油茶葉綠素與可溶性蛋白含量年變化及對凈光合速率的影響

王 瑞， 謝國慶, 陳永忠*， 彭邵鋒， 王湘南，楊小胡， 馬 力， 陳隆升， 唐 煒,

(1.湖南省林業(yè)科學院， 湖南 長沙 410004； 2.國家油茶工程技術研究中心， 湖南 長沙 410004； 3.湘鄉(xiāng)市林業(yè)局， 湖南 湘鄉(xiāng) 411400)

油茶葉綠素與可溶性蛋白含量年變化及對凈光合速率的影響

王 瑞1,2， 謝國慶3, 陳永忠1,2*， 彭邵鋒1,2， 王湘南1,2，楊小胡1,2， 馬 力1,2， 陳隆升1,2， 唐 煒1,2,

(1.湖南省林業(yè)科學院， 湖南 長沙 410004； 2.國家油茶工程技術研究中心， 湖南 長沙 410004； 3.湘鄉(xiāng)市林業(yè)局， 湖南 湘鄉(xiāng) 411400)

以油茶品種XL67、XL1、CK為試材，對其葉綠素含量與可溶性蛋白含量年變化規(guī)律及對凈光合速率的影響進行了研究。結果表明: 3個品種葉綠素總量年變化趨勢為： XL67>XL1>CK，3個品種葉綠素a/b的總體變化趨勢為：XL67>CK>XL1。3個品種可溶蛋白含量年均值變化趨勢為：CK>XL1>XL67。凈光合速率與chla、chlb及chlt均存在極顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.950、0.888、0.963；與可溶蛋白含量相關性不大。

油茶； 葉綠素； 可溶性蛋白； 凈光合速率

油茶是我國特有的木本食用油料樹種，為世界四大木本食用油料樹種之一，其主要產(chǎn)品茶油不飽和脂肪酸含量高，脂肪酸組成合理，是優(yōu)質(zhì)食用油[1-2]。光合作用是植物生長發(fā)育的基礎，也是產(chǎn)量形成的基礎，葉片的光合功能直接影響油茶產(chǎn)量。葉綠素及可溶蛋白含量對光合作用至關重要，葉綠素含量的高低直接影響植物光合作用的強弱。葉綠素含量不僅是衡量植物對環(huán)境適應性的重要指標之一，而且直接關系著植物的光合同化過程和影響著植物的生長發(fā)育[3-5]。葉片中的可溶性蛋白能反映Rubisco含量的水平[6]，而Rubisco含量可以反映光合作用水平。目前，關于油茶葉綠素含量、可溶蛋白含量的研究不多，梁根桃等[7]研究了不同葉齡葉片5—11月份的葉綠素含量變化；陳良秋等[8]研究了4個不同油茶品種幼苗不同部位葉片葉綠素含量，認為中部葉位葉片葉綠素含量相對穩(wěn)定，可以進行葉綠素含量測定；張吉祥等[9]研究了不同葉齡油茶葉片4—7月份葉綠素含量及可溶蛋白含量的變化規(guī)律；姜志娜等[10]研究了4—10月份油茶葉片可溶蛋白含量的變化規(guī)律。至今未曾發(fā)現(xiàn)關于油茶葉綠素含量、可溶蛋白含量年變化規(guī)律及其對光合速率影響的研究，我們開展此項研究以探究葉綠素含量、可溶蛋白含量年變化規(guī)律，為提高油茶葉片光合能力提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料來源于10年生油茶品比示范林。選擇3個產(chǎn)量不同的油茶品種，高產(chǎn)品種XL67(產(chǎn)油量1044.5 kg/hm2)、中產(chǎn)品種XL1(產(chǎn)油量722.4 kg/hm2)和低產(chǎn)品種CK(217.5 kg/hm2)，其中XL67和XL1是湖南省林業(yè)科學院選育出來的優(yōu)良品種。

1.2 試驗方法

于2007年4月—2008年3月每月中旬，采集當年生春梢第三、四葉位的葉片，帶回實驗室測定葉綠素含量與可溶蛋白含量，3次重復。葉綠素含量的測定采用丙酮法[11]，可溶蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍法[12]。

2007年10月，于晴天上午09:00-10:00采用Li-Cor6400p便攜式光合測定系統(tǒng)測定凈光合速率(Pn)，測定部位為樹冠當年成熟新梢第三、四片葉，每個品種選3株樹，每株樹選3片葉，每片葉記錄5次數(shù)據(jù)，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的初步計算統(tǒng)計用Microsoft office Excel軟件完成；用SPSS統(tǒng)計軟件進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 油茶葉片葉綠素含量的年周期變化

2.1.1 葉綠素總量的年周期變化 從圖1可以看出，油茶當年生葉片自4月份至次年3月份，葉綠素總量(chlt)呈“升 — 降 — 升 — 降 — 升”的規(guī)律變化，不同品種葉片的chlt變化規(guī)律一致。3個品種chlt的變化趨勢為：XL67>XL1>CK。

4月份油茶當年葉尚處于生長階段，未成熟，3個品種葉綠素總量均為全年最低值，XL67、XL1、CK葉綠素總量分別為0.546 mg/g、0.509mg/g、0.411 mg/g。隨著當年生新葉的成熟，葉綠素含量隨之上升，到7月份時，葉片完全成熟，葉綠素含量趨于穩(wěn)定，并且出現(xiàn)第1個高峰，XL67、XL1、CK葉綠素總量分別為1.26 mg/g、1.254 mg/g、1.014 mg/g。8月份由于高溫、干旱和強光照的影響，3個品種葉綠素總量均有下降。9月份XL67、XL1出現(xiàn)第2個高峰值(全年最高峰)，葉綠素總量分別為1.337 mg/g、1.426 mg/g，CK在10月份出現(xiàn)全年最高峰，為1.183 mg/g。次年2月份為油茶的休眠期，葉片新陳代謝作用降低，葉綠素含量明顯下降，出現(xiàn)谷值，XL67、XL1、CK葉綠素總量分別為0.76 mg/g、0.696 mg/g、0.589 mg/g。

圖1 3個油茶品種葉綠素總量的年變化曲線Fig.1 Annual variation of chlt of 3 varieties of Camellia oleifera

2.1.2 葉綠素a/b的年周期變化 植物在遮陰條件下，增加自身葉綠素含量，可以提高光合效率，這是植物對光照不足環(huán)境的一種適應。陰生植物葉片較大較薄，氣孔經(jīng)常開放，葉綠素 a/b 值較小，由于葉綠素b 對藍紫光的吸收力大于葉綠素a，故陰生植物能很好地利用蔭蔽條件下占優(yōu)勢的漫射光 (藍紫光)，陽生植物則相反[13-15]。

圖2 3個油茶品種葉綠素a/b的年變化曲線Fig.2 Annual variation of chla/chlb of 3 varieties of Camellia oleifera

從圖2可知，4月份至次年1月份，3個油茶品種葉綠素a/b(chla/b)一直上升，2—3月份下降，3個品種chla/b均在1月份達到最高值，XL67、XL1、CK 1月份chla/b分別為3.68、3.62、4.24，3個品種chla/b在4—6月份達到最低值，其中XL67在5月份達到最低值，chla/b為2.58，XL1在6月份達到最低值，chla/b為2.43，CK在4月份達到最低值，chla/b為2.18。

3個品種chla/b年均值的總體變化趨勢為：XL67>CK>XL1，說明3個品種中XL1陰生植物特征明顯，利用弱光的能力強。

2.2 油茶葉片可溶蛋白含量的年周期變化

從圖3可知，3個油茶品種可溶蛋白含量年均值的變化趨勢為：CK>XL1>XL67，與葉綠素的變化趨勢相反。

3個品種可溶蛋白的年變化趨勢均較復雜，4月份由于葉片未成熟，可溶蛋白含量較低，5月份，葉片生長旺盛，可溶蛋白含量迅速升高，一直到8月份，3個品種的可溶蛋白含量均保持較高的水平；9—11月份總體水平較低，高溫脅迫條件下，蛋白質(zhì)的合成受阻，蛋白質(zhì)分解加速，導致其含量下降，12月份可溶蛋白含量回升，2月份又降至一年中最低水平；3月份，隨著溫度的回升及樹體的萌動，3個品種的可溶蛋白含量均有所回升。XL67在7月份達到全年最高峰，可溶蛋白含量為5.07 mg/g，9月份達到全年最低峰，可溶蛋白含量僅為1.68 mg/g，比7月份降低了66.86%；XL1在5月份達到全年最高峰，可溶蛋白含量為5.89 mg/g，2月份達到全年最低峰，可溶蛋白含量僅為2.55 mg/g；CK可溶蛋白含量高于XL67和XL1，CK在6月份達到全年最高峰，可溶蛋白含量為6.24 mg/g，2月份達到全年最低峰，可溶蛋白含量僅為2.23 mg/g。

圖3 3個油茶品種可溶蛋白含量的年變化曲線Fig.3 Annual variation of soluble protein content of 3 varieties of Camellia oleifera

2.3 油茶葉片葉綠素及可溶蛋白含量對凈光合速率的影響

對3個油茶品種10月份果實成熟期葉片的葉綠素a(X1)、葉綠素b(X2)、葉綠素總量(X3)、可溶蛋白含量(X4)與凈光合速率(Y)進行相關分析，結果見表1。

由表1可以看出，凈光合速率(Pn)與chla、chlb及chlt均存在極顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.950、0.888、0.963，與chla及chlt的相關系數(shù)均達到0.95以上，說明葉綠素與葉片光合作用關系密切，葉綠素含量的高低可以直接反映光合能力的強弱。凈光合速率與可溶蛋白含量相關性不大。此外，chla、chlb與chlt之間均呈極顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.977、0.942。

表1 凈光合速率與油茶葉片主要生理指標的相關分析Tab.1 RelationalcoefficientbetweenPnandmainphysiologicalindex指標YX1X2X3X4Y1.0000.950**0.888**0.963**0.004X10.950**1.0000.848**0.977**0.139X20.888**0.848**1.0000.942**-0.035X30.963**0.977**0.942**1.0000.067X40.0040.139-0.0350.0671.000 注:﹡表示在0.05水平顯著,﹡﹡表示在0.01水平顯著。

3 結論與討論

3.1 結論

(1) 3個油茶品種葉綠素總量的年變化趨勢一致，變化趨勢為：XL67>XL1>CK，年變化規(guī)律為“升-降-升-降-升”，最高峰出現(xiàn)在9月份，4月份葉綠素含量達到低谷。3個品種chla/b的總體變化趨勢為： XL67>CK>XL1。

(2) 可溶蛋白含量的年變化規(guī)律復雜，不同品種出現(xiàn)峰值的月份不同，5—8月份3個品種的可溶蛋白含量較高，9—11月份總體水平較低,3個品種可溶蛋白含量年均值為：CK>XL1>XL67。

(3) 凈光合速率(Pn)與chla、chlb及chlt均存在極顯著正相關，相關系數(shù)分別為：0.950、0.888、0.963，與chla及chlt的相關系數(shù)均達到0.95以上；與可溶蛋白含量相關性不大。此外，chla、chlb與chlt之間均呈極顯著正相關。

3.2 討論

(1) 儲鐘稀等[16]研究表明陰生植物比陽生植物具有更低的chla/b比值。本研究中3個品種chla/b的總體變化趨勢為： XL67>CK>XL1，由此可見, XL1耐蔭性較強，在弱光下進行光合作用的能力較強。

(2) 現(xiàn)在絕大多數(shù)研究認為由于植物葉片葉綠素含量過量，光合速率的大小與葉綠素含量關系不大[17]。而本研究結果卻表明，油茶葉片凈光合速率(Pn)與chla、chlb及chlt間均存在極顯著正相關關系，這與Shigesaburo Jsunoda[18]、Eehide Monma[19]、陶漢之等[20]研究結果一致。分析其原因可能為油脂轉(zhuǎn)化期，葉片光合作用旺盛，葉綠素含量要求高，葉片體內(nèi)已不存在過量的葉綠素，所以測得的葉綠素含量可以真實反映凈光合速率。

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(文字編校：張 珉)

AnnualvariationofchlorophyllcontentandsolubleproteincontentofCamelliaoleiferaandtheirimpactonnetphotosyntheticrate

WANG Rui1,2, XIE Guoqing3, CHEN Yongzhong1,2*, PENG Shaofeng1,2, WANG Xiangnan1,2, YANG Xiaohu1,2, MA Li1,2, CHEN Longsheng1,2, TANG Wei1,2

(1.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China;2.National Oil-tea Camellia Engineering & Technology Research Center, Changsha 410004, China;3.Forestry Bureau of Xiangxiang County, Xiangxiang 411400, China)

Annual variation of chlorophyll content and soluble protein content and their impact on net photosynthetic rate were studied withCamelliaoleiferavarieties XL67, XL1 and CK. The results showed that, the annual variation of chlorophyll content of three varieties was XL67>XL1>CK，while annual variation of chlorophyll a/b of three varieties was XL67>CK>XL1.The annual variation of the average soluble protein content of three varieties was CK>XL1>XL67.There were highly significantly positive correlation between Pn and chla, chlb and chlt, and the correlation coefficient were 0.950,0.888,0.963 respectively.There was no significantly correlation between Pn and soluble protein content.

Camelliaoleifera; chlorophyll; soluble protein; net photosynthetic rate

2014-04-15

湖南省科技重大專項“油茶良種繁育與生態(tài)高效培育關鍵技術研究與示范”(2013FJ1006)。

王 瑞(1983-)，女，山東省東營市人，助理研究員，在讀博士，主要從事油茶良種繁育研究。

* 為通訊作者。

Q 945.11

A

1003 — 5710(2014)03 — 0009 — 05

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 03. 003