棉花花铃期叶片氮分配对光合氮利用效率的影响

为探讨棉花(Gossypium spp.)叶片净光合速率(P_(n))与氮分配的关系,分析影响光合氮利用效率(PNUE)提高的限制因子,揭示氮利用效率的光合生理调控机制,该研究在花铃期测定包括陆地棉(G.hirsutum)、海岛棉(G.barbadense)、树棉(G.arboreum)和草棉(G.herbaceum)16个基因型棉花的气体交换参数、不同组分氮含量与比例和单位面积细胞壁含量(CW_(area))等,分析P_(n)、CW_(area)、PNUE与各组分氮含量之间的关系。结果表明:当单位面积氮含量(N_(area))小于3.75 g·m^(-2)时,P_(n)与N_(area)呈极显著正相关关系,超过此值,它们之间无相关关系;而P_(n)与光合机构中的核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)氮含量(N_(r))和生物力能学氮含量(Nb)呈显著正相关关系,与捕光系统氮含量(N_(L))呈边缘性正相关关系,表明光合机构氮含量(N_(p))比N_(area)对光合能力更为重要;此外,P_(n)也与气孔导度(G_(s))呈显著正相关关系。基因型‘常紫1号’低的P_(n)主要与低N_(p)有关,而基因型‘MOC-620’低的P_(n)主要与低G_(s)有关。光合机构各组分氮分配比例也与PNUE呈显著或极显著正相关关系;但光合机构各组分氮分配比例受自身N_(area)和CW_(area)影响。相关分析表明,生物力能学氮分配比例(P_(b))和捕光系统氮分配比例(P_(L))与N_(area)极显著负相关;Rubisco氮分配比例(P_(r))、P_(L)和P_(b)分别与CW_(area)显著、极显著和边缘性负相关。表明随着N_(area)和CW_(area)增加,叶片倾向于非光合机构氮分配,包括储存氮组分和细胞壁组分。此外,细胞壁可能通过影响叶肉导度(g_(m))降低P_(n)和PNUE。增加光合机构氮分配比例,降低非光合机构的氮分配比例以及增加g_(m)可提升基因型‘常紫1号’和‘MOC-620’的PNUE。