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目前对于植物氮营养和光合作用之间影响的研究,相当一部分的研究结果都表明叶片氮含量会随着氮添加而增加,植物的净光合速率也会随之增加,添加过量的氮则会减慢光合速率。但是关于叶片酶活性对氮添加响应机制的研究不足。本试验对大兴安岭兴安落叶松(Larix gmelinii)进行了研究,建立统一立地条件的四个氮(N)水平处理样地,分别设置不施氮为对照处理(CK,0g N m-2a-1)、低氮处理(LN,2.5g N m-2a-1)、中氮处理(MN,5g N m-2a-1)和高氮处理(HN,7.5g N m-2a-1)四个氮水平。选取优势兴安落叶松,测定鲜叶在不同施氮水平下的光合速率(Photosynthetic rate,Pn)、叶绿素(chlorophyll)含量、氮含量、碳(C)含量、核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase,Rubisco)的酶活性、3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)的酶活性、果糖-1,6-二磷酸酶(fructose-1,6-bisphosphate phosphatase,FBPase)的酶活性、乙醇酸氧化酶(glycolate oxidase,GO)的酶活性。分析并阐述氮添加对叶片酶活性的影响,叶片酶活性对光合作用的影响的生理机制,为开展氮-叶片酶活性-光合作用相互作用的生理机制研究奠定实验基础。主要研究结果为:
(1)随着施氮水平的升高,叶片氮含量升高,高氮显著提高了叶片氮含量。
(2)随着施氮水平的升高,叶绿素含量逐渐增加,施氮与叶绿素含量有线性关系,在高氮处理时,显著高于其它处理。
(3)随着施氮水平的升高,光合速率先升后降。光合速率从对照处理逐渐上升至MN处理,在高氮处理时表现为下降趋势。MN处理下的光合速率高于其它处理,高氮处理下的光合速率低于其它处理。
(4)随着施氮水平的升高,GO酶活性逐渐上升,Rubisco、GAPDH、FBPase酶活性均先升后降。Rubisco、GAPDH酶活性逐渐上升,至中氮处理时显著高于其他处理。FBPase酶活性逐渐上升,至低氮处理时显著高于其他处理。高氮处理下的GO酶活性显著高于其它处理。
(5)在对照、低氮、中氮处理时,叶绿素含量、光合速率、Rubisco酶活性,两两之间均呈显著正相关。在对照处理时,Rubisco酶活性还与GAPDH酶活性有显著正相关关系。在低氮处理时,FBPase酶活性分别与叶绿素含量、光合速率、Rubisco酶活性呈显著正相关关系。在中氮处理时,FBPase酶活性分别与叶绿素含量、光合速率、Rubisco酶活性有显著负相关关系。在高氮处理时,光合速率分别与叶绿素含量、Rubisco酶活性有显著正相关关系。GO酶活性与叶绿素含量、光合速率、Rubisco酶活性均有显著负相关关系。
(1)随着施氮水平的升高,叶片氮含量升高,高氮显著提高了叶片氮含量。
(2)随着施氮水平的升高,叶绿素含量逐渐增加,施氮与叶绿素含量有线性关系,在高氮处理时,显著高于其它处理。
(3)随着施氮水平的升高,光合速率先升后降。光合速率从对照处理逐渐上升至MN处理,在高氮处理时表现为下降趋势。MN处理下的光合速率高于其它处理,高氮处理下的光合速率低于其它处理。
(4)随着施氮水平的升高,GO酶活性逐渐上升,Rubisco、GAPDH、FBPase酶活性均先升后降。Rubisco、GAPDH酶活性逐渐上升,至中氮处理时显著高于其他处理。FBPase酶活性逐渐上升,至低氮处理时显著高于其他处理。高氮处理下的GO酶活性显著高于其它处理。
(5)在对照、低氮、中氮处理时,叶绿素含量、光合速率、Rubisco酶活性,两两之间均呈显著正相关。在对照处理时,Rubisco酶活性还与GAPDH酶活性有显著正相关关系。在低氮处理时,FBPase酶活性分别与叶绿素含量、光合速率、Rubisco酶活性呈显著正相关关系。在中氮处理时,FBPase酶活性分别与叶绿素含量、光合速率、Rubisco酶活性有显著负相关关系。在高氮处理时,光合速率分别与叶绿素含量、Rubisco酶活性有显著正相关关系。GO酶活性与叶绿素含量、光合速率、Rubisco酶活性均有显著负相关关系。