離子注入對(duì)傘樹幼苗葉綠素含量的影響

龔洪恩，呂芳德，陳傳松，和紅曉

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，江西 分宜 336600；2.中南林業(yè)科技大學(xué)a.經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.經(jīng)濟(jì)林培育與利用湖南省2011協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410004；3.湘西自治州林業(yè)科學(xué)研究所，湖南 吉首 416000)

傘樹Acacia saligna(Labill.)H.L.Wendl.為含羞草科Mimosaceae金合歡屬Acacia常綠喬木或灌木。其樹形優(yōu)美，形狀似傘，莖干挺拔，枝椏開張，小葉翠綠，為二回羽狀復(fù)葉，花球形，紅色?？蓮V泛用作庭院和行道綠化樹種，對(duì)肥力要求不高，頗耐干熱[1]。金合歡屬植物種類豐富，全世界有1 200多種[2]，廣泛分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)[3]，我國金合歡屬植物主要分布于西南及華南熱帶亞熱帶地區(qū)，尤以云南為最多[4]。金合歡屬植物生態(tài)特性良好，適應(yīng)能力強(qiáng)，易于栽培種植[5-6]，因此，具有較好的應(yīng)用價(jià)值和開發(fā)前景[7]。本試驗(yàn)中通過測定N和Ti離子注入的不同處理中傘樹幼苗葉綠素含量的變化，研究離子注入與傘樹葉綠素含量之間的變化關(guān)系，旨在為生產(chǎn)實(shí)踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

傘樹種子(采自埃塞俄比亞)、80％丙酮、石英砂、碳酸鈣粉。

1.2 試驗(yàn)儀器

LZD-1000型離子注入機(jī)(成都同創(chuàng)材料表面新技)、755型紫外可見光光度計(jì)、電子天平(感量0.01g)、研缽、棕色容量瓶、小漏斗、定量濾紙、吸水紙、擦鏡紙、滴管等。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)材料的處理

離子注入處理在中南林業(yè)科技大學(xué)離子注入實(shí)驗(yàn)室完成。選取大小一致、顆粒飽滿的傘樹種子，放入LZD-1000型離子注入機(jī)樣盤進(jìn)行處理。離子源為N和Ti 2種離子，注入能量為30 keV[8]，束流為10 mA，每21s注入1次，每次注入3s，注入劑量分為 200×1014、400×1014、600×1014、800×1014、1 000×1014、1 200×1014ion/cm2[9]，處理均在10-3Pa真空度下進(jìn)行，以不做離子注入的種子為對(duì)照，共7個(gè)試驗(yàn)處理。

處理后，將種子于80℃恒溫水浴中進(jìn)行催芽處理[10]，然后將種子置于裝有少量蒸餾水的培養(yǎng)皿中，于20～25℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行發(fā)芽培養(yǎng)，每天用清水換洗[11]。把發(fā)芽的種子種入花盆，待長出幼苗時(shí)進(jìn)行葉綠素含量測定。

1.3.2 葉綠素含量的測定[12]

稱取剪碎的各處理新鮮葉片0.2g，分別放入研缽中，加少量石英砂、碳酸鈣粉和2～3mL 80％丙酮，研成勻漿，再加80％丙酮10mL，繼續(xù)研磨至組織變白。靜置3～5min。然后過濾到25mL棕色容量瓶中，并定容。將葉綠體色素提取液倒入光徑1cm的比色皿內(nèi)。以80％丙酮為空白，在波長663nm和645nm下測定吸光度。3次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算

式中，Ca和Cb分別表示葉綠素a、b的質(zhì)量濃度(mg·L-1)，A663和A645分別表示在波長663nm和645nm下測定的吸光度值。

按下式計(jì)算組織中單位鮮質(zhì)量的各色素的含量：

葉綠體色素的含量＝(色素質(zhì)量濃度×提取液體積×稀釋倍數(shù))/樣品鮮質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 離子注入對(duì)葉綠素含量的影響

2.1.1 離子注入對(duì)葉綠素a含量的影響

離子注入對(duì)葉綠素a含量的影響見圖1。從圖1可以看出，經(jīng)N離子注入處理后，隨著注入劑量的增加，傘樹幼苗葉綠素a的含量先是逐漸降低，當(dāng)劑量達(dá)到400×1014ion/cm2時(shí)，開始逐漸升高，當(dāng)劑量達(dá)到800×1014ion/cm2時(shí)，出現(xiàn)1個(gè)波峰值，然后隨著劑量的逐漸加大，葉綠素a的含量又逐漸降低，呈“馬鞍型”曲線[13]；經(jīng)Ti離子注入處理后，隨著注入劑量的增加，傘樹葉綠素a的含量先是降低，然后升高，再降低，再升高，最后急劇降低，呈“雙馬鞍型”曲線[14]，第1個(gè)波峰值出現(xiàn)在400×1014ion/cm2處，第2個(gè)波峰值出現(xiàn)在1 000×1014ion/cm2處，在劑量0～1 000×1014ion/cm2內(nèi)，變化比較平緩，當(dāng)劑量超過1 000×1014ion/cm2后，葉綠素a的含量急劇下降，說明短時(shí)間內(nèi)葉綠素a受到嚴(yán)重?fù)p傷。

圖1 離子注入對(duì)葉綠素a含量的影響Fig.1 Effect of ion implantation on chlorophyll a content

2.1.2 離子注入對(duì)葉綠素b含量的影響

離子注入對(duì)葉綠素b含量的影響見圖2。從圖2可以看出，經(jīng)N離子注入處理后，隨著注入劑量的增加，傘樹幼苗葉綠素b的含量變化與葉綠素a的變化基本相似，呈“馬鞍型”變化曲線，波峰值也在800×1014ion/cm2處；經(jīng)Ti離子注入處理后，傘樹幼苗葉綠素b的含量變化與葉綠素a的變化也基本相似，呈“雙馬鞍型”變化曲線，波峰值分別在400×1014ion/cm2和800×1014ion/cm2處，在劑量0～1 000×1014ion/cm2內(nèi)，變化較平緩，當(dāng)劑量超過1 000×1014ion/cm2后，葉綠素b的含量也急劇下降，說明短時(shí)間內(nèi)葉綠素b同樣受到嚴(yán)重?fù)p傷。

2.1.3 離子注入對(duì)總?cè)~綠素含量的影響

離子注入對(duì)總?cè)~綠素含量的影響見圖3。從圖3可以看出，經(jīng)N離子注入處理后，傘樹幼苗總?cè)~綠素含量變化與葉綠素a的含量變化基本相似；經(jīng)Ti離子注入處理后，傘樹葉綠素的總含量與葉綠素a、b的含量變化基本相似。

圖2 離子注入對(duì)葉綠素b含量的影響Fig.2 Effect of ion implantation on chlorophyll b content

2.2 離子注入與葉綠素含量的相關(guān)性

2.2.1 N離子注入劑量與葉綠素含量的相關(guān)性

N離子注入劑量與葉綠素含量的相關(guān)性見表1。由表1可知，N離子注入劑量與葉綠素a、葉綠素b以及葉綠素總含量之間均呈現(xiàn)顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.686、0.694和0.689，說明離子注入劑量對(duì)葉綠素含量有著顯著的影響；葉綠素a含量與葉綠素總含量呈現(xiàn)極顯著相關(guān)，葉綠素b含量與葉綠素總含量呈現(xiàn)顯著相關(guān)。

圖3 離子注入對(duì)總?cè)~綠素含量的影響Fig.3 Effect of ion implantation on total chlorophyll content

表1 N離子注入劑量與葉綠素含量的相關(guān)性?Table 1 Correlation between N ion implantation dosage and chlorophyll content

2.2.2 Ti離子注入劑量與葉綠素含量的相關(guān)性

Ti離子注入劑量與葉綠素含量的相關(guān)性見表2。由表2可知，Ti離子注入劑量與葉綠素a、葉綠素b含量以及葉綠素總含量之間相關(guān)性均不顯著，但葉綠素a、葉綠素b含量以及葉綠素總含量之間均呈現(xiàn)極顯著相關(guān)。

表2 Ti離子注入劑量與葉綠素含量的相關(guān)性Table 2 Correlation between Ti ion implantation dosage and chlorophyll content

3 結(jié)論與討論

經(jīng)N和Ti 2種離子注入后，傘樹幼苗葉綠素a、葉綠素b以及葉綠素總量均呈現(xiàn)出相似的變化趨勢，即先降低，然后回升，再降低的變化趨勢，符合存活率—?jiǎng)┝筷P(guān)系式[15]，也驗(yàn)證了“馬鞍型”存活曲線。在峰值前面葉綠素受到的損傷較小，在峰值后面受到的損傷較為嚴(yán)重。

離子注入劑量與葉綠素含量的相關(guān)性分析結(jié)果表明，N離子注入劑量與傘樹葉綠素含量顯著相關(guān)，而Ti離子注入劑量與傘樹葉綠素含量相關(guān)性不顯著，說明N離子注入傘樹更容易產(chǎn)生突變體。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)選用N離子作為離子源，注入能量為30 keV，束流大小為10 mA，每21s注入1次，每次注入3s，劑量控制在800×1014ion/cm2范圍為宜，處理均在10-3Pa真空度下進(jìn)行。

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