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泡桐(Paulownia spp.)是原产我国的重要速生用材树种之一。掌握泡桐杂种优势率大小及性状杂种优势的表现形式和基本规律等重要信息,能够更有效地预测、创造和利用杂种优势。探索泡桐杂种优势形成的光合生理机制,有助于评价不同品系对环境变化的适应性和稳定性,同时可为早期选择高光效优良杂种提供依据。本文以“毛泡桐×白花泡桐”(P.tomentosa(Thunb.)Steud×P.fortunei(Seem.))的优良无性系“毛白33”(TF33)和两个标准对照品种(白花泡桐C001与兰考泡桐C125)为试验材料,研究了泡桐优良无性系TF33干材表型性状的杂种优势;以TF33与其回交一代(TF33×B53(P.fortunei(Seem.)53))优良无性系BC1(192)和BC1(194)为研究对象,分别比较了参试无性系在非胁迫条件和胁迫条件下的光合生理差异;通过分析回交一代及其最优亲本TF33在不同光强和干旱-复水条件下叶片的光合能力和叶绿素荧光特性差异及对胁迫环境的适应性差异,从光合作用角度揭示了泡桐杂种优势形成的逆境生理基础。主要研究结果如下:1.TF33、C001、C125无性系间各性状存在广泛和显著的变异;3个生长性状(接干高、接干材积和主干材积)与3个干形性状(通直度、接干形数和主干平均削度)为高度变异性状(CV≥30%),CV变幅为33.10%~53.19%;接干因子是影响和决定性状杂种优势最终状况和总体表现的最重要因素;通直度性状的遗传改良是毛泡桐×白花泡桐杂种无性系干形遗传改良的关键和瓶颈;多数性状间存在极显著或显著的相关性,且不同的性状间相关性变化较大;四个主成分的累积贡献率达87.35%;TF33较C001有显著的材积杂种优势,较C125没有显著杂种优势。2.非胁迫条件下,泡桐回交一代只在6月份和10月份有显著的光合速率优势。6月份时BC1(192)叶片的最大净光合速率(Pmax)和光饱和点(LSP)显著高于BC1(194)和TF33,其超亲优势率分别为36.23%和34.49%,日平均净光合速率(Pa)超亲杂种优势率为2.90%,10月份时BC1(192)和BC1(194)的表观量子效率(AQY)和Pmax显著高于TF33,光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd)显著低于TF33,Pa超亲杂种优势率分别为23.85%和5.52%。6月份TF33的净光合速率(Pn)日变化为双峰曲线,而BC1(192)和BC1(194)的为单峰型曲线,7-10月份参试无性系均为双峰型曲线且存在明显的“午休”现象。3.TF33、BC1(192)和BC1(194)虽均对弱光有一定的调节适应机制,但在全光照下生长最为适宜,遮荫使植株的光合能力显著降低,光照不足会成为其生长的决定性限制因子。全光照(L0)下BC1(192)和BC1(194)的Pa未表现出杂种优势现象,但在低光照(L1)条件下,BC1(192)和BC1(194)较其最优亲本TF33有光合优势。L1条件下,BC1(192)和BC1(194)的Pa杂种优势率(RH)分别为2.23%和3.67%,BC1(192)的Pmax、LSP和AQY的值最大,LCP和Rd最小,热耗散最弱光合能力最强。L2时3个无性系的光合作用均严重受挫,其Pn峰值不明显,较L0时降低53.31%~60.39%,此时BC1(192)的Pa高于TF33但差异不显著,BC1(194)则表现为杂种劣势。4.正常供水(CK)条件下,BC1(192)和BC1(194)较TF33没有表现出杂种优势现象。田间最大持水量的60%~70%(T1)时,TF33、BC1(192)和BC1(194)的Pmax、Pa、AQY、相对电子传递速率(ETR)、PSII实际光化学量子产量(Yield)和光化学淬灭(q P)较对照(CK)有所增加,非光化学淬灭(q N)降低,表明轻度干旱胁迫对杂交泡桐的净光合速率的提高是有利的。但在极度干旱胁迫条件下,BC1(192)和BC1(194)有较强的适应性,均表现出显著的杂种优势;尤其是胁迫解除后,BC1(192)受损的光合中心能及时得到修复,光合作用很快恢复到正常水平甚至出现补偿优势。