不同光密度对马铃薯脱毒植株光合作用及产量的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

课题来源及选题依据：马铃薯（solanum tuberosuml.）属茄科一年生草本植物，块茎可供食用，由于耐旱、耐脊薄、适应性广、高产、稳产、营养成分全面而受到全世界的高度重视，是全球第四重要的粮食作物，仅次于小麦、稻谷和玉米^[1]。我国马铃薯的种植面积广。传统的马铃薯生产中利用块茎进行无性繁殖，但由于病毒侵染和植株衰老等因素，会造成种薯的退化进而失去利用价值^[2]。与将普通马铃薯块茎作为繁殖材料相比，采用脱毒马铃薯块茎作为繁殖材料，有种薯出苗率高，植株生长良好、根系发达、分枝较多、块茎生长速度快、结薯量大等优点。此外，脱毒马铃薯对常规病毒的抵抗能力强，极少因为病毒的感染而导致马铃薯产量的下降^[3]。

目前,在全世界范围内，脱毒马铃薯被广泛种植并且得到世界各地农民的认可^[4]。伴随我国农业的快速发展，对脱毒马铃薯种植技术提出了新的要求以及标准^[5]，一直以来，在脱毒马铃薯种植技术方面，虽然已经取得一些成效，但是大田生产脱毒马铃薯种薯仍旧存在生产环境差、土传病害侵染严重等问题，阻碍了脱毒马铃薯产量的提高^[6]。因此人工环境下栽培脱毒马铃薯显得尤为重要。led人工光源能够为脱毒马铃薯提供其生长所需的光照环境，从而进一步提高光合作用及产量^[7]。马铃薯干物质的形成、转运及积累影响马铃薯的产量，而马铃薯光合作用的强弱会直接或间接的影响马铃薯干物质的形成、转运及积累。光密度是影响光合作用的重要因子^[8]，不同光密度对马铃薯植株光合作用以及产量的影响也不同^[9]。

国内外研究进展：有研究表明：植物中的干物质有90%-95%是来自光合作用，而光密度影响马铃薯植株的光合作用^[10]。马铃薯在不同光密度下的光合作用不同。在光饱和点以下，光合强度随光密度的增加而增加^[11]，然而，光密度过高时，会破坏原生质引起叶绿素分解或者使细胞失水过多而使气孔关闭，造成光合作用减弱、出现光抑制现象。当光密度低于光补偿点时，光合作用制造的有机物质少于呼吸消耗，植物不能正常生长发育^[12]。因此，适宜的光密度对于马铃薯的生长显得尤为重要。光合作用参数是反映植物在不同环境条件下光能利用能力和效率的重要指标^[13,14]。前人做了有关这方面的研究：陈珏^[15]研究发现：马铃薯净光合速率(pn)、蒸腾速率(tr)、气孔导度(gs)随着有效光辐射强度增强呈上升趋势；胞间co₂浓度(ci)随有效光辐射强度增强先急速下降，当光合有效辐射增大到500μmolm^-2s^-1时趋于稳定；在长期弱光处理下，所有供试品种出现叶绿素a/b值下降、净光合速率下降。雷俊、张凯^[16]等在黄土高原半干旱区，通过黑膜覆盖的种植方式栽培马铃薯，研究发现光密度降低有利于提高叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，降低胞间co₂浓度；光密度降低后植株叶片光补偿点(lcp)、光饱和点(lsp)及最大净光合速率(pmax)均有所降低。光密度对不同地区以及不同品种马铃薯光合作用的影响不同，在半干旱地区遮荫反而有利于提高叶片净光合速率，促进光合作用从而提高产量。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：本实验通过设置三种不同的光密度（200、300、400 μmol m^-2s^-1），测定三种不同光密度下栽培的马铃薯脱毒植株一天中不同时间段的光合速率的动态变化，得出三种不同光密度对脱毒马铃薯植株光合作用以及产量的影响。

研究内容：测定三种不同的光密度处理下每个植株的上、中、下叶片中长势较好的叶片的光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO₂浓度及蒸腾速率（Tr），即马铃薯植株一天内光合速率的动态变化以及测定脱毒马铃薯的产量。

3. 研究的方法与方案

研究方法：试验材料选用马铃薯脱毒组培苗（费乌瑞它）。试验于2019年9月—12月在南京农业大学农学院植物光生物学实验室内进行。马铃薯组培苗经开瓶缓苗后从组织瓶中取出，再移栽到直径为3-6mm的蛭石栽培基质中，在白天温度为22 1℃，晚上16 1℃，光周期11h/d,相对湿度控制在白天70 5%，晚上60 5%左右，co2浓度为400±20ppm的植物工厂适应的光下进行缓苗，之后选取形态长势一致的马铃薯脱毒苗移栽至栽培框（高18cm*长60cm*宽40cm）内，每框15株（株行距为20cm*20cm）,每个处理下进行两次重复，正常肥水管理。并以马铃薯专用植物led生长灯为人工光源进行不同光密度处理。光密度分别设置为200、300、400molm^-2s^-1研究马铃薯脱毒植株在一天内的光合作用的动态变化。在早上八点整开灯，一天内光照时间为08:00-19:00，开灯一小时后开始测光合速率，分别从200、300、400μmolm^-2s^-1的光处理下选取3株形态、长势一致的铃薯植株，分别在09:00、10:00、11:00、12:00、13:00、14:00、15:00、16:00、17:00、18:00时用便捷式光合测定仪（li-6400，usa）避开叶片主脉测定每个马铃薯植株的上叶、中叶和下叶中长势较好的叶片（将测定的马铃薯植株均匀的分为上、中、下三个部分）的光合速率（pn）、气孔导度（gs）、胞间co2浓度及蒸腾速率（tr)，即马铃薯植株一天内光合速率的动态变化以及马铃薯在各个生长时期的产量。

技术路线：

1.马铃薯组培苗经开瓶缓苗后取出后移栽至蛭石中,然后在人工环境内进行光适应。

4. 研究创新点

多数前人的研究大多是有关光照条件与马铃薯的光合作用以及产量之间的关系或是一些植物营养元素对马铃薯植株生长及产量的影响，而关于人工环境下马铃薯脱毒植株光合作用以及产量与光密度相关性的研究较少，本实验创新性的初步研究光密度对马铃薯脱毒植株及光合作用的影响，对马铃薯光合作用、产量的影响，为马铃薯在人工光照下栽培的光照策略提供参考价值。

5. 研究计划与进展

三．研究计划及预期结果