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辣椒(CapsicumannuumL.)是我国冬春季设施栽培的重要果菜,而弱光是目前影响设施生产的逆境因素之一。本论文以不同基因型辣(甜)椒为试材,研究了弱光逆境下,辣(甜)椒生长、形态、叶片解剖结构、气孔特征、光合特性等对弱光的响应性变化,以及基因型、叶片发育时期等内因和温度状况、水分状况等外因对辣(甜)椒弱光适应性的影响,并初步探讨辣(甜)椒的耐弱光机理。结果表明:
弱光逆境下辣(甜)椒幼苗叶片数、根冠比、全株干样质量及壮苗指数下降,比叶面积和叶片含水量增加。弱光显著抑制辣(甜)椒生物产量与经济产量的形成,使植株同化产物向茎叶的分配比例增加,向果实的分配比例减少。辣椒(果实味辣)在弱光下具有较高的相对壮苗指数、相对单株产量和相对坐果率,耐弱光性普遍强于甜椒(果实味甜)。弱光下辣(甜)椒幼苗叶片变薄,栅栏组织/海绵组织比值增加。叶绿体基粒数增多,基粒厚度和基粒片层增加,叶绿体内淀粉粒增大、增多。弱光使甜椒叶片下表皮气孔密度(展叶14d以后)、气孔指数、单位叶气孔数和气孔导度减小,同时气孔横轴相对增加,气孔变大,气孔与表皮平齐或略显外突,保卫细胞角质层出现明显的环状褶皱。
弱光下植株狰光合速率(Pn)、暗呼吸速率(Rd)、夜间呼吸速率(Rn)、光呼吸速率(Rp)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、CO2补偿点(CCP)、CO2饱和点(CSP)、羧化效率(CE)、RuBP最大再生速率及Rubisco羧化活性下降,表观量子效率(AQY)上升。弱光胁迫后植株的光合启动时间延长,并且甜椒较辣椒的光合诱导期后延。弱光处理使辣(甜)椒PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光合电子传递速率(ETR)下降,激发能向光化学反应分配的比例减少,热耗散增加,而对PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)无显著影响。弱光下辣(甜)椒光合作用的限制因素是非气孔因素,弱光对植株碳同化的抑制导致了对PSⅡ电子传递的反馈抑制。
弱光逆境下甜椒叶片寿命延长,叶片发育过程中叶面积、叶绿素含量、光合速率(Pn)、光合量子效率(Φi)和羧化效率(CE)的最大值出现时间后延,但光合功能持续期相对延长。叶片初展时已具有较高的PSⅡ光化学效率(包括Fv/Fm和ΦPSⅡ),此阶段气孔与非气孔因素同时影响叶片的光合速率;叶片发育后期碳同化能力的降低是其光合功能衰退的主要原因。弱光下叶片发育前期以天线耗散为主要耗散途径,叶片发育中后期则反应中心能量耗散显著增加。
偏低温(15℃/8℃)弱光(100μmol·m-2·s-1)处理导致甜椒净光合速率(Pn)、PSⅡ光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)下降,PSⅡ光化学反应中心能量分配显著减少,天线耗散,尤其是反应中心能量耗散明显增加。低温弱光胁迫解除后,植株光合速率的恢复明显滞后于PSⅡ光化学效率的恢复。
轻度和中度水分胁迫下,辣(甜)椒幼苗气孔限制因素是引起叶片光合速率下降的主要因素,而严重的水分胁迫使光合速率大幅度降低则受非气孔因素的限制。弱光下生长的叶片在轻度和中度水分胁迫时,光合速率随叶片含水量(RLWC)减小而下降的趋势相对缓慢,光合速率对水分的变化不敏感。弱光胁迫下辣(甜)椒叶片水势较高,水合补偿点有减小的趋势。