五个杨树品种生长、光合生理及根尖离子流速特性比较分析

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2024.01.012

植物研究 ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (1): 96-106.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2024.01.012

五个杨树品种生长、光合生理及根尖离子流速特性比较分析

张婧¹^,², 张伟溪², 丁昌俊²(), 苑正赛¹^,², 代丽蕊¹^,², 苏晓华², 沈应柏³, 曲冠证¹

^1.林木遗传育种全国重点实验室，东北林业大学，哈尔滨 150040
^2.林木遗传育种全国重点实验室，国家林业和草原局林木培育重点实验室，中国林业科学研究院林业研究所，北京 100091
^3.北京林业大学，北京 100083

收稿日期:2023-06-21 出版日期:2024-01-20 发布日期:2023-12-27
通讯作者: 丁昌俊 E-mail:changjund@126.com
作者简介:张婧（1999—），女，硕士研究生，主要从事植物抗性育种研究。
基金资助:
国家“十四五”重点研发计划课题(2021YFD2201205);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目(CAFYBB2020SZ002)

Comparative Analysis of Growth, Photosynthetic Physiology and Root Tip Ion Flow Characteristics of Five Poplar Varieties

Jing ZHANG¹^,², Weixi ZHANG², Changjun DING²(), Zhengsai YUAN¹^,², Lirui DAI¹^,², Xiaohua SU², Yingbai SHEN³, Guanzheng QU¹

^1.State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding，Northeast Forestry University，Harbin 150040
^2.State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding，Key Laboratory of Tree Breeding and Cultivation of State Forestry Administration，Research Institute of Forestry，Chinese Academy of Forestry，Beijing 100091
^3.Beijing Forestry University，Beijing 100083

Received:2023-06-21 Online:2024-01-20 Published:2023-12-27
Contact: Changjun DING E-mail:changjund@126.com

摘要/Abstract

摘要：

通过比较不同品种杨树（Populus）的生长、光合生理及根尖离子流速特性差异，为速生适应性强品种的早期选育提供参考。以渤丰3号杨（P. × euramericana ‘Bofeng 3’）、渤丰1号杨（P. × euramericana ‘Bofeng 1’）、西雄1号杨（P. × euramericana ‘Xixiong 1’）、中雄7号杨（P. × euramericana ‘Zhongxiong 7’）和中雄4号杨（P. deltoides × P. suaveolens cl. ‘Zhongxiong 4’）5个杨树品种1年生苗为研究对象，于正常培养条件下的试验开始和试验结束（30 d）时分别测定株高、地径等生长指标，并于10、20、30 d时分别测定幼苗的叶片数量、单叶面积、叶长、叶宽、瞬时净光合速率（P_n）、胞间CO₂摩尔浓度（C_i）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、叶绿素相对含量以及根尖K⁺、Ca²⁺、H⁺流速等指标，经过30 d的正常管理，5个品种的株高生长量之间的差异达到显著水平，由高到低依次为中雄4号杨、西雄1号杨、渤丰3号杨、中雄7号杨、渤丰1号杨；其中光合特性指标和蒸腾速率渤丰1号杨均表现为最大，中雄4号杨均表现为最小，但是中雄4号杨的单叶面积（（57.49±2.37） cm²）、总叶面积（（1 721.10± 28.59） cm²）、单株净光合速率（（17 863.10±910.21） μmol·m^-2·s^-1）和水分利用率（（3.15±0.06） μmol·mmol^-1）均表现为最大，且K⁺外排流速最慢，为（62.68±0.45） pmol·cm^-2·g^-1，Ca²⁺内流流速最快，为（-74.24±1.29） pmol·cm^-2·g^-1，而渤丰1号的单株净光合速率（（8 539.70±164.64） μmol·m^-2·s^-1）和水分利用率（（2.64±0.07） μmol·mmol^-1）最小，且K⁺外排流速（（130.81±1.71） pmol·cm^-2·g^-1）最快，Ca²⁺内流流速（（-34.43±0.84） pmol·cm^-2·g^-1）最慢。综上所述，5个杨树品种中，中雄4号杨总叶面积、单株净光合速率、水分利用率最高，蒸腾速率最小，根尖K⁺外排流速最慢，Ca²⁺内流流速最快，植物体内K⁺、Ca²⁺离子含量最多，H⁺最活跃，株高生长表现最好，可能具有潜在的较强环境适应能力，适宜种植的范围更广。

关键词: 杨树品种, 生长差异, 光合作用, 蒸腾作用, 根尖离子流速

Abstract:

To provide reference for early selection of fast-growing and adaptable varieties， the difference in growth， photosynthetic physiology， and root tip ion flux were analyzed among in five poplar varieties. The annual seedlings of Populus × euramericana ‘Bofeng 3’， P. × euramericana ‘Bofeng 1’， P. × euramericana ‘Xixiong 1’， P. × euramericana ‘Zhongxiong 7 ’， and P. deltoides × P. suaveolens cl. ‘Zhongxiong 4’ were selected as materials. Growth indexes including plant height and ground diameter were measured at 0 and 30 days under normal culture conditions， respectively. Leaf number， single leaf area， leaf length， leaf width， photosynthetic parameters including P_n， C_i， G_s， T_r， SPAD and K⁺， Ca²⁺， H⁺ ion flux of roots were measured at 10， 20 and 30 days， respectively. Under 30 days normal management， There were significant differences in plant height growth among the five varieties， from high to low， it was ‘Zhongxiong 4’， ‘Xixiong 1’， ‘Bofeng 3’， ‘Zhongxiong 7’ and ‘Bofeng 1’. Among them， the photosynthetic characteristics and transpiration rate of ‘Bofeng 1’ were the largest， and those of ‘Zhongxiong 4’ were the smallest. However， the single leaf area（（57.49±2.37） cm²）， total leaf area（（1 721.10±28.59） cm²）， net photosynthetic rate （（17 863.10± 910.21） μmol·m^-2·s^-1） and water utilization rate（（3.15±0.06）μmol·mmol^-1） of ‘Zhongxiong 4’ were significantly decreased. were the largest. The efflux velocity of K⁺ was the slowest（（62.68±0.45） pmol·cm^-2·g^-1）， and the influx velocity of Ca²⁺ was the fastest（（-74.24±1.29） pmol·cm^-2·g^-1）. The net photosynthetic rate （（8 539.70±164.64） μmol·m^-2·s^-1） and water utilization rate（（2.64±0.07） μmol·mmol^-1） of ‘Bofeng 1’ were the lowest， and the outflow velocity of K⁺ was（130.81±1.71） pmol·cm^-2·g^-1. The Ca²⁺ influx velocity（（-34.43±0.84） pmol·cm^-2·g^-1） was the slowest. In summary， among the five varieties， ‘Zhongxiong 4’ might have potential strong environmental adaptability， with the highest total leaf area， P_nand WUE， the lowest T_r， the smallest K⁺ efflux， largest Ca²⁺ influx of and most active H⁺of root tip， and best plant height growth performance， which might be suitable for planting a wider range.

Key words: poplar varieties, growth difference, photosynthesis, transpiration, apical ion flow rate

中图分类号:

S722.3⁺6

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图/表 9

表1

表2

图1

表3

表4

图2

表5

图3

图4

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品种名称 Varieties Name	株高 Plant height/cm	地径 Ground diameter/mm	叶片数量/枚 Number of blades	节间距 Section spacing/cm
渤丰3号杨 P.×euramericana ‘Bofeng 3’	45.58	5.14	20	2.23
渤丰1号杨 P.×euramericana ‘Bofeng 1’	36.54	4.39	17	2.12
西雄1号杨 P.×euramericana ‘Xixiong 1’	42.42	4.58	21	2.01
中雄7号杨 P.×euramericana ‘Zhongxiong 7’	47.40	4.50	22	2.14
中雄4号杨 P.deltoides×P.suaveolens cl. ‘Zhongxiong 4’	83.49	5.98	25	3.27

杨树品种 Poplar varietes	节间距 Section spacing/cm	叶片数量/枚 Number of blades
渤丰3号杨 P.×euramericana ‘Bofeng 3’	2.21±0.07b	24±0.71b
渤丰1号杨 P.×euramericana ‘Bofeng 1’	2.07±0.13d	22±0.71c
西雄1号杨 P.×euramericana ‘Xixiong 1’	2.14±0.06c	25±0.50b
中雄7号杨 P.×euramericana ‘Zhongxiong 7’	2.20±0.04b	25±0.82b
中雄4号杨 P. deltoides×P. suaveolens cl. ‘Zhongxiong 4’	3.16±0.01a	29±0.82a

杨树品种 Poplar varieties	叶长 Length of leaf/cm	叶宽 Leaf width/cm	单叶面积 Leaf area/cm²	总叶面积 Total blade area/cm²
渤丰3号杨 P.×euramericana ‘Bofeng 3’	6.94±0.03b	7.69±0.16b	35.35±0.33b	852.35±7.92c
渤丰1号杨 P.×euramericana ‘Bofeng 1’	6.17±0.13d	7.27±0.03c	28.97±0.67c	633.38±17.01d
西雄1号杨 P.×euramericana ‘Xixiong 1’	7.17±0.23b	7.96±0.17b	37.23±0.83b	932.75±6.50b
中雄7号杨 P.×euramericana ‘Zhongxiong 7’	6.46±0.28c	7.85±0.37b	35.74±0.94b	884.09±23.41bc
中雄4号杨 P.deltoides×P.suaveolens cl. ‘Zhongxiong 4’	8.91±0.15a	9.04±0.40a	57.49±2.37a	1721.10±28.59a

杨树品种 Poplar varietes	气孔导度G_s /（mmol·m^-2·s^-1）	胞间CO₂摩尔分数C_i /（μmol·mol^-1）	蒸腾速率T_r /（g·m^-2·h^-1）	SPAD值 SPAD value
渤丰3号杨 P.×euramericana ‘Bofeng 3’	0.249±0.037b	273.05±6.48a	4.62±0.12b	34.47±0.21b
渤丰1号杨 P.×euramericana ‘Bofeng 1’	0.274±0.015a	274.51±2.32a	5.14±0.16a	36.13±0.78a
西雄1号杨 P.×euramericana ‘Xixiong 1’	0.224±0.008c	262.27±2.32b	4.51±0.07c	31.61±0.14c
中雄7号杨 P.×euramericana ‘Zhongxiong 7’	0.215±0.003c	244.84±0.64c	3.67±0.03d	34.42±0.14b
中雄4号杨 P.deltoides×P.suaveolens cl. ‘Zhongxiong 4’	0.157±0.005d	232.99±5.61d	3.39±0.13e	30.31±0.22d

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五个杨树品种生长、光合生理及根尖离子流速特性比较分析

Comparative Analysis of Growth, Photosynthetic Physiology and Root Tip Ion Flow Characteristics of Five Poplar Varieties

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图/表 9

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