光照強(qiáng)度對(duì)蝴蝶蘭葉片光合色素與保護(hù)酶活性的影響

黃麗娜，王 威，陳小玲，陳清西

(福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院，福建 福州350002)

蝴蝶蘭(Phalaenopsis amabilis)為蘭科蝴蝶蘭屬植物，品種多，光合作用差異較大。本課題組前期研究表明，蝴蝶蘭不同品種飽和光強(qiáng)介于578.85 －332.62 μmol·m－2·s－1，且黃花品系較其他品系的飽和光強(qiáng)差異顯著［1］。目前，設(shè)施栽培采用相同的光環(huán)境調(diào)控和管理手段，且存在過(guò)度遮蔭的現(xiàn)象，無(wú)法滿足不同蝴蝶蘭品系對(duì)光強(qiáng)的需求，既影響光能的利用，也不利于蝴蝶蘭的生長(zhǎng)發(fā)育。過(guò)度遮蔭會(huì)改變抗氧化酶活性，引發(fā)膜脂質(zhì)過(guò)氧化，繼而破壞植物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，從而影響植株的生長(zhǎng)發(fā)育。目前，有關(guān)光照強(qiáng)度對(duì)蝴蝶蘭生長(zhǎng)發(fā)育的影響主要集中在光合作用和葉綠素?zé)晒鈪?shù)等方面，而對(duì)不同光強(qiáng)下不同品種蝴蝶蘭光合色素和抗氧化酶活性變化的報(bào)道較少［2］。根據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)果和蝴蝶蘭設(shè)施生產(chǎn)光環(huán)境管理情況，本研究分別設(shè)置蝴蝶蘭飽和光強(qiáng)以內(nèi)的3 個(gè)光強(qiáng)梯度(100、300 和500 μmol·m－2·s－1)，探討不同光強(qiáng)對(duì)3個(gè)蝴蝶蘭黃花品系抗氧化酶活性、丙二醛(malonaldehyde，MDA)及光合色素含量的影響，旨在明確不同品種蝴蝶蘭營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)適宜的光照強(qiáng)度，為蝴蝶蘭設(shè)施栽培提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取的3 個(gè)蝴蝶蘭黃花品系分別為‘小天鵝’(Dtps. Little Swan)、‘皇后’(Dtps. Chain Xen Queen)、‘KV642’(Dtps.KV642)，盆苗購(gòu)于漳州新鎮(zhèn)宇生物科技有限公司，為出瓶栽培12 －13 個(gè)月的無(wú)病毒健康植株。

1.2 試驗(yàn)方法

植株購(gòu)入后先置于人工氣候培養(yǎng)箱(MGC-450HPY-2，上海一恒科學(xué)儀器有限公司)中，設(shè)置適應(yīng)性栽培條件(光強(qiáng)300 μmol·m－2·s－1，光周期12 h，日/夜溫度為30 ℃/25 ℃，相對(duì)濕度75% －80%)，澆水依盆內(nèi)基質(zhì)干濕情況而定，并結(jié)合施用商用肥料Hyponex(20 －20 －20)1 g·L－1。適應(yīng)性栽培2 周后，進(jìn)行不同光強(qiáng)處理。分別設(shè)置100、300 和500 μmol·m－2·s－1光照強(qiáng)度，日/夜溫度為30 ℃/25 ℃，光周期12 h，相對(duì)濕度80%。每隔20 d 取樣，共取樣7 次。樣品用雙蒸水清洗，剪碎，液氮速凍，保存于－40 ℃冰箱內(nèi)，用于相關(guān)指標(biāo)測(cè)定。

用氮藍(lán)四唑(NBT)法［3］測(cè)定超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、過(guò)氧化物酶(peroxidase，POD)活性。采用硫代巴比妥酸(TBA)反應(yīng)法［4］測(cè)定MDA 含量。光合色素含量測(cè)定參照王學(xué)奎［3］的方法。

1.3 數(shù)據(jù)分析

以上指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3 次。用Excel 2003 處理原始數(shù)據(jù)，用DPS 7.05 版對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照強(qiáng)度對(duì)蝴蝶蘭葉片抗氧化酶活性的影響

2.1.1 SOD 由圖1 可知，不同光強(qiáng)處理120 d 后，在500、300 和100 μmol·m－2·s－13 種光強(qiáng)下，‘小天鵝’SOD 活性分別比處理前增長(zhǎng)了105.59%、113.31%、110.27%;‘皇后’分別比處理前增長(zhǎng)了117.84%、138.36%、129.66%;‘KV642’分別比處理前增長(zhǎng)了128.97%、130.2%和126.18%。其中，‘小天鵝’在300 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)處理下SOD 活性最高;‘皇后’在500 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)處理下活性最高，且與另兩水平光強(qiáng)相比達(dá)極顯著水平(P ＜0.01);而‘KV642’則在100 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下活性較高。

2.1.2 POD 由圖2 可知，3 個(gè)光強(qiáng)處理下，3 個(gè)黃花品系蝴蝶蘭POD 活性均呈上升趨勢(shì)。其中，300 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下，‘小天鵝’酶活變化較平穩(wěn)，且含量最低;500 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)處理下，‘皇后’酶活的變化穩(wěn)定，且低于其他2 個(gè)處理;300 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)處理下，‘KV642’POD 酶活性在80 d后快速升高，但活性最低。

2.2 光照強(qiáng)度對(duì)蝴蝶蘭葉片MDA 含量的影響

由圖3 可知，300 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)處理120 d 后，‘小天鵝’MDA 含量最低且變化較平穩(wěn)，這與POD 變化趨勢(shì)一致。500 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)處理下，‘皇后’MDA 含量雖有波動(dòng)，但120 d 后基本不變。而在100 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)處理下，MDA 含量在40 d 雖達(dá)到頂峰，但后期下降至處理前水平，并略微上升。100 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)處理下，‘KV642’MDA 含量最高，300 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下含量最低。

圖1 光照強(qiáng)度對(duì)蝴蝶蘭葉片SOD 活性的影響Fig.1 Effect of different light intensity on SOD activity of Phalaenopsis

圖2 光照強(qiáng)度對(duì)蝴蝶蘭葉片POD 酶活性的影響Fig.2 Effect of different light intensity on leaf POD activity of Phalaenopsis

圖3 光照強(qiáng)度對(duì)蝴蝶蘭葉片MDA 含量的影響Fig.3 Effect of different light intensity on leaf MDA contents of Phalaenopsis

2.3 光照強(qiáng)度對(duì)蝴蝶蘭葉片葉綠素含量的影響

2.3.1 葉綠素a 由圖4 可知，‘小天鵝’在100 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)處理下葉綠素a 含量呈逐步上升的趨勢(shì)，處理120 d 后，與其他處理相比，葉綠素a 含量最高;500 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下處理前后變化不大。‘皇后’在500 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)處理下葉綠素a 含量最高，且隨著時(shí)間延長(zhǎng)不斷升高;100 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下含量最低，且整個(gè)處理過(guò)程無(wú)較大波動(dòng)。‘KV642’在100 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)處理下葉綠素a 含量最高，500 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下含量最低。

圖4 光照強(qiáng)度對(duì)蝴蝶蘭葉片葉綠素a 含量的影響Fig.4 Effect of different light intensity on leaf chlorophyll a contents of Phalaenopsis

2.3.2 葉綠素b 由圖5 可知，‘小天鵝’在100 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下葉綠素b 含量逐步上升，500 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下含量最低?！屎蟆魈幚砣~綠素b 含量均逐步增加，在100 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下葉綠素b 含量最低。‘KV642’與‘小天鵝’表現(xiàn)類似，100 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下葉綠素b 含量最高，500 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下含量最低，處理期間變化不明顯。

圖5 光照強(qiáng)度對(duì)蝴蝶蘭葉片葉綠素b 含量的影響Fig.5 Effect of different light intensity on leaf chlorophyll b contents of Phalaenopsis

2.3.3 類胡蘿卜素 類胡蘿卜素可保護(hù)葉綠素免受傷害。由圖6 可知，‘小天鵝’在100 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下類胡蘿卜素含量隨光照時(shí)間的延長(zhǎng)變化不大?！屎蟆?00 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下類胡蘿卜素含量相對(duì)較高，100 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下含量最低，且達(dá)到極顯著差異(P ＜0.01)?！甂V642’在100 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下類胡蘿卜素含量最低，500 和300 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下類胡蘿卜素含量變化趨勢(shì)一致，均高于100 μmol·m－2·s－1，差異均達(dá)極顯著水平(P ＜0.01)。

圖6 光照強(qiáng)度對(duì)蝴蝶蘭葉片類胡蘿卜素含量的影響Fig.6 Effect of different light intensity on leaf carotenoid contents of Phalaenopsis

3 討論與結(jié)論

MDA 是細(xì)胞內(nèi)典型的膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物，反映細(xì)胞膜受損害程度［5］，其會(huì)破壞葉綠素，對(duì)植物光合作用造成影響［6］。SOD、POD 是植物體內(nèi)重要的保護(hù)酶，起到清除胞內(nèi)過(guò)量活性氧的作用，兩者相互協(xié)調(diào)，形成細(xì)胞防疫體系［7］。SOD 的主要作用是清除細(xì)胞內(nèi)超氧陰離子O－·2，保護(hù)細(xì)胞膜，但SOD 清除超氧陰離子的同時(shí)會(huì)生成H2O2。而POD 的作用則是降解細(xì)胞內(nèi)的H2O2，避免過(guò)量的H2O2產(chǎn)生OH－對(duì)細(xì)胞膜造成損害［8］。本試驗(yàn)表明，3 個(gè)蝴蝶蘭品系不同光強(qiáng)下SOD 酶活性均呈上升趨勢(shì)，且差異不顯著，說(shuō)明SOD 對(duì)3個(gè)品系的保護(hù)作用相近，不起主要作用?！√禊Z’和‘KV642’在300 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下POD 酶活性和MDA 含量均最低，而在100 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下MDA 含量最高，說(shuō)明300 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)有利于‘小天鵝’和‘KV642’生長(zhǎng)。另外，在100 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下，‘皇后’受到弱光脅迫，MDA 含量最高，而POD 活性升高，說(shuō)明在100 μmol·m－2·s－1弱光脅迫下，‘皇后’通過(guò)升高POD 活性，雖然清除活性氧能力增強(qiáng)，但活性氧仍大量積累，導(dǎo)致MDA 含量上升;而500 μmol·m－2·s－1條件下POD 酶活性和MDA 含量均最低，說(shuō)明500 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)有利于‘皇后’生長(zhǎng)。

葉綠素是植物葉片捕獲光能進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)，其含量多少與葉片光合作用相關(guān)［9－10］，葉片中的葉綠素主要有葉綠素a 和葉綠素b，前者主要是光能利用的反映，而后者則趨向于光能捕獲能力的體現(xiàn)［11］。100 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下‘小天鵝’和‘KV642’葉綠素含量最高，通過(guò)提高葉綠素a 和葉綠素b含量增強(qiáng)葉片利用光能和捕獲光能的能力，300 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)下的含量最低?！√禊Z’和‘KV642’類胡蘿卜素含量500 μmol·m－2·s－1＞300 μmol·m－2·s－1＞100 μmol·m－2·s－1，高光強(qiáng)下通過(guò)提高類胡蘿卜素來(lái)提高葉片抵抗光脅迫的能力。‘皇后’葉綠素a、葉綠素b 和類胡蘿卜素含量均隨著光強(qiáng)減弱呈下降趨勢(shì)。

綜上所述，‘小天鵝’和‘KV642’植株生長(zhǎng)適宜的光照強(qiáng)度為300 μmol·m－2·s－1，而‘皇后’在500 μmol·m－2·s－1下生長(zhǎng)最為適宜。

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