NaCl脅迫對(duì)忍冬光合作用的影響

代雨露+李佳

摘 要：在水培條件下，采用LI-6400便攜式光合儀測(cè)定不同濃度NaCl溶液下忍冬扦插苗凈光合速率（Pn）、光飽和點(diǎn)（LSP）、光補(bǔ)償點(diǎn)（LCP）、暗呼吸速率（Rd）、最大凈光合速率（Amax）以及表觀量子效率（AQE）等參數(shù)，研究忍冬扦插苗的光合參數(shù)對(duì)NaCl溶液的響應(yīng)規(guī)律，探討有利于忍冬扦插苗正常生長(zhǎng)的適宜鹽濃度。結(jié)果表明：低濃度NaCl脅迫（≤0.3%）對(duì)忍冬光合作用的影響較小，高濃度NaCl脅迫（≥0.5%）對(duì)其光合作用影響較大。當(dāng)NaCl濃度為0.1%時(shí)，忍冬植株表觀量子效率值最大，且光照有效利用區(qū)間最大（8～1 379.5 μmol·m-2·s-1），有利于忍冬扦插苗的正常生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：NaCl脅迫;忍冬;光合作用

中圖分類號(hào)：Q949.781.2 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A ?文章編號(hào)：1001-4942（2015）06-0052-04

Effects of NaCl Stress on Photosynthesis of Lonicera japonica Thunb.

Dai Yulu， Li Jia*

（College of Pharmacy，Shandong University of Traditional Chinese Medicine，Jinan 250355，China）

Abstract Under hydroponic conditions， the photosynthetic parameters of Lonicera japonica Thunb. cuttage seedlings， including net photosynthetic rate （Pn）， light saturation point （LSP）， light compensation point （LCP）， dark respiration rate （Rd）， maximum net photosynthetic rate（Amax） and apparent quantum efficiency（AQE），were determined using LI-6400 XT portable photosynthesis system under different salt concentrations. The response regularity of photosynthetic parameters to salt stress was studied to explore the suitable salt concentration for cuttage seedlings growth. The results showed that the effect of salt stress on photosynthesis of Lonicera japonica Thunb. was lower under less than or equal to 0.3% of NaCl concentration and higher under 0.5% or more of NaCl concentration. Under 0.1% of salt concentration， the AQE and light utilization range（8～1 379.5 μmol·m-2·s-1）was the maximum， which was suitable for cuttage seedlings growth.

Key words NaCl stress;Lonicera japonica Thunb.;Photosynthesis

忍冬（Lonicera japonica Thunb.）為忍冬科（Caprifoliaceae）忍冬屬（Lonicera）多年生半常綠藤本植物，其花又名金銀花，是傳統(tǒng)的國(guó)家重點(diǎn)管理的珍貴中藥材，具有清熱解毒的功能[1～3]。目前我國(guó)土壤鹽堿化日趨嚴(yán)重，對(duì)藥用植物生產(chǎn)已構(gòu)成較大威脅。鹽脅迫對(duì)忍冬植株的影響是多重的，包括對(duì)其生長(zhǎng)習(xí)性、脯氨酸、鹽離子含量等的影響[3～6]。光合作用是植物正常生長(zhǎng)的前提條件，因此研究鹽脅迫對(duì)忍冬植株光合作用的影響對(duì)提高其抗鹽性有重要意義。鮑雅靜等[7]研究了NaCl對(duì)金銀花光合色素的影響，指出金銀花有較強(qiáng)的耐鹽性。目前，有關(guān)忍冬耐鹽方面的研究報(bào)道還很少，限制了忍冬這一珍貴藥用植物在鹽堿土地區(qū)的開發(fā)利用。為此，本文通過(guò)不同濃度的NaCl溶液處理忍冬扦插苗，研究NaCl脅迫對(duì)忍冬光合參數(shù)及光響應(yīng)曲線的影響，為科學(xué)合理地開發(fā)和利用忍冬資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試忍冬植株為山東中醫(yī)藥大學(xué)藥用植物園淡紅忍冬（農(nóng)家品種）的扦插苗，扦插基質(zhì)為細(xì)河沙，扦插時(shí)間在135 d左右。選取長(zhǎng)勢(shì)良好，大小基本一致，株高為30±5 cm的忍冬扦插苗移入250 mL三角瓶?jī)?nèi)進(jìn)行水培，水培液為1×Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液，待長(zhǎng)出新根后，進(jìn)行NaCl脅迫處理。

試驗(yàn)設(shè)6個(gè)NaCl濃度梯度：0（CK）、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%，重復(fù)3次，每株選取5～6片功能葉進(jìn)行光合參數(shù)測(cè)定。

1.2 指標(biāo)測(cè)定

1.2.1 光合參數(shù)的測(cè)定 采用便攜式光合儀（LI-6400，美國(guó)）測(cè)定NaCl脅迫處理第1、2、4 d的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和蒸騰速率（Tr）。光源為L(zhǎng)I-6400配置的紅藍(lán)光LED光源，設(shè)定光合有效輻射（PAR）為800 μmol·m-2·s-1，控制樣本室內(nèi)氣流速率為500 μmol·s-1。

1.2.2 光合作用光響應(yīng)曲線的測(cè)定 NaCl脅迫處理第5 d，采用便攜式光合作用系統(tǒng)的自動(dòng)光曲線程序測(cè)定光響應(yīng)曲線。光源為L(zhǎng)I-6400配置的紅藍(lán)光LED光源，控制樣本室內(nèi)氣流速率為500 μmol·s-1，樣本室CO2濃度為400 μmol·mol-1。在控制條件下，設(shè)定光合有效輻射（PAR）梯度依次為：2 000、1 800、1 300、1 100、900、800、700、500、300，200、150、100、80、50、30、10、0 μmol·m-2·s-1，測(cè)定在不同光合有效輻射下的凈光合速率（Pn），繪制光響應(yīng)曲線。利用光合助手軟件，根據(jù)光響應(yīng)曲線計(jì)算出光飽和點(diǎn)（LSP）、光補(bǔ)償點(diǎn)（LCP）、暗呼吸速率（Rd）、最大凈光合速率（Amax）以及表觀量子效率（AQE）等參數(shù)。endprint

2 ?結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫對(duì)光合參數(shù)的影響

2.1.1 凈光合速率 由圖1可知，處理時(shí)間相同時(shí)，忍冬凈光合速率（Pn）隨NaCl濃度的增加先略上升后下降。處理1 d時(shí)，0.1%和0.3%NaCl脅迫下忍冬Pn均略高于對(duì)照，三者差異不顯著;0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下分別比對(duì)照顯著降低29.51%、46.39%和52.50%。處理2 d時(shí)，0.1%NaCl脅迫下忍冬Pn顯著高于對(duì)照;0.3%NaCl脅迫下略高于對(duì)照，差異不顯著;0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下分別比對(duì)照顯著降低81.00%、82.87%和97.20%。處理4 d時(shí)，0.1%和0.3%NaCl脅迫下忍冬Pn與對(duì)照相比差異不顯著;0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下忍冬Pn下降幅度較大，分別比對(duì)照顯著降低76.65%、92.15%和97.70%。

同一NaCl濃度下，忍冬Pn隨NaCl脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)變化不同。當(dāng)NaCl濃度為0.1%和0.3%時(shí)，忍冬Pn隨NaCl脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸下降;當(dāng)NaCl濃度為0.5%、0.7%、0.9%時(shí)，忍冬Pn均在處理2 d內(nèi)急劇下降，2 d后變化不明顯，其中，0.5%NaCl處理2 d后Pn略有升高，0.7%NaCl處理2 d后繼續(xù)下降，0.9% NaCl處理2 d后忍冬Pn基本不變。

注：圖中不同小寫字母表示同一時(shí)期各處理間

在0.05水平上差異顯著，下圖同。

圖1 NaCl脅迫對(duì)忍冬凈光合速率的影響

2.1.2 氣孔導(dǎo)度 由圖2可知，處理時(shí)間相同時(shí)，忍冬氣孔導(dǎo)度（Gs）隨NaCl濃度的增加先略上升后下降，與 Pn的變化趨勢(shì)基本一致。處理1 d時(shí)，0.1%和0.3%NaCl脅迫下忍冬Gs均高于對(duì)照，0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下分別比對(duì)照顯著降低23.81%、59.47%和70.66%。處理2 d時(shí)，0.1%NaCl脅迫下忍冬Gs顯著高于對(duì)照;0.3%、0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下分別比對(duì)照顯著降低29.05%、82.87%、92.07%和95.63%。處理4 d時(shí)，0.1%NaCl脅迫下忍冬Gs顯著高于對(duì)照;0.3%NaCl脅迫下忍冬Gs與對(duì)照相比差異不顯著;0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下忍冬Gs下降幅度較大，分別比對(duì)照顯著降低61.13%、59.44%和73.59%。

同一NaCl濃度下，忍冬Gs隨NaCl脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)變化不同。當(dāng)NaCl濃度為0.1%時(shí)，忍冬Gs在處理1～2 d時(shí)急劇上升，處理4 d時(shí)最高;當(dāng)NaCl濃度為0.5%、0.7%、0.9%時(shí)，忍冬Gs均在處理1～2 d時(shí)下降，處理2 d后上升。

圖2 NaCl脅迫對(duì)忍冬氣孔導(dǎo)度的影響

2.1.3 蒸騰速率 由圖3可知，處理1 d時(shí)，0.1%NaCl脅迫下Tr與對(duì)照組差異不明顯，0.3%、0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下分別比對(duì)照顯著降低35.09%、45.68%、70.22%和77.79%。處理2 d時(shí)，0.1%NaCl脅迫下忍冬Tr顯著高于對(duì)照;0.3%、0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下分別比對(duì)照顯著降低33.20%、79.24%、89.95%和94.38%。處理4 d時(shí)，0.1%NaCl脅迫下忍冬Tr高于對(duì)照但差異不顯著;0.3%、0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下分別比對(duì)照顯著降低32.55%、60.90%、59.93%和72.67%。

同一NaCl濃度下，忍冬Tr隨NaCl脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)變化不同。當(dāng)NaCl濃度為0.1%和0.3%時(shí)，忍冬Tr在處理1～2 d時(shí)下降幅度與處理2 d后下降幅度相當(dāng);當(dāng)NaCl濃度為0.5%、0.7%、0.9%時(shí)，忍冬Tr均在處理1～2 d時(shí)急劇下降，處理2 d后緩慢上升。

圖3 NaCl脅迫對(duì)忍冬蒸騰速率的影響

2.2 光響應(yīng)曲線的結(jié)果分析

最大凈光合速率（Amax）表示葉片的最大光合能力。NaCl脅迫下忍冬Amax均低于對(duì)照，且隨NaCl濃度的增大，Amax呈下降趨勢(shì)。當(dāng)NaCl濃度為0.9%時(shí)，Amax降低至 0.162 μmol·m-2·s-1，比對(duì)照下降了99.09%。相關(guān)性分析（表2）顯示忍冬Amax與NaCl脅迫顯著相關(guān)（r= 0.963，P<0.05）。

暗呼吸速率（Rd）是在光有效輻射為零時(shí)，光合產(chǎn)物用于植物本身的呼吸消耗，此時(shí)光合速率為負(fù)值。NaCl脅迫下忍冬Rd均低于對(duì)照，且隨NaCl濃度的增大，Rd呈先下降后上升趨勢(shì)，總體在-0.500～-1.400 μmol·m-2·s-1之間波動(dòng)。相關(guān)性分析（表2）顯示，忍冬Rd與NaCl脅迫無(wú)顯著相關(guān)性（r= 0.572，P>0.05）。

忍冬表觀量子效率（AQE）隨NaCl脅迫濃度的升高呈先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)NaCl濃度為0.1%、0.3%和0.9%時(shí)忍冬AQE高于對(duì)照，0.9%NaCl脅迫下達(dá)最大值，說(shuō)明在此脅迫下的植株對(duì)光能的利用效率最高;當(dāng)NaCl濃度為0.5%和0.7%時(shí)忍冬AQE均低于對(duì)照，相關(guān)性分析（表2）顯示忍冬AQE與NaCl脅迫無(wú)顯著相關(guān)性（r= 0.632，P>0.05）。

光補(bǔ)償點(diǎn)（LCP）反映植物對(duì)弱光利用能力的大小，光補(bǔ)償點(diǎn)越低，說(shuō)明植物對(duì)弱光的利用能力越強(qiáng)。當(dāng)NaCl濃度為0.9%時(shí)，忍冬LCP高于對(duì)照，其它濃度下忍冬LCP均低于對(duì)照，且隨NaCl濃度的升高呈先下降后上升趨勢(shì)，0.5%NaCl脅迫下達(dá)最低值。相關(guān)性分析（表2）顯示忍冬的LCP與NaCl脅迫無(wú)顯著相關(guān)性（r=0.337，P>0.05）。

光飽和點(diǎn)（LSP）反映植物對(duì)強(qiáng)光利用能力的大小，光飽和點(diǎn)越高，說(shuō)明植物對(duì)強(qiáng)光的利用能力越強(qiáng)。NaCl脅迫下忍冬LSP呈先上升后下降趨勢(shì)， 0.1%NaCl脅迫下達(dá)最大值，在0.9%NaCl脅迫下達(dá)到最低值，比對(duì)照組降低99.69%。相關(guān)性分析（表2）顯示，忍冬LSP與NaCl脅迫呈顯著相關(guān)性（r=0.939，P<0.05）;endprint

一般來(lái)講，LCP較低而LSP較高的植物對(duì)光照環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)。0.1%和0.3%脅迫下植株表觀量子效率值均比對(duì)照大，在0.1%NaCl脅迫下達(dá)到最大，且光照有效利用區(qū)間最大，為8～1 379.5 μmol·m-2·s-1，說(shuō)明此時(shí)植株有較寬的光照生態(tài)幅，表明0～0.3%NaCl脅迫下的忍冬植株有利于干物質(zhì)的積累，為提高忍冬的生物產(chǎn)量提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，進(jìn)而表現(xiàn)出一定的耐鹽性。

表1 NaCl脅迫下忍冬的光響應(yīng)曲線特征參數(shù)

NaCl濃度

（%） 光補(bǔ)償點(diǎn)LCP

（μmol·m-2·s-1） 光飽和點(diǎn)LSP

（μmol·m-2·s-1） 暗呼吸速率Rd

（μmol·m-2·s-1） 表觀量子效率

AQE 最大凈光合速率Amax

（μmol·m-2·s-1）

0 16.0 1284.3 -1.400 0.085 17.642

0.1 8.0 1379.5 -0.850 0.107 16.816

0.3 8.0 1327.7 -0.800 0.101 12.295

0.5 4.0 392.1 -0.500 0.023 3.559

0.7 12.0 199.9 -0.750 0.063 3.761

0.9 103.6 4.0 -0.823 0.173 0.162

表2 忍冬扦插苗光響應(yīng)曲線各參數(shù)與

不同濃度NaCl脅迫的相關(guān)性分析

Amax AQE LCP LSP Rd

NaCl脅迫 0.963* 0.632 0.337 0.939* 0.572

注：*、**分別表示在0.05和0.01水平下顯著相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

忍冬光合作用對(duì)NaCl脅迫的響應(yīng)在短期（≤2 d）較明顯。不論短期脅迫還是長(zhǎng)期脅迫（4 d），0.5%、0.7%、0.9%脅迫NaCl均能顯著降低忍冬葉片的光合作用，在輕度脅迫（0.1%）時(shí)，有利于植株氣孔的打開。表明忍冬植株對(duì)低鹽脅迫有一定的適應(yīng)能力。

在逆境脅迫下，對(duì)于植物葉片光合速率降低的現(xiàn)象，其自身因素主要有氣孔部分關(guān)閉導(dǎo)致的氣孔限制和葉肉細(xì)胞光合活性下降導(dǎo)致的非氣孔限制兩類[8]。試驗(yàn)證實(shí)，鹽脅迫下氣孔發(fā)生非均勻關(guān)閉[9]，植物體內(nèi)ABA含量增加，可能是引起氣孔非均勻關(guān)閉的重要因素[10]。本研究中， 0.1%～0.3%NaCl脅迫處理1 d時(shí)，忍冬Gs上升，Pn下降，非氣孔因素為主要因子，即葉肉細(xì)胞的光合活性降低引起的;當(dāng)處理2～4 d時(shí)忍冬Gs下降，Pn下降，氣孔限制成為主要因子;而在0.5%～0.9%NaCl脅迫下，Pn的下降先是以氣孔限制為主，長(zhǎng)時(shí)間時(shí)以非氣孔限制為主。

從NaCl脅迫對(duì)忍冬光響應(yīng)曲線的影響可以看出，0.1%、0.3%和0.9%NaCl脅迫下植株表觀量子效率值均比對(duì)照大，在0.1%NaCl脅迫下最大，且光照有效利用區(qū)間最大，為8～1 379.5 μmol·m-2·s-1，由此可見(jiàn)，適宜忍冬扦插苗的鹽濃度為0.1%。

參 考 文 獻(xiàn)：

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