土壤镉胁迫对檫木光合特性的影响

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.04.005

植物研究 ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (4): 506-513.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2021.04.005

土壤镉胁迫对檫木光合特性的影响

赵弘益¹, 管珏镧¹, 张雪媛², 梁清¹, 张健¹, 胡红玲²()

^1.四川农业大学林学院，生态林业研究所，成都 611130
^2.四川农业大学林学院，成都 611130

收稿日期:2020-08-09 出版日期:2021-07-20 发布日期:2021-03-24
通讯作者: 胡红玲 E-mail:1503908@qq.com
作者简介:赵弘益（1996—），女，硕士研究生，主要从事森林培育和重金属胁迫研究。
基金资助:
四川省“十三五”育种攻关项目(2016NZ0098-10);四川省教育厅重点项目(13ZA0246)

Photosynthetic Characteristics of Sassafras tzumu under Cadmium Stress in Soil

Hong-Yi ZHAO¹, Jue-Lan GUAN¹, Xue-Yuan ZHANG², Qing LIANG¹, Jian ZHANG¹, Hong-Ling HU²()

^1.Institute of Ecological Forestry，College of Forestry，Sichuan Agricultural University，Chengdu 611130
^2.College of Forestry，Sichuan Agricultural University，Chengdu 611130

Received:2020-08-09 Online:2021-07-20 Published:2021-03-24
Contact: Hong-Ling HU E-mail:1503908@qq.com
About author:ZHAO Hong-Yi(1996—),female,post graduate,mainly engaged in forest cultivation and heavy metal stress research.
Supported by:
Breeding Research Project of Sichuan Province during the 13th Five-Year Plan period(2016NZ0098-10);Key Project of Sichuan Education Department(13ZA0246)

摘要/Abstract

摘要：

采用盆栽控制土培试验的方法，探讨不同浓度Cd胁迫对檫木（Sassafras tzumu Hemsl.）光合特性的影响。试验共设置5个镉处理水平（CK：0 mg·kg^-1，T1：5 mg·kg^-1，T2：20 mg·kg^-1，T3：50 mg·kg^-1，T4：100 mg·kg^-1）。分别测定每个处理下檫木叶片叶绿素含量、光合气体交换参数及光合—光响应曲线。结果表明：①随着处理Cd浓度的升高，檫木叶片叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总量先增加后下降，T2处理下取达到最大值；②随着Cd浓度处理升高，叶片净光合速率（P_n）和气孔导度（G_s）均呈现下降趋势，各处理间胞间二氧化碳浓度（C_i）、蒸腾速率（T_r）差异不显著，檫木叶片光合速率主要受非气孔因素限制；③随着Cd浓度升高，檫木叶片的P_n_max（最大净光合速率）呈现显著下降趋势；T1处理条件下，檫木叶片的初始量子效率（α）值最大；檫木叶片的暗呼吸速率（R_d）、光补偿点（LCP）和光饱和点（LSP）总体呈现下降趋势。综上表明，在不同浓度Cd胁迫条件下，檫木叶绿素含量先增后减，在T1、T2处理下高于CK，体现了Cd胁迫“低促高抑”的效应；随着Cd浓度处理升高，光合气体交换参数及光合—光响应参数较CK总体上均呈现下降趋势，表明Cd胁迫对檫木光合作用产生了明显的抑制作用。

关键词: 檫木, 镉胁迫, 光合特性, 气体交换参数

Abstract:

To explore the photosynthetic characteristics of Sassafras tzumu Hemsl. under Cd stress ， the potted method was used. With 5 cadmium concentration levels（CK：0 mg·kg^-1， T1：5 mg·kg^-1， T2：20 mg·kg^-1， T3：50 mg·kg^-1， T4：100 mg·kg^-1） were set， Chlorophyll content， photosynthetic gas exchange parameters and photosynthetic-light response curve of S. tzumu leaves matching each treatment were measured respectively. The results showed that：①As the concentration of Cd increased， chlorophyll a， chlorophyll b and the total amount of chlorophyll in S. tzumu leaves increased first and then decreased， the maximum was in T2. ②With the Cd concentration increased， the net photosynthetic rate（P_n） and stomatal conductance（G_s） of leaves showed a downward trend. There were no significant differences in the intercellular carbon dioxide concentration（C_i） and transpiration rate（T_r） between treatments. The photosynthetic rate of S. tzumu leaves was mainly limited by non-stomatal factors. ③With the Cd concentration increased， P_n_max（maximum net photosynthetic rate） of S. tzumu leaves decreased significantly. Under T1 processing conditions， the initial quantum efficiency（α） of S. tzumu leaves got maximum value； The dark respiration rate（R_d）， light compensation point（LCP） and light saturation point（LSP） of S. tzumu leaves decreased respectively. In conclusion， under the stress of different concentrations of Cd， the chlorophyll content of S. tzumu first increased and then decreased， which was higher than that of CK at T1 and T2， reflecting the “low promoting and high suppressing” effect of Cd stress. With the Cd concentration increased， photosynthetic gas exchange parameters and photosynthetic-light response parameters showed a downward trend compared with CK， indicating that Cd stress had an obvious inhibitory effect on S. tzumu photosynthesis.

Key words: Sassafras tzumu, Cadmium stresses, photosynthetic characteristics, gas exchange parameter

中图分类号:

S792.22

赵弘益, 管珏镧, 张雪媛, 梁清, 张健, 胡红玲. 土壤镉胁迫对檫木光合特性的影响[J]. 植物研究, 2021, 41(4): 506-513.

Hong-Yi ZHAO, Jue-Lan GUAN, Xue-Yuan ZHANG, Qing LIANG, Jian ZHANG, Hong-Ling HU. Photosynthetic Characteristics of Sassafras tzumu under Cadmium Stress in Soil[J]. Bulletin of Botanical Research, 2021, 41(4): 506-513.

参考文献

1	孙婕妤，刘艳秋，李佰林，等.植物对镉的耐性机制以及对镉污染土壤修复的研究进展［J］.江苏农业科学，2018，46（7）：12-19．
1	Sun J Y，Liu Y Q，Li B L，et al.Research progress on mechanism of plant tolerance to cadmium and remediation of cadmium contaminated soil［J］.Jiangsu Agricultural Sciences，2018，46（7）：12-19.
2	曾燕蓉，朱方容，林强，等.镉胁迫对水培桑苗生长的影响［J］.南方农业学报，2019，50（2）：247-256．
2	Zeng Y R，Zhu F R，Lin Q，et al.Impacts of cadmium stress on growth of hydroponic mulberry seedlings［J］.Journal of Southern Agriculture，2019，50（2）：247-256.
3	Dalcorso G，Farinati S，Maistri S，et al.How plants cope with cadmium：staking all on metabolism and gene expression［J］.Journal of Integrative Plant Biology，2008，50（10）：1268-1280.
4	郑元，赵忠，周慧，等.晴天和阴天对刺槐光合生理特性的影响［J］.林业科学，2011，47（5）：60-67.
4	Zheng Y，Zhao Z，Zhou H，et al.Effects of sunny and cloudy days on photosynthetic and physiological characteristics of black locust［J］.Scientia Silvae Sinicae，2011，47（5）：60-67.
5	李宏林，徐当会，杜国祯.青藏高原高寒沼泽湿地在退化梯度上植物群落组成的改变对湿地水分状况的影响［J］.植物生态学报，2012，36（5）：403-410.
5	Li H L，Xu D H，Du G Z.Effect of change of plant community composition along degradation gradients on water conditions in an alpine swamp wetland on the Qinghai-Tibetan Plateau of China［J］.Chinese Journal of Plant Ecology，2012，36（5）：403-410.
6	Dean C，Pichersky E，Dunsmuir P.Structure，evolution，and regulation of rbcS genes in higher plants［J］.Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology，1989，40：415-439.
7	臧畅，吕志强，董莲春，等.不同性别桑树幼苗对镉与酸雨复合处理的生长响应及镉积累差异［J］.应用生态学报，2018，29（3）：969-975.
7	Zang C，Lyu Z Q，Dong L C，et al.Variations in growth response and cadmium accumulation of different gender Morus alba seedlings to combined treatments of Cd and acid rain［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2018，29（3）：969-975.
8	Vecchia F D，Rocca N L，Moro I，et al.Morphogenetic，ultrastructural and physiological damages suffered by submerged leaves of Elodea canadensis exposed to cadmium［J］.Plant Science，2005，168（2）：329-338.
9	刘会超，刘孟刚，姚连芳，等.镉胁迫对银条生物量及光合特性的影响［J］.华北农学报，2010，25（4）：162-165.
9	Liu H C，Liu M G，Yao L F，et al.Effects of cadmium stress on biomass and photosynthetic characteristics of Stachys floridana［J］.Acta Agriculturae Boreali-Sinica，2010，25（4）：162-165.
10	罗紫东，关华德，章新平，等.枫香叶片衰老过程中光合能力的变化［J］.应用生态学报，2016，27（10）：3129-3136.
10	Luo Z D，Guan H D，Zhang X P，et al.Changes in photosynthetic capacity during leaf senescence of Liquidambarformosana［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2016，27（10）：3129-3136.
11	王海珍，韩路，徐雅丽，等.干旱胁迫下胡杨光合光响应过程模拟与模型比较［J］.生态学报，2017，37（7）：2315-2324.
11	Wang H Z，Han L，Xu Y L，et al.Simulated photosynthetic responses of Populus euphratica during drought stress using light-response models［J］.Acta Ecologica Sinica，2017，37（7）：2315-2324.
12	乐佳兴，田秋玲，吴焦焦，等.无患子幼苗的生长和光合特性对重庆低山丘陵区不同生境的响应［J］.北京林业大学学报，2019，41（6）：75-85.
12	Le J X，Tian Q L，Wu J J，et al.Response of seedling growth and photosynthetic characteristics of Sapindusmukorossi to different habitats in low mountainous upland region of Chongqing，southwestern China［J］.Journal of Beijing Forestry University，2019，41（6）：75-85.
13	伍平澜，罗祖筠.贵州珍贵树种檫木［J］.贵州林业科技，1981（3）：8-12.
13	Wu P L，Luo Z Y.Precious sassafras of Guizhou［J］.Guizhou Forestry Science and Technology，1981（3）：8-12.
14	中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志［M］.北京：科学出版社，1982.
14	Editorial Committee of flora of China，Chinese Academy of Sciences.Flora of China［M］.Beijing：Science Press，1982.
15	陈喜友.檫木不同混交方式生长情况研究［J］.安徽林业科技，2015，41（4）：9-11.
15	Chen X Y.Study on the growth of Sassafras tzumu in plantations of different mixed patterns［J］.Anhui Forestry Science and Technology，2015，41（4）：9-11.
16	程勇，吴际友，唐春.檫木种子贮藏试验［J］.湖南林业科技，2014，41（2）：28-30，34.
16	Cheng Y，Wu J Y，Tang C.The storage of seed of Sassafras tzumu［J］.Hunan Forestry Science and Technology，2014，41（2）：28-30，34.
17	沈燕，田大伦，项文化，等.天然次生檫木枫香混交林生物量及生产力研究［J］.中南林业科技大学学报，2011，31（5）：26-30.
17	Shen Y，Tian D L，Xiang W H，et al.Biomass and productivity of natural secondary Sassafras tzumu and Liquidambar formosana mixed forest［J］.Journal of Central South University of Forestry & Technology，2011，31（5）：26-30.
18	Küpper H，Küpper F，Spiller M.Environmental relevance of heavy metal-substituted chlorophylls using the example of water plants［J］.Journal of Experimental Botany，1996，47（2）：259-266.
19	Kalaji H M，Loboda T.Photosystem II of Barley seedlings under cadmium and lead stress［J］.Plant，Soil and Environment，2007，53（12）：511-516.
20	Chatzistathis T A，Papadakis I E，Therios I N，et al.Is chlorophyll fluorescence technique a useful tool to assess manganese deficiency and toxicity stress in olive plants？［J］.Journal of Plant Nutrition，2010，34（1）：98-114.
21	孙小玲，许岳飞，马鲁沂，等.植株叶片的光合色素构成对遮阴的响应［J］.植物生态学报，2010，34（8）：989-999.
21	Sun X L，Xu Y F，Ma L Y，et al.A review of acclimation of photosynthetic pigment composition in plant leaves to shade environment［J］.Chinese Journal of Plant Ecology，2010，34（8）：989-999.
22	陈霞霞，蒲高忠，黄玉清，等.铊和镉胁迫对芦竹生长及光合特征的影响［J］.广西植物，2019，39（6））：743－751.
22	Chen X X，Pu G Z，Huang Y Q，et al.Effects of thallium and cadmium stress on growth and photosynthetic characteristics of Arundo donax［J］.Guihaia，2019，39（6）：743-751.
23	秦天才，阮捷，王腊娇.镉对植物光合作用的影响［J］.环境科学与技术，2000（S1）：33-35，44．
23	Qin T C，Ruan J，Wang L J.Effect of Cd on the plant photosynthesis［J］.Environmental Science & Technology，2000（S1）：33-35，44.
24	鲁艳，李新荣，何明珠，等.重金属对盐生草光合生理生长特性的影响［J］.西北植物学报，2011，31（2）：370-376．
24	Lu Y，Li X R，He M Z，et al.Photosynthesis and physiological characteristics in Halogeton glomeratus with heavy metal treatments［J］.Acta Botanica Boreali-occidentalia Sinica，2011，31（2）：370-376.
25	Farquhar G D，Sharkey T D.Stomatal conductance and photosynthesis［J］.Annual Review of Plant Physiology，1982，33：317-345.
26	叶子飘.光合作用对光和CO₂响应模型的研究进展［J］.植物生态学报，2010，34（6）：727-740.
26	Ye Z P.A review on modeling of responses of photosynthesis to light and CO₂［J］.Chinese Journal of Plant Ecology，2010，34（6）：727-740.
27	王海珍，韩路，徐雅丽，等.胡杨异形叶叶绿素荧光特性对高温的响应［J］.生态学报，2011，31（9）：2444-2453.
27	Wang H Z，Han L，Xu Y L，et al.Response of chlorophyll fluorescence characteristics of Populus euphratica heteromorphic Leaves to high temperature［J］.Acta Ecologica Sinica，2011，31（9）：2444-2453.
28	李理渊，李俊，同小娟，等.不同光环境下栓皮栎和刺槐叶片光合光响应模拟［J］.应用生态学报，2018，29（7）：2295-2306.
28	Li L Y，Li J，Tong X J，et al.Simulation on photosynthetic light-responses of leaves of Quercusvariabilis and Robiniapseudoacacia under different light conditions［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2016，29（7）：2295-2306.
29	魏明月，云菲，刘国顺，等.不同光环境下烟草光合特性及同化产物的积累与分配机制［J］.应用生态学报，2017，28（1）：159-168.
29	Wei M Y，Yun F，Liu G S，et al.Response of photosynthetic characteristics and accumulation and distribution of assimilation products in tobacco to different light environments［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2017，28（1）：159-168.
30	李明月，王健，王振兴，等.模拟氮沉降条件下木荷幼苗光合特性、生物量与C、N、P分配格局［J］.生态学报，2013，33（5）：1569-1577.
30	Li M Y，Wang J，Wang Z X，et al.Photosynthetic characteristics，biomass allocation，C，N and P distribution of Schima superba seedlings in response to simulated nitrogen deposition［J］.Acta Ecologica Sinica，2013，33（5）：1569-1577.
31	王小菲，高文强，刘建锋，等.不同生境对栓皮栎幼苗光合生理特性的影响［J］.生态学报，2016，36（24）：8062-8070.
31	Wang X F，Gao W Q，Liu J F，et al.Effects of habitat change on the photosynthetic characteristics of Quercus variabilis seedlings［J］.Acta Ecologica Sinica，2016，36（24）：8062-8070.
32	王富刚，徐伟洲，亢福仁，等.不同坡向条件下小叶杨光合光响应曲线研究［J］.水土保持研究，2015，22（6）：177-182.
32	Wang F G，Xu W Z，Kang F R，et al.Photosynthetic light-response curves of Populussimonii under different slope aspects［J］.Research of Soil and Water Conservation，2015，22（6）：177-182.
33	齐欣，曹坤芳，冯玉龙.热带雨林蒲桃属3个树种的幼苗光合作用对生长光强的适应［J］.植物生态学报，2004，28（1）：31-38.
33	Qi X，Cao K F，Feng Y L.Photosynthetic acclimation to different growth light environments in seedlings of three tropical rainforest Syzygium species［J］.Acta Phytoecologica Sinica，2004，28（1）：31-38.

[1]	任天梦, 鲍雨, 苏亚勋, 陈庆斌, 魏立颖, 纪若璇, 于笑, 夏新莉, 尹伟伦, 刘超. 不同修枝处理对10年生三倍体毛白杨生长和光合特性的影响[J]. 植物研究, 2023, 43(6): 846-856.
[2]	魏春燕, 李月灵, 金则新, 罗光宇, 陈超, 单方权. 遮荫对七子花幼苗光合特性和非结构性碳水化合物含量的影响[J]. 植物研究, 2022, 42(6): 1096-1105.
[3]	钟鑫爱, 孟诗琪, 周婉婷, 姚琦, 张琼, 兴旺, 刘大丽. 甜菜谷胱甘肽S-转移酶基因家族鉴定及在镉胁迫下的响应分析[J]. 植物研究, 2022, 42(5): 790-801.
[4]	高冰, 高鹏飞, 范卫芳, 冯郑红, 吴建慧. 镉胁迫对绢毛委陵菜-丛枝菌根真菌共生体根系结构和生理的影响[J]. 植物研究, 2022, 42(4): 647-656.
[5]	宋子文, 刘焕臻, 马晓雨, 孙国语, 易嘉欣, 张春华, 尤远祥, 王德秋, 李开隆. 镉胁迫对大青杨不同倍体的生长及生理生化的影响[J]. 植物研究, 2020, 40(5): 728-734.
[6]	吴建慧, 范卫芳, 牛喆, 张静, 高鹏飞, 李文. 外源茉莉酸甲酯对干旱胁迫下狭叶黄芩光合和生理特性的影响[J]. 植物研究, 2020, 40(3): 360-367.
[7]	乔滨杰, 王德秋, 高海燕, 李召珉, 葛丽丽, 丁文雅, 赵曦阳. 干旱胁迫下杨树无性系苗期光合与气孔形态变异研究[J]. 植物研究, 2020, 40(2): 177-188.
[8]	胡举伟, 代欣, 宋涛, 孙广玉. 不同光质对桑树幼苗生长和光合特性的影响[J]. 植物研究, 2019, 39(4): 481-489.
[9]	马月花, 郭晓瑞, 杨楠, 张野, 唐中华, 王洪政. 黄芪幼苗对镉胁迫的生理响应机制[J]. 植物研究, 2019, 39(4): 497-504.
[10]	万雪冰, 王庆贵, 闫国永, 邢亚娟. 天然次生林植物叶片生态化学计量特征及光合特性对长期N沉降的响应[J]. 植物研究, 2019, 39(3): 407-420.
[11]	殷东生, 沈海龙, 魏晓慧. 遮荫对风箱果幼苗光合能力和碳水化合物积累的影响[J]. 植物研究, 2017, 37(6): 841-847.
[12]	李芯妍, 滕志远, 徐启江, 张会慧, 郑宝江. 遮荫对黑茶藨子叶片形态结构和光合特性的影响[J]. 植物研究, 2017, 37(4): 521-528.
[13]	舒文将, 柴胜丰, 黎兆海, 范进顺, 唐键民, 朱淑芳, 何志红. 不同光强对棱角山矾幼苗生长及光合特性的影响[J]. 植物研究, 2017, 37(4): 556-562.
[14]	闫小红, 周兵, 胡文海, 王宁, 尹增芳. 干旱胁迫对入侵种大狼把草及本地伴生种山莴苣叶片光合特性的影响[J]. 植物研究, 2016, 36(6): 931-941.
[15]	张衷华1,2；唐中华1；杨逢建1*；王化3；张军1；祖元刚1. 两种主要油用牡丹光合特性及其微环境影响因子分析[J]. 植物研究, 2014, 34(6): 770-775.

土壤镉胁迫对檫木光合特性的影响

Photosynthetic Characteristics of Sassafras tzumu under Cadmium Stress in Soil

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价