水分脅迫對紫背天葵光合生理特性的影響

陳雄偉,趙則海,何嬋花,李春彪

(肇慶學院 生命科學學院,廣東 肇慶 526061)

水分脅迫對紫背天葵光合生理特性的影響

陳雄偉,趙則海,何嬋花,李春彪

(肇慶學院 生命科學學院,廣東 肇慶 526061)

在光輻射大于100 μmol/(m2·s)的條件下，經多水處理紫背天葵(Begonia fimbristipula)葉片利用強光的能力較強，少水處理則其光合速率受到抑制．在弱光條件下，適水處理后紫背天葵葉片的凈光合速率較高，光補償點較低，葉綠素a的含量高，具有較高的光合能力．紫背天葵葉綠素的含量隨土壤含水量下降而減少．在多水和少水處理條件下，紫背天葵葉片可溶性糖及MDA的含量有增加趨勢；適水處理后紫背天葵具有良好的光合生理特性．紫背天葵在弱光條件下對水分脅迫有一定的適應性．

水分脅迫；光合作用；生理生化指標；紫背天葵

紫背天葵(Begonia fimbristipula)為秋海棠科秋海棠屬的多年生無莖草本植物，分布于我國廣東、廣西、福建和江西等地，模式標本采自廣東省鼎湖山和羅浮山[1]．紫背天葵是傳統(tǒng)中草藥，具有清熱解毒、潤燥止咳、活血消腫之效[2]．紫背天葵為陰生植物，生長于林下蔭蔽處，每年僅生長1片葉，產量極低，且由于長期采挖已使自然資源日益缺乏[3]，因此人們迫切希望能將之引種栽培，緩解人們日益增長的需求與自然資源枯竭之間的矛盾．本文中，筆者研究了不同水分處理紫背天葵的光合生理特性，旨在為其引種栽培和產業(yè)開發(fā)提供科學依據．

1 研究材料與研究方法

1．1 研究材料

盆栽實驗在肇慶學院生物園遮蔭條件下進行（采用黑色遮蔭網，光強在60～80 μmol/(m2·s)]．盆直徑為22 cm，高為18 cm，盆土為一般花卉的栽培土．于2009年4月15日選擇長勢一致的紫背天葵植株共12盆進行水分脅迫處理，將盆栽分為多水處理（指過量給水）、適水處理（指適度給水）、少水處理（指不給水）3個組，每組4盆．具體處理為：多水處理組每天澆充分飽和的水；適水處理組每天每盆澆水約200 mL；少水處理組4月15日澆足水分后，處理期間不澆水．為了避免實驗處理期間受到自然降雨的影響，蔭棚下加裝透明塑料薄膜．

1．2 研究方法

5月26日分別對各處理組的活體葉片進行光合作用測定，然后測定其葉綠素、可溶性糖和丙二醛含量．同時，取土壤表層及下層5～7 cm的土壤測定土壤的含水量、pH值和有機質含量（見表1）．測定結果表明，土壤略偏酸性，有機質含量不高，飽和澆水最大含水量為20．84%．

1．2．1 葉綠素含量測定[4]67－69

取新鮮紫背天葵葉片0．25g放入研缽中，加體積分數(shù)為80%的丙酮提取，分別于663nm和645nm測定提取液的OD值，計算其葉綠素的含量．

1．2．2 可溶性糖和丙二醛（MDA）含量的測定[4]274－276

取鮮葉0．25g放入研缽中，加質量分數(shù)為10%的三氯乙酸（TCA）研磨提取后進行離心處理，上清液加入質量濃度為0．6%的硫代巴比妥酸（TBA）沸水浴顯色，分別測定顯色后的上清液532和450nm的OD值，計算其MDA和可溶性糖的含量．

表1 紫背天葵種植的土壤條件

1．2．3 光合作用的測定[5]

分別選取各處理組的紫背天葵葉片，各重復3株，測定光響應曲線，并計算光飽和點與光補償點的數(shù)值．

2 結果與分析

2．1 紫背天葵葉片凈光合速率的光響應特征

在 0～100μmol/(m2·s)弱光范圍內，適水處理植株的凈光合速率增幅最快，且相同光合有效輻射條件下的凈光合速率均高于多水處理和少水處理(見圖1)．當光合有效輻射大于100μmol/(m2·s)時，紫背天葵葉的凈光合速率為多水處理＞適水處理＞少水處理．

紫背天葵葉片的光飽和點為多水處理＞適水處理＞少水處理(見表1)．多水處理后紫背天葵葉片的光飽和點是適水和少水處理的2倍以上，表明在土壤水分較高的生境中，紫背天葵對強光的利用能力較強．少水處理葉片的光補償點最高，表明土壤水分虧缺時紫背天葵對弱光利用能力較弱；適水處理葉片的光補償點最低，表明紫背天葵利用弱光的能力最強．

圖1 水分處理對紫背天葵葉片光響應的影響

表2 不同水分處理紫背天葵葉片的光飽和點與光補償點

2．2 紫背天葵葉片蒸騰速率的光響應特征

在不同光合有效輻射條件下，紫背天葵葉片的蒸騰速率為多水處理＞適水處理＞少水處理(見圖2)．隨光合有效輻射的增加，多水處理和適水處理葉片的蒸騰速率增加，而少水處理葉片的蒸騰速率有下降的趨勢．

2．3 水分脅迫對紫背天葵葉片葉綠素含量的影響

隨著土壤水分含量的降低，紫背天葵葉片中的總葉綠素、葉綠素a和葉綠素b的含量均降低(圖3a，3b和3c)，表明經多水處理和適水處理后，紫背天葵葉片的葉綠素含量較高，少水處理則明顯降低其葉綠素含量．經適水處理的紫背天葵葉片葉綠素a/b最大（圖3d），表明遮蔭條件下紫背天葵葉片葉綠素a的含量較高，有利于長波光的吸收．

圖2 不同水分處理紫背天葵葉片蒸騰速率的比較

圖3 不同水分處理紫背天葵葉片葉綠素含量比較

2．4 水分脅迫對紫背天葵葉片可溶性糖含量的影響

可溶性糖是植物細胞內一種重要的滲透調節(jié)物質，可溶性糖含量的增加可提高葉片的保水性[6]．無論是多水處理還是少水處理，紫背天葵葉片的可溶性糖含量均高于適水處理(見圖4)．紫背天葵在土壤水分過多或過少條件下，葉片均可提高保水性，而適水處理紫背天葵葉片保水性較低，表明其受環(huán)境脅迫較少，是對濕生環(huán)境的生態(tài)適應．

2．5 水分脅迫對紫背天葵葉片MDA含量的影響

MDA（丙二醛）是膜脂過氧化產物，常導致膜結構以及生理完整性的破壞[7]．少水處理紫背天葵葉片的MDA含量高于多水處理和適水處理的葉片，表明水分減少可導致紫背天葵MDA含量的增加，對其細胞膜和酶產生損傷作用．紫背天葵適水處理葉片的MDA含量最低，表明其受土壤水分脅迫的影響較?。?/p>

圖4 不同水分處理紫背天葵葉片可溶性糖含量比較

圖5 不同水分處理紫背天葵葉片MDA含量比較

3 討論

多水處理紫背天葵的光飽和點和最大凈光合速率最高，但光補償點較低；葉片中可溶性糖的含量增加，MDA的含量有所提高，但不是很明顯，主要表現(xiàn)為利用強光的能力較強．隨著光輻射強度的增加，少水處理紫背天葵葉片的凈光合速率、蒸騰速率較低，葉片MDA的含量顯著提高，說明水分虧缺抑制了紫背天葵的光合能力．紫背天葵葉片光合速率和蒸騰速率受土壤水分的影響較大，紫背天葵的葉綠素含量隨干旱脅迫強度的增加而減少．在多水和少水處理條件下，紫背天葵葉片可溶性糖的含量增加非常明顯，提高了葉片對水分脅迫的耐受性．由此可見，多水和少水處理條件都對紫背天葵的光合生理產生了一定的抑制作用．

在弱光條件下，適水處理紫背天葵葉片的凈光合速率較高，光補償點較低，葉綠素a的含量高，能夠充分利用弱光條件進行光合作用．由于野外林下環(huán)境光合有效輻射多在100μmol/(m2·s)以下，因此，適水處理的紫背天葵葉片具有較高的凈光合速率，并保持了較好的水分生理特性．這表明適水處理的紫背天葵在弱光條件下具有較高的光合能力和一定的抗旱能力，因此，在弱光條件下栽培紫背天葵時應選擇較濕潤的土壤環(huán)境，不宜選擇過澇或較干旱的土壤環(huán)境．

[1] 中國科學院中國植物志編輯委員會.中國植物志:52卷第1分冊[M].北京:科學出版社,1999:190-192.

[2] 《全國中草藥匯編》編寫組.全國中草藥匯編:下冊[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,1978:597.

[3] 陳雄偉,陳剛,王瑛華.TDZ和CPPU對鼎湖山紫背天葵不定芽誘導的影響[J].安徽農業(yè)科學,2009,37(27):13 336-13 338.

[4] 張志良,瞿偉菁.植物生理學實驗指導[M].3版.北京:高等教育出版社,2003.

[5] 趙則海,曹建國,王文杰,等.不同生長年限栽培甘草與野生甘草光合特性對比研究[J].草業(yè)學報,2005,14(3):111-116.

[6] 孫存華,李揚,賀鴻雁,等.藜對干旱脅迫的生理生化反應[J].生態(tài)學報,2005,25(10):2 556-2 561.

[7] 王愛國.丙二醛作為植物過氧化指標的探討[J].植物生理學通訊,1986,6(2):55-58.

Effects of Water Stress on Photosynthesis Physiological Characteristics of Begonia fimbristipula

CHEN Xiongwei,ZHAO Zehai,HE Chanhua,LI Chunbiao

(College of Life Sciences,Zhaoqing University,Zhaoqing,Guangdong,526061,China)

s:The capacity of utilization strong light for leaves of B．fimbristipula was stronger under watery treatments,but its photosynthesis capacity had been restrained under droughty treatments under ray radiation upon 100 μmol·(m2·s)－1.Under weak light conditions,there were higher net photosynthesis rates,lower light compensation points and more chlorophyll a contents in leaves of B．fimbristipula under moistness treatments,which indicated its stronger photosynthesis capacity.The chlorophyll contents of leaves of B．fimbristipula were cut down along with descending soil moisture contents.There were increasing trends for contents of soluble sugar and MDA in leaves of B．fimbristipula under watery or droughty treatments,but leaves of B．fimbristipula of moistness treatments displayed better photosynthesis physiological characteristics.B．fimbristipula had certain adaptability against water stress under weak light conditions.

water stress;photosynthesis;physiological-biochemical indexes;Begonia fimbristipula

Q948

A

1009－8445（2011）02－0057－04

（責任編輯：陳 靜）

2009－06－15

廣東省科學技信廳科學研究基金項目(2007B020704001)；教育部重點實驗室開放研究基金資助項目(KLP201101)

陳雄偉(1958－),男,廣東封開人,肇慶學院生命科學學院副教授．