花生不同光合-CO2响应曲线拟合模型的比较

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb18120084

中国农学通报 ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (12): 33-38.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb18120084

所属专题：油料作物

花生不同光合-CO₂响应曲线拟合模型的比较

李思嘉¹^,², 陈志德², 王晓婧², 杨长琴², 张国伟², 刘瑞显²()

¹扬州大学生物科学与技术学院,江苏扬州 225009
²江苏省农业科学院经济作物研究所,南京 210014

收稿日期:2018-12-19 修回日期:2019-01-07 出版日期:2020-04-25 发布日期:2020-04-21
通讯作者: 刘瑞显
作者简介:李思嘉,女,1994年出生,河南舞阳人,硕士研究生,主要从事作物生理与分子生物学研究。通信地址：210014 江苏省南京市钟灵街50号江苏省农业科学院经济作物研究所,Tel：025-84390993,E-mail： 1278249882@qq.com
基金资助:
国家花生产业技术体系“南京综合试验站”(CARS-13);江苏省农业科学院“小而特”学科建设专项资金项目(ZX182014)

Different Fitting Models of Photosynthesis-CO₂ Response Curves of Peanut: Comparison

Li Sijia¹^,², Chen Zhide², Wang Xiaojing², Yang Changqin², Zhang Guowei², Liu Ruixian²()

¹College of Bioscience and Biotechnology, Yangzhou University, Yangzhou Jiangsu 225009
²Institute of Industrial Crops, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014

Received:2018-12-19 Revised:2019-01-07 Online:2020-04-25 Published:2020-04-21
Contact: Ruixian Liu

摘要/Abstract

摘要：

为选择合适的数学模型来拟合花生(Arachis hypogaea L.)光合-CO₂响应曲线,比较了直角双曲线模型、Michaelis-Menten模型、非直角双曲线模型、指数函数、直角双曲线修正模型以及指数改进模型在模拟2个花生品种‘JS702’和‘JS713’的光合-CO₂响应曲线中的拟合度。结果表明,6种典型的CO₂响应模型均可对花生叶片的光合-CO₂响应曲线进行模拟,决定系数均达0.95以上。由计算的响应参数可知,不同模型拟合的2个品种的最大净光合速率均比实测值高,对于‘JS702’品种以指数改进模型计算最大净光合速率值最为接近实测值,而‘JS713’品种以直角双曲线修正模型、非直角双曲线模型和指数改进模型计算的最大净光合速率最为接近实测值。由直角双曲线修正模型与指数改进模型求解的饱和CO₂浓度与实测值差异较小,其余模型均与实测值差异较大。6个模型拟合的CO₂补偿点差异相对较小,‘JS702’品种的CO₂补偿点以直角双曲线修正模型、指数模型和指数改进模型与实测值最为一致;而‘JS713’品种的CO₂补偿点以直角双曲线修正模型与实测值最为一致。不同模型拟合的光呼吸速率2个品种均表现出以直角双曲线修正模型和指数改进模型较为接近实测值。综合分析,直角双曲线修正模型和指数改进模型比较适合用于拟合花生的光合-CO₂响应曲线。

关键词: 花生, CO₂响应曲线, 模型, 最大净光合速率, 饱和CO₂浓度

Abstract:

To select an appropriate model to fit the photosynthesis-CO₂ response curve of peanut, six typical models (rectangular hyperbolic model, Michaelis-Menten model, non-rectangular hyperbolic model, exponential model, modified rectangular hyperbolic model, and modified exponential model) were adopted to fit the photosynthesis-CO₂ response curves of two peanut (Arachis hypogaea L.) varieties (‘JS702’ and ‘JS713’). Results showed that all the six models could fit the photosynthesis-CO₂ response curves of the two peanut varieties (R ²>0.95). All the six models overestimated the maximum net photosynthetic rate (P_n_max), while the modified exponential model presented more realistic value for ‘JS702’, the non-rectangular hyperbolic model, the modified rectangular hyperbolic model and the modified exponential model presented more realistic values for ‘JS713’. The values of CO₂ saturation point (C_isat) estimated by modified rectangular hyperbolic model and modified exponential model had small difference with the measured data, however, the C_isat estimated by other four models were significantly different from the measured data. The estimated values of the CO₂ compensation point (Γ) by the six models were all close to the measured values, Γ calculated by modified rectangular hyperbolic mode, exponential model and modified exponential model were most consistent with the measured data for ‘JS702’, Γ calculated by modified rectangular hyperbolic model was more close to the measured data for ‘JS713’. The estimated values of the rate of photorespiration (R_p) by modified rectangular hyperbolic model and modified exponential model were close to the measured values for the two peanut varieties. All data suggested that the modified rectangular hyperbolic model and modified exponential model could well fit the photosynthesis-CO₂ response curve for peanut to study the photosynthetic characteristics.

Key words: peanut, photosynthesis-CO₂ response curve, model, the maximum net photosynthetic rate, the CO₂ saturation point

中图分类号:

S565.2

李思嘉, 陈志德, 王晓婧, 杨长琴, 张国伟, 刘瑞显. 花生不同光合-CO₂响应曲线拟合模型的比较[J]. 中国农学通报, 2020, 36(12): 33-38.

Li Sijia, Chen Zhide, Wang Xiaojing, Yang Changqin, Zhang Guowei, Liu Ruixian. Different Fitting Models of Photosynthesis-CO₂ Response Curves of Peanut: Comparison[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(12): 33-38.

图/表 2

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品种	模型	α	P_max	C_isat	Γ	R_p	R²
JS702	直角双曲线模型	0.093	34.15	1001.21	102.61	6.64	0.975
	非直角双曲线模型	0.041	24.49	746.99	102.61	4.23	0.999
	Michaelis-Menten模型		34.15	1001.21	102.61	6.64	0.975
	直角双曲线修正模型	0.064	22.66	1338.85	95.95	5.49	0.991
	指数模型	0.069	26.90	828.39	95.83	5.88	0.989
	指数改进模型	0.060	20.41	1359.55	97.05	5.34	0.993
	实测值		≈20.2	≈1339.2	≈96.0	≈ 4.0
JS713	直角双曲线模型	0.198	48.59	829.08	81.54	10.77	0.951
	非直角双曲线模型	0.052	29.80	648.89	84.24	4.44	0.998
	Michaelis-Menten模型		48.59	829.08	81.54	10.77	0.951
	直角双曲线修正模型	0.122	30.57	1180.99	75.47	8.18	0.974
	指数模型	0.133	39.59	605.45	78.19	9.14	0.975
	指数改进模型	0.115	30.44	1148.45	79.39	8.26	0.981
	实测值		≈29.4	≈1181.2	≈76.0	≈ 5.6

品种	模型	α	P_max	C_isat	Γ	R_p	R²
JS702	直角双曲线模型	0.093	34.15	1001.21	102.61	6.64	0.975
	非直角双曲线模型	0.041	24.49	746.99	102.61	4.23	0.999
	Michaelis-Menten模型		34.15	1001.21	102.61	6.64	0.975
	直角双曲线修正模型	0.064	22.66	1338.85	95.95	5.49	0.991
	指数模型	0.069	26.90	828.39	95.83	5.88	0.989
	指数改进模型	0.060	20.41	1359.55	97.05	5.34	0.993
	实测值		≈20.2	≈1339.2	≈96.0	≈ 4.0
JS713	直角双曲线模型	0.198	48.59	829.08	81.54	10.77	0.951
	非直角双曲线模型	0.052	29.80	648.89	84.24	4.44	0.998
	Michaelis-Menten模型		48.59	829.08	81.54	10.77	0.951
	直角双曲线修正模型	0.122	30.57	1180.99	75.47	8.18	0.974
	指数模型	0.133	39.59	605.45	78.19	9.14	0.975
	指数改进模型	0.115	30.44	1148.45	79.39	8.26	0.981
	实测值		≈29.4	≈1181.2	≈76.0	≈ 5.6

花生不同光合-CO₂响应曲线拟合模型的比较

Different Fitting Models of Photosynthesis-CO₂ Response Curves of Peanut: Comparison

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