（森林培育专业论文）红叶酢浆草的组织培养技术及光合特性的研究.pdf

摘要 红叶酢浆草叶片优美，是种优良的地被植物。它管理粗放，耐病虫害， 在园林中广泛应用。目前采用传统的鳞茎繁殖方法，难以满足市场的需求，价格 一直居高不下，极大地影响了该种植物的推广、应用。本文从红叶酢浆草的物候、 光合特性、组织培养几方面进行研究，以便更全面深入地了解红叶酢浆草这种观 赏植物的特性，最适宜的生长条件，为红叶酢浆草在园林中的配植应用提供理论 指导；掌握红叶酢浆草的组织培养技术，提高红叶酢浆革的繁殖率，为实现工厂 化生产创造条件。 本实验实验地在合肥市实验结果如下： 1 红时酢浆草的生长期是3 月1 2 月，花期4 月1 1 月，温度低于5 c 或 有严重的霜降时，地上部分死亡。红叶酢浆草是阳性植物，但出苗时忌阳光直射， 喜温暖潮湿环境。在粘土壤中，红叶酢浆草的栽种深度不宜超过2 0 c m ，可以适 度修剪。 2 组培采用器官发生途径，最佳的外植体材料是叶柄，最佳的消毒方法是： 外植体材料一自来水冲洗干净一7 0 酒精消毒l o 秒一0 1 升汞消毒5 分钟一无菌 水冲洗6 次一接种。基本培养基是m s ，细胞分裂素b a 和细胞生长素n a a 是诱导 增殖生根的主导因素。单因子、双因子和三因子实验结果表明，加入三种激素对 诱导形成组培苗有利，具体为：对于诱导最好的培养基是m s + 2 、 4 - d o 6 m g l + n a a o 4 m g l + b a i o m g l + 蔗糖2 5 9 l + 琼脂粉7 9 l ；对于试管苗继 代增殖最好的培养基是m s + 2 、4 - d o 2 m g l + n a a o 4 m g l + b h l 5 m g l + 蔗糖2 5 9 几+ 琼脂粉7 9 l ：对于诱导生根最好的培养基是m s + 2 、 4 一d o 2 m g l + n a a o 4 m g l + b a l o m g l + 蔗糖2 5 9 l + 琼脂粉7 9 l ；诱导产生鳞茎最 好的激素组合是m s + 2 、4 - d o 2 m g l + n a a o 4 m g l + b a o 5 m g l + 蔗糖2 5 9 l + 琼脂粉 7 9 l ；培养基均调p h 5 8 ，光照1 2 h d ，光照强度2 0 0 0 1 x 。从接种到移栽，一个 周期需要3 个半月左右。 培养基中加入活性碳对增殖、生根及最后的成苗有一定积极作用，但影响不 大。红计酢浆草可以一次成苗，减少成本，组培苗炼苗后移栽到营养比较丰富的 基质中正常管理即可，当温度2 0 3 0 时，移栽成活率可达1 0 0 。 3 红叶酢浆草的最大净光合速率在夏季，净光合速率平均值是夏季大于春 季大于秋季，春季对净光合速率影响最显著的因子是大气温度，夏季净光合速率 主要受到胞间c o 。浓度和含水量的影响，秋季净光合速率主要受到胞间c o 。浓度 和光照强度的影响，三个季节的胞问c o 。浓度与净光合速率负相关。 春季的光补偿点在2 0 “m o l m s 1 左右，光饱和点是1 3 0 0 “m o l m - 2 s ； 夏季的光补偿点在4 5nm o l m 。s - l 左右，光饱和点是9 0 0pm o l m 4 s - ) ；秋季 的光补偿点在8 0u m o l m s - i 左右，光饱和点是6 0 0 扯m o l m 一s 一。 4 红叶酢浆草的水分茅h 用率较低，说明它抗旱能力相对较弱。三个季节的水 分利用率夏季最高，其次是春季，秋季的水分利用率最低且为负值。 关键词：红叶酢浆萆，组织培养，光合特性，物候期 a b s t r a c t o x a l i sv i d a c e al i so n eo fv e r yh i 曲v a l u eg r o u pc o v e rp l a n t sa n di t sl e a v e sa r e v e r yb e a u t i f u l o x a l i sv i d a c e a 三d o e s n tn e e dt ob ec o n s e r v e dc a r e f u u ya n di sn o t e a s yt ob ei n f e c t e db yp l a n td i s e a s e sa n di n s e c tp e s t s i ti su s e df o ra f f o r e s t a t i o ni n g a r d e n w h e nt h et e m p e r a t u r ei s l e s st h a n5 c ，t h el e a v e sa n dt h el e a f s t a l k sw o u l d d i e a t p r e s e n t ，t h e m a i n p r o p a g a t i o nm e t h o d i st h ew a yb yb u l b b e c a u s et h e p r o p a g a t i o nc o e f f i c i e n ti sn o th i g h ，t h ep r i c eo fo x a l i sv i d a c e al i sa l s oh i 曲t h e s e f a c t o r sl i m i ti t su s e t h ea r t i c l er e s e a r c h e ds e v e r a la s - p e c t si n c l u d i n gp h e n o l o g y 、t h e c h a r a c t e ro fp h o t o s y n t h e s i sa n dt i s s u ec u l t u r ei no r d e rt ou s et h ep l a n te l a s t i c l y i n o r d e rt oi n c e a s et h e p r o p a g a t i o n r a t ea n dr e a l i z e i n d u s t r i a l i z a t i o n ，m a s t e r i n g t e c h n o l o g yo ft i s s u ec u l t u r ei se s s e n t i a l t h i se x p e r i m e n t a lp l a c ei sh e f e ic i t y a n dt h er e s u l to ft h i se x p e r i m e n ta s f o l l o w s ： 1 t h eg r o w i n gp e r i o do ft h ep l a n ti sf r o mm a r c ht od e c e m b e ra n dt h ef l o w e r s e a s o ni sf r o ma p r i lt on o v e m b e r t h el e a v e sa n dl e a f s t a l k sw o u l dd i ew h e nt h e t e m p e r a t u r ei sl e s st h a n5 co rh a v i n gah e a v yf r o s t s t r o n gl i g h ti s s i t u a b l ef o rt h e p l a n t b u tw h e ni ts p r o u n t s ，u m b r a g e o u sc o n d i t i o ni se s s e n t i a l o x a l i sv i d a c e a 三1 0 v e s w a l t na n dm o i s te n v k o n m e n t t h ed e p t ho fp l a n to u g h tt ol e s st h a n2 0 c mi nc l a ya n d i tf i t sf o rm o d e r a t ep r u n e 2 t h i st i s s u ec u l t u r ee x p e r i m e n ta d o p t sw a yo fo r g a na n dt h eb e s te x p l a n ti s l e a f s t a l k ：t h eb e s te f f e c t i v ef l o wo fa s e p s i sm e t h o di sa sf o l l o w i n g ：e x p l a n t - - - c l e a nu p b yt a pw a t e r - - - - d i p i nt h e7 0 a l c o h o la b o u t1 0 s _ d i pi nt h eo 1 h g c l 2 a b o u t 5 m i n - * w a s h6t i m e sb ya s e p s i sw a t e r - - i n o c u l a t e b a s i cc u l t u r em e d i u mi sm sa n dt h e m a i nh o r m o n ea r eb aa n dn a a t h et e s to ft h r e ef a c t o r si sb e s ti nc o n t r a s tt ot h et e s t o fo n ef a c t o ra n dt w of a c t o r s s p e c i f i cr e s u l ta sf o u o w s ：m s + 2 、4 d o 6 r a g l + n a a 0 4 m g l + b a l 0 m g l + s u g a r 2 5 9 l + a g a r 7 9 li su s e df o ri n d u c e m e n t t h eb e s t m u l t i p l i c a t i o nm e d i u mi s m s + 2 、4 - d 0 2 m g l + n a a 0 4 m g l + b a l 5 m g l + s u g a r 2 5 9 l + a g a r 7 9 l m s + 2 、4 - d o 2 m g l + n a a 0 4 m g l + b a l o m g l + s u g a r 2 5 9 l + a g a r 7 9 li ss u i t a b l ef o ui n d u c i n gr o o ta n dt h eb e s tm e d i u mf o rb u l bi sm s + 2 、 4 - d o 2 m g l + n a a 0 4 m g l + b a 0 5 m g l ，s u g a r 2 5 9 l + a g a r 7 9 l t h e c o n d i t i o no f t i s s u ec u l t u r ei sl i s t e da sb e l o w i n g ：l i 曲ts t r e n g t hi s2 0 0 0l x ，t h et i m eo f l i g h ti s1 2 hi na d a ya n dp h i s5 8 o n ec y c l ew h i c hi sf r o mi n o c u l a t i n gt ot r a n s p l a n t i n gn e e d sh a l f a n d t h r e em o n t h s t h ec o m b i n a t i o no fa c t i v ec h a r c o a lh a sa c t i v ef u n c t i o nb u tt h ee f f e c ti sn o t n o t a b l e w h e nt r a n s p l a n t i n g ，n o r m a lc u l t i v a t em e d i u mi sg o o d i ft h et e m p e r a t u r ei s b e t w e e n2 0 a n d3 0 c t h es u r v i v a lr a t ec o u l d r e a c h1 0 0 3 i ns u m m e rn e tp h o t o s y n t h e t i cr a t eo fo x a l i sv i d a c e a 三i sh i 【g h e s t t h eo r d e ro f a v e r a g en e tp h o t o s y n t h e t i cr a t ea sf o l l o w s ：s u m m e ri sg r e a t e rt h a ns p r i n ga n ds p r i n gi s g r e a t e rt h a na u t u m n t h em o s ti m p o r t a n tf a c t o ri sa i rt e m p e r a t u r ei ns p r i n g t h em a i n f a c t o r sa r ei n t e r c e l l u l a rc 0 2c o n c e n t r a t i o na n dp e r c e n to fw a t e ri ns u l t u n e r i n t e r c e l l u l a rc 0 2c o n c e n t r a t i o na n di l l u m i n a t i o ni n t e n s i t ya r et h et w oi m p o r t a n t f a c t o r si na u t u m n ，t h ec o r r e l a t i o nb e t w e e nn e tp h o t o s y n t h e t i cr a t ea n di n t e r c e l l u l a r c 0 2c o n c e n t r a t i o ni sc o n t r a r y t h ec o m p e n s a t i o np o i n ti sa b o u t2 0 i _ t m o l m - 2 s 一a n dt h es a t u r a t i o np o i n ti s 1 3 0 0 t m o t m - 2 s - 1i ns p r i n g t h ec o m p e n s a t i o n p o i n t i s a b o u t 4 5 “m o l m - 2 s 一1a n d t h e s a t u r a t i o np o i n ti s9 0 0 p m o l m - 2 s i ns u m m e r t h ec o m p e n s a t i o np o i n ta n dt h e s a t u r a t i o np o i n ta r e8 0 9 m o l t o - 2 s a n d6 0 0 p r n 0 1 m - 2 s 4 ，t h ew a t e ru s ee f f i c i e n c yo fo x a l i sv i d a c e ali sl o w e r t h i ss h o w si t s d r o u g h t - r e s i s t a n ta b i l i t yi sw e a k e r t h ew u e i ns l i m m e ri sh i g h e s ta n dt h ew u ei n s p r i n gi sh i g h e rt h a ni na u t u m n t h ea v e r a g ev a l u eo fw u e i na u t u m ni sn e g a t i v e k e yw a r d s ：o x a l i sv i d a c e al ，t i s s u ec u l t u r e ，t h ec h a r a c t e ro f p h o t o s y n t h e s i s ， p h e n o l o g y 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽农业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：冱出k 级。 时间： 衫年f 月汐日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阕，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意安徽农业大学可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：扭王敏 时间： 年月汐日 第一导师签名 时间：d 年f 月弘日 1 综述 1 1 园林地被植物研究概况 在现代化城市发展进程中，由于工业、农业的快速发展产生大量的废弃物对 环境造成的污染、以及人类对数量有限的天然森林资源的过度开发，使世界范围 内的生态环境形势显得相当严峻，其主要表现为水土流失、荒漠化面积不断扩大、 河流断流、区域性地下水位下降，生物多样性f i 趋减少甚至面临灭绝的危险，保 护地球的生态环境成为全人类最迫切的任务。丽城市生态环境的保护和建设也日 渐成为现代化城市发展的首要问题。近年来提倡园林规划要“以人为本”，园林 绿化的植物配置模式也由以前的乔一灌一草结合向着乔一花灌木一球类一地被一草的 更为丰富的景观层次发展“。，使得地被植物的作用也越来越突出，对地被植物的 研究对提高园林绿地生物多样性以及产生经济效益等有重要作用“。因林地被植 物是指覆盖在地表面的用来园林绿化的低矮植物”。其高度不超过l l o c m ，生育 期内可以露地栽培，具有覆盖能力强、观赏价值高和可粗放性管理等特点”。本 文所研究的红叶酢浆草就是一种优良的地被植物，在园林绿化中有着广泛的应 用。 国内对园林地被植物研究从2 0 t 蜕7 0 年代末才开始逐步重视”1 ，着重下面几 方面的研究： ( 1 ) 园林地被植物资源调查和利用：主要对野生花卉和地被植物种进行了 调查，并对它们的生物学特性和观赏价值进行了观察和研究，并推荐适合不同自 然环境的不同种类植物。 ( 2 ) 新优地被植物种的引种和推荐：过去主要运用杂交选育新品种：现在 除杂交方式外，还运用辐射技术、太空育种等现代化的手段进行新品种的选育。 ( 3 ) 地被植物的适应性和耐性研究：主要对露地越冬、越夏适应性进行了 观察，对它们的耐寒性和耐涝、耐盐、耐荫性作研究；在此基础上，深入一步研 究它们的生理、生态特性，为植物配置提供理论依据。 国外地被植物的研究主要侧重于以下2 个方面： ( 1 ) 种、品种和品系的形态、分类、种植方式以及用途的研究。例如，1 9 9 7 年f l o r i n c e s c u a 等论述了蔷薇科1 0 种地被植物的装饰价值、开花习性、耐寒性 和抗病性，以及种植方式和对景观形成的影响。 ( 2 ) 生理、生态特性研究。这类研究侧重于地被植物的耐荫性及其对其上 树木生长、根的生长的影响方面。例如1 9 9 8 年d y m o v a - o v ，g o l o v k o - t k 认为在庇 荫的情况下，植物形态的可塑陛和光合器官的光合特性变化范围是很窄的，植物 的耐阴性是植物的一种遗传特性，植物在庇荫条件下的生活力与它本身在一定光 线条件下完成光合作用的能力紧密相关。 总之，国外园林地被植物的研究侧重于某些观叶种、品种的形态特征和观赏 特性、生物学特性方面，重视种下栽培品种和变种的选育，但缺乏优良种和品种 的推出。我国是植物大国，地跨寒、温、亚热带三带，适合作园林绿化用的地被 植物种类繁多。许多属种的植物经引种、栽培能选育出适合本地区推广使用的园 林地被植物。 1 2 酢浆草的研究概况 酢浆草科酢浆草属植物全世界有8 0 0 多种，在我国应用比较广泛的有红花酢 浆草、大花酢浆草、红叶酢浆草。它们都是优良的地被植物，管理粗放，耐病虫 害，在园林中广泛应用，既可笳栽，又可作园林绿化的配色地被植物使用。 对酢浆草属植物的研究主要集中在这三个品种上，研究范围主要有生长习 性、繁殖方法、栽培特性等方面的研究。例如1 9 9 6 1 9 9 8 年尤海梅、小池文人 在日本松江市作了“林下山酢浆草的物候、生活史及种群间差异”的研究”。；焦 作市园林局的李秀华学者对红花酢浆草的生态习性作了简单论述：2 0 0 3 年陕西 省的王耘在“五种优良地被植物推介”一文中也对红花酢浆草的形态特征、繁殖 手段、栽培条件及管理方法等方面作了论述”1 。中国科学院西双版纳热带植物园 的周双云、张丽霞”。以及广卅i 的曾宋君“”1 也分别就红叶酢浆草的形态特征、生长 习性、繁殖手段和栽培管理方面做了简单的论述。研究结果表明红叶酢浆草喜温 暖，忌高温和通风不良，忌阳光直射或过于荫庇，生育期适宜温度1 8 2 5 。叶 片触动有明显的下垂反映，有人认为这可能是因为触动叶柄后其内部的水泡失 水，叶片自然下垂所致”“。1 。总之，对于红叶酢浆草除了部分学者专家对其 生态习性曾做过简单研究之外，还未见系统的物候及生态习性方面研究的报道。 这三种酢浆草的繁殖方法分为有性繁殖和无性繁殖两种，但它们的结种率较 低，且播种时间受限制，因而有性繁殖与无性繁殖相比，多采用无性繁殖。目前 酢浆草的无性繁殖方法主要有分株繁殖、鳞茎繁殖和扦插繁殖，红叶酢浆草的繁 殖方法主要是鳞茎繁殖。虽然这些繁殖方法的增殖倍数为7 1 2 倍，但增殖率还 是比较低，又因受季节和环境的影响，不利于新优品种的推广，长期的无性繁殖， 还会造成病毒的积累，使品种的品质下降。如果采用组织培养的方法，实现工厂 化育苗，则可以在一定程度上解决上述问题。 1 3 植物组织培养的研究进展 早在1 8 3 9 年，细胞学家施目土( s c h w a n n ) 在他发表的细胞学说中指出：“每个 细胞应该可以独立生活和发展，假如具有正如它存在于有机体内一样”。1 9 0 2 年，德国著名植物学家哈伯特( o h a b e r l a n d t ) 根据这个学说的理论箱个大胆提 出，要在实验室里的试管中人工培育植物，他预言离体植物在生理上、发育上具 有潜在的全能性。1 9 5 8 年，美国植物学家斯蒂瓦( f c s t e w a r d ) 等人，用液体悬 浮培养法把胡萝h 的体细胞经胚状体的发育途径，终于得到了完整的植株，馊哈 伯特在5 0 年前的预言细胞的全能性得到了证实。6 0 年代以后，植物组织培养 进入了生产应用时期。为了求得组织培养高效率、无菌，目前已有人着手研究机 器人接种操作，全密闭系统生产等等。我国2 0 世纪7 0 年代起步，8 0 年代后期组培 技术得到迅速发展。目前全国丌展植物组织培养工作的单位与小组已逾3 0 0 0 个， 在发展上基本与国际潮流相吻合，在这一领域里，我国的研究成果正跻身世界先 进行列。 组织培养的材料称为外植体( e x p l a n t ) ，主要形式有器官、胚胎、单细胞、原 生质体等。组织培养的基础培养基有m t 、m s 、s h 、g s 、n 等。由于不同植物所 需要的生长条件有所不同，有的需要对培养基做一些改良，有的要选用专用培养 基。在组织培养中，愈伤组织和胚状体能否形成是培育出新植株的关键。在基本 培养基里添加一定浓度的外源激索，可以诱导出愈伤组织、胚状体、不定芽、根 等器官，最终可获得再生植株或次生物质。常用的激素类型有生长素类、细胞分 裂素类、赤霉素类、脱落酸等“3 。，常用的外植体材料是器官。 1 4 红叶酢浆草组织培养的研究进展 红叶酢浆草同其它的酢浆草属植物一样，目前多采用传统的鳞茎繁殖方法， 但难以满足市场的需求，价格一直居高不下，极大地影响了此品种的推广、应用。 因而，利用组织培养技术进行种苗的快繁生产是行之有效的途径。目前已经有学 者对红叶酢浆草的组织培养、快繁进行了研究。从公开发表的资料来看，研究主 要集中在以下几个方面： ( 1 ) 不同外植体的选择：外植体的比较选择通常在叶片和叶柄间进行。也 有人以鳞茎为外植体材料。2 0 0 2 年李霖、宋宜颖等以叶片和叶柄为外植体材料成 功地培养出红叶酢浆草的小苗，开启了对红叶酢浆草的组织培养的探索研究“， 李霖等认为叶片和叶柄作为外植体材料诱导的效果类似；2 0 0 4 年余朝秀、李枝林、 王玉英以鳞茎做外植体材料进行组织培养，他们认为鳞茎是最佳的外植体材料 “；2 0 0 4 年高贵珍、张兴桃等认为以叶片和叶柄作为外植体材料，最佳的外植 体材料是叶片“。什么是最佳外植体材料的各种说法不统一，但从公开的资料 来看还没有人把叶片、叶柄和鳞茎三种外植体材料放在一起进行最佳外植体材料 选择的研究的报导。 ( 2 ) 基本培养基及培养条件的研究：根据报导，适合红叶酢浆草组织培养 的基本培养基有m s 和1 2 m s 。研究者们认为，m s 基本培养基适用于愈伤组织的诱 导、不定芽的诱导以及增殖培养“”“”；大多数学者认为1 2 m s 基本培养基往往 用于生根培养，也有学者认为m s 基本培养基依然适用于生根培养“1 9 , 2 0 。2 0 0 4 年，余朝秀、李枝林、王玉英研究认为i 2 m s + n a a 2 5 m g l + i b a i 0m g l 诱导生 根效果最好，诱导率可达1 0 0 ：2 0 0 3 年邓小梅、况小宝、万小婷研究认为生根最 好的培养基是m s + i b a o 2 m g l ，生根诱导率可达9 5 以上“。大多数学者认为p h 5 8 6 2 ，光照强度2 0 0 0 1 x ，光照时间1 2 h d ，蔗糖2 5 3 ，琼脂0 5 o 7 的培养 条件最适合红叶酢浆草的组织培养“9 。8 “。 ( 3 ) 不同激素及配比对诱导产生愈伤组织、增殖及生根的影响：多数研究 者认为，适用于红叶酢浆草组织培养的细胞分裂素有b a 、k t ，生长素有n a a 、1 8 a _ 乖1 3 2 、4 - d ；而且随着细胞分裂素浓度的增加，不定芽和不定根诱导率降低；随 着细胞生长素浓度的增加，不定芽和不定根诱导率上升。但对最佳培养基仍未达 成共识，例如孟月娥、周予发等认为最适宜的增殖培养基是m s + 6 b a o 5 m g l + n a a 0 1 m g l “，邓小梅等认为最适宜的增殖培养基是m s + b a o 5 m g l + k t o 5 m g l + i b a 0 2 m g l 。 虽然上述对红叶酢浆草组织培养的三方面研究已取得一定的进展，但仍未见 系统研究的报道。碳源对诱导愈伤组织、增殖和分化的影响，不同的外植体材料 消毒方法的比较以及炼苗移栽时栽培基质的比较等方面还未见报道。 1 5 植物光合作用特性研究概况 光合作用是植物独有的过程，很早就受到人们的重视，并不断探讨。但直到 2 0 0 多年前，人们才真正认识到光合作用过程中的气体交换“。综观光合作用研 究进程，粗略可分为两个阶段：分子水平阶段和质子水平阶段。进入9 0 年代后， 对光合作用与初级生产力及地球生物圈的运转问题开展了大量研究并受到人们 的重视”3 。 大多数c o z 交换研究都选用封闭的方式，也就是把一片叶、一株植物或一片 土地上的植物封闭在一个透明的小室中“，然后通过测量流经小室的空气中c o 。 浓度的变化率计算这些被封闭植物的c 吼同化速率。另外，也可以在不封闭情况 下利用微气象技术测量大面积植被的c o 。交换。封闭方式的测量方法的缺点是， 当把要研究的材料封闭起来时，就不可避免地在某种程度上改变作物生长环境。 通常精心设计的封闭植物材料的同化室，应使环境的改变减少到最低限度。测量 封闭植物材料c o ：同化的设备结构可分为三类：封闭系统、半封闭系统和开放系 统。 在自然条件下，经常变化的多种环境因素不仅会直接影响光合机构的运转。 而且会通过改变光合机构的形态结构和代谢特性间接地影响其运转。其中光照、 温度、水分和空气组成是几种最主要的影响因子。 通常，叶片光合速率的日变化进程与光量子能量密度的同变化进程相类似， 早晚低，中午高，是一条典型的单峰曲线。可是。当遇到土壤水分状况不佳、空 气干燥等逆境时，叶片光合速率变化的曰进程可以变成典型的双蜂曲线，在两蜂 之间形成一个中午的低谷，这个低谷被称之为光合作用的中午降低或“午睡”。 虽然“午睡”现象在本世纪初就发现了，但其形成机理迄今还没有统一说法。除 阳光外，土壤水分不足、空气湿度较低是引起光合“午睡”的重要环境因素，气 孔的部分关闭是导致光合“午睡”的重要生理因素，而叶片中的光合产物积累则 不是导致光合“午睡”的重要生化因素“。 光合作用的光饱和点和光 偿点，分别代表该植物或叶片的光合作用所需光 照强度的上限和下限，这两个指标对于生产实践中的间作和混种时植物种类的搭 配、配置密度、阀伐、修剪等均有指导意义。 温度高低是决定植物地理分布和光合生产力的一个主要的环境因素。许多植 物的正常生长发育总是和特定的温度条件联系在一起的。光合作用对湿度的响应 则是其中的一个重要方面，光合作用的季节变化是温度影响光合速率的反映。植 物净光合作用的温度三基点是植物对湿度适应性的反映，一般植物的光合作用均 可以正常进行，但最适温度常为2 5 3 0 ，在高于植物的热限和低于植物的冷 限的温度下，植物均不能正常生长。 空气是植物体赖以生存的重要环境因素之一，它和光合作用的关系非常密 切，空气的组成成分对光合机构形成和运转有着重要的影响。在高二氧化碳浓度 下，短期内叶片的光合速率会提高，但时间长了常也产生一种适应，这种适应常 常发生在根系生长受限制的盆栽植物上，而在田间则很少发生，甚至出现相反的 情况。郭连旺等( 1 9 9 5 ) 的研究表明，长期二氧化碳浓度的加倍提高了海滩芦苇 叶片的光合速率。氧气是空气的主要成分之一，在植物进行光合作用期间，参与 光呼吸。光呼吸的存在使叶片的净光合速率降低，但却可以减轻或避免多余光能 对光合机构的伤害。 水是光合作用不可缺少的原料。虽然水与光合作用的关系是间接的，可是水 分供应的充足与否却常对光合作用有很大的影响。当水分不足时，气孔部分关闭。 气孔导度降低，一方面通过气孑l 蒸腾损失的水分少了，另一方面进入叶片的二氧 化碳也少了，光合速率也就降低了。气孔的部分关闭是一个灵活而迅速的可逆过 程，是干旱下植物防止过度失水的第一道防线。许多研究证明，在轻度和中度水 分胁迫下，叶片光合速率的降低主要是气孔部分关闭的结果“。空气的水分状 况即空气湿度对叶片的光合作用也有重要的影响。研究显示，最适温度因空气温 度的降低而降低，这个影响很可能是通过气孑l 导度的降低而实现“。 植物的光合特性的研究特别是活体测定受到各种因素影响较大，农作物类研 究的比较多，而对红叶酢浆草的研究至今尚未见报道。本文对红叶酢浆草春、夏、 欷三个季节的蒸腾速率与气孔导度的日变化，蒸腾速率与胞间c o 。浓度的日变化， 净光合速率与光强的日变化以及净光合速率与叶面温度的日变化进行了分析：对 三个季节的净光合速率和胞间c o 。浓度的日变化进行分析比较；做光响应曲线， 求出三个季节红叶酢浆草的光饱和点和光补偿点；计算三个季节的水分利用率， 研究其抗旱能力；为生产应用提供理论依据。 2 前言 2 1 研究对象 红叶酢浆革( o x a l i sv i d a c e a ，) 又名紫叶酢浆草、紫叶山酢浆草等，属 于酢浆草科酢浆草属植物，是一种常绿或半常绿多年生、优良的暖冬型草本植物， 株高2 0 - 4 0 c m ，三小叶复叶，小叶全缘，叶紫红或铜红，明丽似红枫。叶正面呈 “人”字形不规则浅玫红的色斑。总叶柄长1 5 3 0 c m ，在强光和傍晚条件下叶片 下垂。地下鳞茎为圆柱形，由许多小鳞芽构成。花为伞形花序，浅粉色，花瓣5 枚，5 8 朵簇生在花茎顶端。花茎细长，婀娜多姿。管理粗放，耐病虫害，是优 良的园林地被植物。原产美国墨西哥州至佛罗里达州、西达落矾山，其株高可达 1 米。我国1 9 9 7 年上海自美国引入，我国工程院资深院士陈俊愉先生根据其独特 的叶色将其中名定为“红叶酢浆草”。 酢浆草属植物全世界有8 0 0 多种，红叶酢浆草是本属最具观赏价值的种之 一。它是一种优良的彩叶植物，既可盆栽，又可作园林绿化的彩色地被植物使用。 盆栽时既可观叶又可观花，管理粗放，几乎没有病虫害；地栽时主要用于花坛、 花境、林荫道两旁以及坡地大面积绿化，富有色彩美。在南方地区可周年观赏， 除夏季半休眠，株丛疏落外，春、秋、冬三季叶常绿茂盛，其花繁茂似锦，色泽 鲜艳；但在北方地区温度低于5 或入冬后有严重霜降时，地面部分枯死凋落。 2 2 研究区概况 本实验在合肥市大杨镇安徽省林业科技示范基地及合肥市蜀山区彩色植物 繁殖基地进行。合肥位于江淮丘陵，东经1 1 7 。l l 1 1 7 。2 27 ；北纬3 1 。4 8 3 l 4 5 87 。季风气候明显，四季分明。年平均温度1 5 1 6 ，月平均气温 l o 的时间是8 个月，极端最高温度3 8 以上，极端最低温度- 2 0 6 c 。年降 水量9 4 0 - 1 0 0 0 毫米，夏季6 8 月份最多，春季次之，冬季最少。太阳辐射年总 量在1 1 9 千卡平方厘米；0 期间的总辐射达l1 3 0 千卡平方厘米，光合有 效辐射5 6 5 于卡平方厘米；1 0 期间的总辐射8 7 8 千卡平方厘米，光合有 效辐射4 3 9 千卡平方厘米；年日照时数2 0 0 0 小时左右，无霜期2 2 0 2 4 0 天。 2 3 研究目的与意义 6 通过对红叶酢浆草的物候期、光合特性等方面的实验研究，更全面深入地了 解红叶酢浆草的特性，最适宜的生长条件，为红叶酢浆革在园林中的配植应用提 供理论指导；掌握红叶酢浆草的组织培养技术，提高红叶酢浆草的繁殖率，为实 现工厂化生产创造条件。 2 4 研究内容 2 ，4 1 物候期及耐刈性的研究 植物都有自己的分布区和引种栽培区，应用和生长情况都与该植物的生物学 习性和生态学特性密切相关，因此通过对该物种的物候期的观测了解该种物种在 引种区内的周年生长情况和形态表现。对此物种进行刈割实验以及栽种深度与出 苗率的研究，为该种在园林中作为地被植物栽植时的管理提供理论依据。 2 4 2 组织培养的研究 某种植物的推广除与该植物的应用价值相关外，还与该植物的应用成本相 关，红叶酢浆草多采用分株繁殖和地下鳞茎繁殖，虽然其萌发能力很强，方法简 单但并不能满足大规模生产的需求，苗价一直居高不下。为了解决制约推广的这 一限制因子，根据植物细胞的全能性特点，利用组织培养技术实现快速繁殖是一 很好的途径。近年来，我国科研工作者也在红叶酢浆草的组织培养方面已做了一 些探索，并有组培成功的报导，但技术上尚未形成体系。本研究主要进行系统的 组织培养实验，筛选出适宜组培的最佳外植体和培养基，探索炼苗移栽技术，完 善工厂化育苗的技术体系。 2 4 3 光合特性的研究 利用美国拉哥公司生产的“l i 一6 4 0 0 光合作用测定仪”，在春、夏、秋三个 季节分别对红叶酢浆草的生理生态指标进行测定。此仪器相比其它同类产品具有 数据准确、性能稳定、测量的范围广、参数多等诸多优点。通过对其光合特性的 研究，了解植物对光照的要求以及抗旱性，以确定该植物应用时对立地条件的适 应性。 3 红叶酢浆草的物候期 3 1 材料与方法 3 1 1 实验材料 本实验的材料是自然繁殖生长出的红叶酢浆草。实验用的鳞茎取自合肥市蜀 山区彩色植物繁殖基地。用于实验的鳞茎健康、大小均匀。 3 1 2 实验方法 植物的物候是记录一种植物在一年中的生长荣枯，从而了解气候变化对植物 生长的影响”“。于2 0 0 4 年3 月和2 0 0 5 年3 月分别栽种红叶酢浆草，连续观测 两年，观测定点、定株、定人。两年的实验地情况相同，土壤为粘盘黄棕壤。在 实验地选取5 个小样地，每块样地l 平方米，栽种鳞茎1 4 0 个，每星期观察一次， 当对地上部分生长期进行观察时，在每个小样地中再选取具代表性的三丛红叶酢 浆草，观察结果取其平均值。观测内容包括其出苗期( 出苗初期、出苗盛期、出 苗末期) ，地上部分生长期( 生长初期、生长盛期、生长末期) ，开花期，鳞茎成 熟期和衰亡期。 3 2 结果与分析 3 2 ，1 出苗期及地上部分生长期 出苗期主要观察各时期的出苗数和平均出苗数。 生长期地上部分的生长指标有：各时期的周平均增长的苗高、周平均增长 的叶柄数和周平均增长的叶面积。 由表1 、表2 可知：合肥地区红叶酢浆草的出苗期由3 月下旬开始到4 月中 下旬结束，出苗期大约持续3 周，总的出苗率约为7 5 。在这3 周中，第二周是 出苗盛期，时间是4 月中上旬；第3 周的出苗率最低。根据观察，在栽种地上方 有遮阳网的地方出苗率很高，遮阳网覆盖不到暴露在太阳下的那部分没有正常出 苗。由此说明红叶酢浆草忌阳光直射，阳光直射会严重影响它的出苗。 表12 0 0 4 年出苗期的观察结果 塑塑丝! 生! 垒些翌型! 竺型丝! ! 丛! ! ! p 堡竺坐坐! ! 坐 日期时间出苗数目( 株周)平均出茁数出苗率( ) ! 盟! ! 望墅! 型竺坚! 塑生! 避! 堕皇! ! 翌鲤璺! 巴! 笪! ! ! 巳盟竺鲢! ! 堕! 堂垡! 仑竺! 也 栽种期 出苗初期 出苗盛期 出苗末期 出苗期 0 9 ，1 2 ，1 8 1 4 ，2 i 6 5 ，8 6 ，1 1 2 9 0 ，7 0 4 3 ，6 ，3 ，4 7 8 ，1 0 1 1 3 6 ，1 0 7 ，9 5 0 1 5 8 5 4 1 0 1 o i o 7 l 6 0 7 l 2 8 6 7 4 2 8 表22 0 0 5 年出苗期的观察缩枭 旦坠蝗! ! 堕! 坠! ! 型堂! ! 翌! ! ! ! 型丛堕! 盟! 坐堕；! 堕 1 期时间出苗数目( 橼周)平均出苗数 出苗率( ) ! ! ! ! !旦苎! 奠旦塑! ! ! 坐! p 翌! 堕坐! ! 望! 墨! 里! ! ! 窒! ! p 婴旦堕! ! 堕! 璺主殳! ! p ! 旦! 坐 栽种期3 1 2 oo o 出苗初期3 2 7 4 3 1 4 ，1 7 ，1 0 ，2 3 ，2 11 7 1 2 1 4 出苗盛期4 3 4 l o1 0 7 8 5 ，7 0 ，7 6 9 1 8 6 6 1 4 3 _ | 苗末期 4 1 0 4 1 75 ，i ，2 ，l ，63 2 1 4 出苗期3 2 7 4 1 71 2 6 ，1 0 3 ，8 2 ，1 0 0 ，1 坶1 0 67 57 1 由表3 、表4 可知：地上部分生长期自出苗之日起至6 月上旬结束，生长 仃 h mi i 叭 们 虮 们 盛期三个指标最大，其次是生长初期，到生长末期三个指标变化很小。此后红叶 酢浆草的周平均增长苗高、周平均增长叶柄数、周平均增长叶面积等生长指标均 不再有明显变化。 表32 0 0 4 年生长期的观察结果 t a b l e3t h eo b s e r v a t i o n a lr e s u l to f g r o w i n gi n2 0 0 4 日期时间周平均增长苗高( c m )周平均增长叶柄数 周平均增长叶面积( c 一) p e r i o dd a t e a v e r a g eh e i g h to f ( w 2 4 ) a v e r a g es q u a r eo f l e a f p l a n t i naw e e k a v e r a g en u m b e r o f p e t i o l e i naw e e k i na w e e k 注：表中一且即指由一个鳞茎自然生长增殖所形成的一丛a 表42 0 0 5 年生长期的观察结果 塑垒! ! 堡! 生! ! ! ! 型坠! ! 垒坐些婴鲢堕墅! ! i 坚垫! 旦堕， 日期时间周平均增长苗高( e r a )周平均增长叶柄数周平均增长叶面积( c 一) p e r i o dd a t e a v e r a g eh e i 曲lo f ( 个丛) a v e r a g es q u a r eo f l e a f p l a n t i naw e e k a v e r a g en u m b e ro f p e t i o l e i naw e e k i na w e e k 注：表中一且即指由一个鳞茎自然生长增殖所形成的一丛。 3 2 2 开花期、鳞茎成熟期和衰亡期 红叶酢浆草的花淡粉色，自基部抽出，伞形花序，花茎长1 0 1 5 c m ，花5 8 朵，花冠5 瓣，带纵裂纹花梗高度略高于叶柄高度。开花期自出苗后一周( 4 月上旬) 至1 1 月中旬，