参照彭爱红等的方法，以人参皂苷Rb1为标准溶液，在紫外分光光度计上测定560nm的吸光度。配制葡萄糖标准液，通过蒽酮显色反应绘制标准曲线。将采集的太子参样品按上述实验方法处理后，沸水蒸馏提取太子参多糖，经蒽酮显色反应后测定吸光度，按回归方程计算样品中多糖含量。在采收期(2009年6月20日)采集轮作和连作太子参，应用石蜡包埋切片法制备太子参根部和叶片超薄切片，经固定、脱水、包埋、脱蜡后，以1%番红和二甲苯染色，在CFX-908显微镜数码新视窗组合CX21型普通光学显微镜显微摄像系统中观察两组太子参根部和叶片显微结构的差异，所选放大倍数为40(物镜)×10(目镜)。与稻参轮作相比，连作太子参叶片叶绿素相对含量(SPAD)显著降低，差异极显著(P<0.01)，叶片净光合速率(Pn)也显著(P<0.05)降低。连作太子参叶绿素荧光动力学参数中的最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、Kautsky效应最大荧光(Fp)、稳态非光化学猝灭系数(NPQ_Lss)等指标也相应降低，呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异。其余叶绿素荧光动力学指标如初始荧光(Fo)、最大量子产额(QY_max)、稳态连续荧光产额(Ft_Lss)、稳态最小荧光(Fo_Lss)、稳态最大荧光(Fm_Lss)，稳态光化学猝灭(qP_Lss)、稳态光系统II量子产额(QY_Lss)在重茬太子参叶片中比轮作的均有所降低。说明太子参连作的自毒作用导致光合作用系统破坏，这是太子参连作导致最终产量和品质下降的生理原因。
植物光合作用是生态系统物质循环和能量流动的基础，也是生物固碳的最主要方式，反应了植物适应和改善环境的能力，是植物生理学、生理生态学中研究的热点问题。张重义等研究认为气孔关闭和叶绿素含量的下降是最初引起重茬地黄叶片光合速率降低的重要原因，而随着重茬植株逆境胁迫时间的延长，叶肉细胞的超微结构开始受到损伤，这加剧了中后期重茬作物光合速率的降低。吴凤芝等通过外源添加实验发现，苯丙烯酸对黄瓜幼苗的叶绿体、线粒体等细胞的超微结构具有明显的破坏作用，从而影响Chl的合成，降低植株光合能力。本研究发现连作太子参叶绿素初始荧光(Fo)与稻参轮作条件下的差异不显著，即其光系统II反应中心处于完全开放时的荧光产量差异不显著；但进一步分析发现轮作太子参与连作太子参光化学猝灭系数(qP)即其PSII天线色素吸收的光能用于光化学电子传递的份额基本相同，但轮作太子参非光化学猝灭系数(NPQ)即PSII天线色素吸收的光能以热的形式耗散掉的部分却高于连作太子参。由此推测，连作导致太子参光合作用系统紊乱，特别是破坏了光合系统中的保护机制，使PSII天线色素吸收的却不能用于光合的热量在叶部累积，进而对太子参造成伤害。
人参皂苷Rb1和多糖被用作太子参品质评价的重要指标。许茜等研究认为，采用超声法提取的总皂苷得率明显高于用索氏提取法及水煮煎法的。秦民坚等报道人工栽培太子参多糖含量均高于野生太子参。本研究采用超声提取研究结果显示，轮作太子参人参皂苷Rb1含量明显高于连作太子参。而后采用蒽酮比色法测定太子参多糖含量也发现，太子参连作会导致其品质急剧下降。这也与人参、西洋参、三七、地黄等其他药用植物连作障碍研究结果一致，即连作导致药用植物产量和品质下降。进一步对太子参田间产量性状研究认为，太子参分根数减少和根重降低是太子参产量下降的主要因素之一。连作条件下，太子参叶片和根部细胞密度下降。这可能与光合生理所显示结果相一致，这也可能是连作所导致太子参早衰死亡在细胞水平的一种表现形式。另外，叶片细胞发育畸形或叶片失绿也必然导致太子参光合效率降低，降低太子参对物质和能量的同化效率，最终导致太子参产量和品质下降。
连作导致太子参产量和药用成分(太子参多糖和人参皂苷)明显下降。连作破坏了太子参光合系统中的保护机制，使非光化学猝灭系数(NPQ)显著降低，造成PSII天线色素吸收的热量既不能用于光合也不能被耗散掉，而在叶部累积引起光合作用紊乱，还进一步引起叶部和根部细胞密度下降，及叶部形态和内部结构呈现畸形，最终导致太子参光合速率下降。分根数减少和根重降低成为太子参减产的主要因素之一。
以柘参2号品种为材料，2008年7月在福建柘荣太子参规范化栽培生产基地，采收太子参后于同一地块上设计试验组和对照组，小区试验，小区面积各为250m2，重复3次。参照林光美等方法，种太子参施农家肥和复合肥，整地后做畦起垄，垄长10m，宽80cm，垄高25cm，在垄上开沟，深约12cm。条播太子参，行距15cm，株距4cm，下种量为150kghm–2。
试验组为“太子参-休闲-太子参”连作栽培模式，采收太子参后于夏秋季休闲(2008年8月至11月)，再于2008年11月22日栽培太子参；对照组为“太子参-水稻-太子参”轮作栽培模式，采收太子参后于夏秋季栽培水稻，后于2008年11月22日栽培太子参。经正常田间管理，于2009年2月22日出苗后测定光合生理指标。于2009年7月3日采收连作和轮作太子参，测定产量和品质指标。选择晴朗无云天气10：00~12：00，用光合有效辐射记录仪测定太子参倒二叶叶片中部的光合作用特征指标，采用内置光源，设定光强为800mmolm–2s–1测定。同期采用SPAD-502测定仪测定连作与轮作太子参倒二叶的叶绿素含量。取连作与轮作太子参倒二叶叶片中部，暗适应20min后，参照彭爱红等的方法，以人参皂苷Rb1为标准溶液，在紫外分光光度计上测定560nm的吸光度。配制葡萄糖标准液，通过蒽酮显色反应绘制标准曲线。将采集的太子参样品按上述实验方法处理后，沸水蒸馏提取太子参多糖，经蒽酮显色反应后测定吸光度，按回归方程计算样品中多糖含量。在采收期(2009年6月20日)采集轮作和连作太子参，应用石蜡包埋切片法制备太子参根部和叶片超薄切片，经固定、脱水、包埋、脱蜡后，以1%番红和二甲苯染色，在CFX-908显微镜数码新视窗组合CX21型普通光学显微镜显微摄像系统中观察两组太子参根部和叶片显微结构的差异，所选放大倍数为40(物镜)×10(目镜)。与稻参轮作相比，连作太子参叶片叶绿素相对含量(SPAD)显著降低，差异极显著(P<0.01)，叶片净光合速率(Pn)也显著(P<0.05)降低。连作太子参叶绿素荧光动力学参数中的最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、Kautsky效应最大荧光(Fp)、稳态非光化学猝灭系数(NPQ_Lss)等指标也相应降低，呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异。其余叶绿素荧光动力学指标如初始荧光(Fo)、最大量子产额(QY_max)、稳态连续荧光产额(Ft_Lss)、稳态最小荧光(Fo_Lss)、稳态最大荧光(Fm_Lss)，稳态光化学猝灭(qP_Lss)、稳态光系统II量子产额(QY_Lss)在重茬太子参叶片中比轮作的均有所降低。说明太子参连作的自毒作用导致光合作用系统破坏，这是太子参连作导致最终产量和品质下降的生理原因。
植物光合作用是生态系统物质循环和能量流动的基础，也是生物固碳的最主要方式，反应了植物适应和改善环境的能力，是植物生理学、生理生态学中研究的热点问题。张重义等研究认为气孔关闭和叶绿素含量的下降是最初引起重茬地黄叶片光合速率降低的重要原因，而随着重茬植株逆境胁迫时间的延长，叶肉细胞的超微结构开始受到损伤，这加剧了中后期重茬作物光合速率的降低。吴凤芝等通过外源添加实验发现，苯丙烯酸对黄瓜幼苗的叶绿体、线粒体等细胞的超微结构具有明显的破坏作用，从而影响Chl的合成，降低植株光合能力。本研究发现连作太子参叶绿素初始荧光(Fo)与稻参轮作条件下的差异不显著，即其光系统II反应中心处于完全开放时的荧光产量差异不显著；但进一步分析发现轮作太子参与连作太子参光化学猝灭系数(qP)即其PSII天线色素吸收的光能用于光化学电子传递的份额基本相同，但轮作太子参非光化学猝灭系数(NPQ)即PSII天线色素吸收的光能以热的形式耗散掉的部分却高于连作太子参。由此推测，连作导致太子参光合作用系统紊乱，特别是破坏了光合系统中的保护机制，使PSII天线色素吸收的却不能用于光合的热量在叶部累积，进而对太子参造成伤害。
人参皂苷Rb1和多糖被用作太子参品质评价的重要指标。许茜等研究认为，采用超声法提取的总皂苷得率明显高于用索氏提取法及水煮煎法的。秦民坚等报道人工栽培太子参多糖含量均高于野生太子参。本研究采用超声提取研究结果显示，轮作太子参人参皂苷Rb1含量明显高于连作太子参。而后采用蒽酮比色法测定太子参多糖含量也发现，太子参连作会导致其品质急剧下降。这也与人参、西洋参、三七、地黄等其他药用植物连作障碍研究结果一致，即连作导致药用植物产量和品质下降。进一步对太子参田间产量性状研究认为，太子参分根数减少和根重降低是太子参产量下降的主要因素之一。连作条件下，太子参叶片和根部细胞密度下降。这可能与光合生理所显示结果相一致，这也可能是连作所导致太子参早衰死亡在细胞水平的一种表现形式。另外，叶片细胞发育畸形或叶片失绿也必然导致太子参光合效率降低，降低太子参对物质和能量的同化效率，最终导致太子参产量和品质下降。
连作导致太子参产量和药用成分(太子参多糖和人参皂苷)明显下降。连作破坏了太子参光合系统中的保护机制，使非光化学猝灭系数(NPQ)显著降低，造成PSII天线色素吸收的热量既不能用于光合也不能被耗散掉，而在叶部累积引起光合作用紊乱，还进一步引起叶部和根部细胞密度下降，及叶部形态和内部结构呈现畸形，最终导致太子参光合速率下降。分根数减少和根重降低成为太子参减产的主要因素之一。
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