高溫季節(jié)紅花檵木葉片色素含量及凈光合速率的變化

黃 欣，王華新，孫開道，林 茂，李進華，孫利娜

（1.植物激素與生長發(fā)育湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410128；2.廣西林業(yè)科學研究院，廣西 南寧 530002）

高溫季節(jié)紅花檵木葉片色素含量及凈光合速率的變化

黃 欣1,2，王華新2，孫開道2，林 茂2，李進華2，孫利娜2

（1.植物激素與生長發(fā)育湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410128；2.廣西林業(yè)科學研究院，廣西 南寧 530002）

以圓葉雙面紅5～10 a生苗為材料，對比分析了南寧（桂南）和桂林（桂北）兩地高溫季節(jié)（7～9月）紅花檵木葉片色素含量及凈光合速率的變化。結果表明：隨著環(huán)境中溫度濕度和光照強度的升高，紅花檵木葉片中葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的含量呈上升趨勢，花色素苷卻呈下降趨勢，而凈光合速率不斷加強；由于桂林溫度、濕度等環(huán)境因子稍低于南寧，所以桂林的植株凈光合速率稍低于南寧，紅花檵木葉片的返青現(xiàn)象也沒有南寧嚴重。

紅花檵木；凈光合速率；葉綠素；花色素苷

紅花檵木（Loropetalum chinense var. rubrum） 為金縷梅科檵木屬常綠灌木，一年中可以多次開花抽梢，花色多粉紅色系，葉色較鮮艷，是較好的彩葉觀賞品種。從彩葉植物葉片的呈色機理可知，葉片顏色的呈現(xiàn)是由葉片內部色素的含量、種類、分布等因素決定的[1]。光照、溫度、濕度等外在因素能夠直接引起葉片內部各種色素含量及比例的變化[2-4]。但目前關于光合速率對紅花檵木葉片色素含量影響的報道較少。有研究表明，在光照強度相差不大的兩個地區(qū)，由于日平均溫度和濕度的差別，葉綠素類色素和花色素苷的含量分別與凈光合速率呈正負相關關系[5-6]。因此，試驗以湖南跳馬的圓葉雙面紅為材料，通過測定不同地區(qū)紅花檵木葉片光合速率以及葉綠素、類胡蘿卜素、花青素等的含量變化，探究了紅花檵木葉色形成與葉片光合速率及色素含量之間的相關關系，為不同光照條件下紅花檵木的園藝栽培提供指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2014年7月開始，選擇湖南跳馬的圓葉雙面紅5～10 a生苗40株，分別栽植于桂南（廣西林科院園林花卉所園林植物資源圃）和桂北（廣西桂林植物所園林花卉資源圃）兩地。廣西林科院花卉所植物資源圃在南寧北郊12～13 km之間，北緯22°56′，東經108°21′，屬南亞熱帶季風氣候,年平均氣溫在20～21℃。廣西植物研究所園林花卉資源圃位于桂林市雁山區(qū)，距市中心24 km，地處北緯25°01′，東經110°17′，海拔180～300 m，年平均氣溫17℃左右，屬中亞熱帶季風氣候。這兩個地點是廣西地區(qū)南北亞熱帶氣候區(qū)的典型代表，因此紅花檵木南北亞熱帶的生長對比試驗選在這兩個試驗點進行。每天適當澆水，每月施1次有機肥，3～5個月施1次磷鉀肥。

1.2 試驗方法

定植1 a后，選取長勢一致，生長狀況良好的植株于7～9月間每隔15 d測定一次光合速率和葉片色素含量。

1.2.1 葉色對比分析 每個地區(qū)隨機選擇5株，由枝條頂端往下數(shù)，選擇第6～7片葉進行比色，每株選擇3～5片葉，采用RHS-英國皇家園林園藝植物比色卡于8月比色。

1.2.2 單葉凈光合速率的測定 每15 d隨機選擇5株，于上午9:00～11:00用Li-6400型光合儀進行測定，每葉連續(xù)測定3次，每次測定時間為20 s，取3次平均值。

1.2.3 葉綠素含量的測定 每個地區(qū)每15 d隨機選擇5株進行葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量的測定，均采用80%丙酮乙醇混合提取法，用日立U -2900型分光光度計在440、662、644、664 nm波長下測吸光值，計算出相關色素質量分數(shù)[4]。

1.2.4 花色素苷的測定 兩個地區(qū)定期采樣，稱取樣品1.0 g，剪碎后置于40 mL離心管中；加入10 mL1%鹽酸乙醇提取液，于32℃恒溫箱中提取4 h，離心取上清液待測。用日立U-2900型分光光度計測定525 nm處的吸光度值，以1%鹽酸乙醇提取液作對照。以每克鮮重在10 mL提取液中0.1OD為1個色素單位[1]，則：花色素苷相對含量A=吸光度×10（色素單位）。

1.2.5 數(shù)據(jù)整理與分析 試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003 和DPS軟件進行整理分析。

2 結果與分析

2.1 不同地區(qū)紅花檵木葉色的返青情況

由于南寧地處南亞熱帶，8月白天平均溫度在35℃以上，濕度在70%以上，所以紅花檵木在南寧高溫高濕環(huán)境下葉色返青現(xiàn)象嚴重；而桂林的日平均溫度和濕度均低于南寧，因此葉片返青現(xiàn)象稍好于南寧（表1）。這說明紅花檵木的葉色與栽培地的光照強度、溫度、濕度等環(huán)境因素有較大相關性。

表1 不同地區(qū)紅花檵木葉色的比較

2.2 不同地區(qū)紅花檵木葉片葉綠素含量的變化

2.2.1 葉綠素a 如圖1所示，7～9月紅花檵木在桂南和桂北葉綠素a的含量發(fā)生明顯的變化；隨著環(huán)境溫度和濕度的增加，兩地紅花檵木葉綠素a的含量整體上均呈上升趨勢；8月下旬出現(xiàn)一個轉折點，兩地紅花檵木中葉綠素a的含量開始減少；且兩地種植的紅花檵木葉片葉綠素a含量具有顯著性差異（0.01＜P=0.037＜0.05）。

圖1 兩地7～9月紅花檵木葉綠素a含量的變化

2.2.2 葉綠素b 如圖2所示，7～9月紅花檵木在桂南和桂北葉綠素b的含量不斷累積升高；隨著時間的推移，兩地紅花檵木葉綠素b的含量均呈上升趨勢，到8月下旬兩地紅花檵木中葉綠素b的含量開始減少；但兩地紅花檵木葉片中葉綠素b含量無顯著性差異。

圖2 兩地7～9月紅花檵木葉片葉綠素b含量的變化

2.2.3 類胡蘿卜素 如圖3所示，7～9月紅花檵木在桂南和桂北類胡蘿卜素的含量逐漸增加；隨著時間的推移，兩地紅花檵木類胡蘿卜素的含量均呈現(xiàn)上升趨勢，到8月下旬兩地紅花檵木中類胡蘿卜素的含量開始減少；且桂南桂北定植點紅花檵木葉片中葉類胡蘿卜素的含量有顯著性差異（0.01＜P=0.043＜0.05）。

2.3 不同地區(qū)紅花檵木葉片花色素苷含量的變化

如圖4所示，在桂南桂北兩個生長環(huán)境中紅花檵木花色素苷的含量變化與環(huán)境中溫度濕度的變化呈現(xiàn)負相關性，隨著時間的推移，兩地紅花檵木中花色素苷的含量隨著環(huán)境中溫度濕度的先升后降而呈現(xiàn)出相

圖3 兩地7～9月紅花檵木葉片類胡蘿卜素含量的變化

反的變化趨勢。7～9月兩個地區(qū)同是高溫高濕環(huán)境，紅花檵木葉片中花色素苷不穩(wěn)定，含量隨著溫度濕度的升高而降低。但是8月下旬，氣溫開始回落，環(huán)境中濕度也有所降低，花色素苷含量開始增加。由于桂林地區(qū)夏季溫度和濕度均低于南寧，因此紅花檵木葉片中花色素苷的降解速度低于南寧，后期累積的速度也高于南寧。南寧和桂林兩地定植的紅花檵木葉片中花色素苷的同時期含量都沒有顯著性差異，但是同一定植點不同月份紅花檵木葉片中花色素苷含量差異顯著。

圖4 不同地區(qū)紅花檵木葉片花色素苷含量的變化

2.4 不同地區(qū)紅花檵木葉片凈光合速率的比較

光合作用是一個光生物化學反應，其速率隨著光照強度的增加而加快，植物光合速率會受到溫度、濕度、光照強度等多種外部環(huán)境條件的影響。如圖5所示，隨著氣溫的上升，兩地的紅花檵木葉片凈光合速率隨之加快，其中南寧地區(qū)紅花檵木各階段的葉片凈光合速率均高于桂林地區(qū)的，但差異不顯著。這也證實了環(huán)境因素對植株光合作用存在一定影響。

圖5 不同地區(qū)紅花檵木葉片凈光合速率的變化

2.5 光合速率與紅花檵木色素變化的相關性

7～9月桂林和南寧同時進入高溫季節(jié)，植物光合作用不斷加強，雖然兩地紅花檵木葉片的凈光合速率沒有顯著性差異，但總體來講，同時期南寧的紅花檵木葉片凈光合速率要稍高一些。這與兩地紅花檵木葉片的色素含量差異相一致。南寧的紅花檵木葉片中葉綠素a和類胡蘿卜素含量顯著高于桂林的，葉綠素b含量的差異雖不顯著，但整體上也是南寧地區(qū)的要稍高一些。由此可知，植株葉綠色含量越高的地區(qū)凈光合速率也會越快?；ㄉ剀张c光合速率的關系卻相反，凈光合速率高的地區(qū)花色素苷含量卻相對偏低。

3 討 論

葉片是紅花檵木光合作用的主要器官，葉綠體是植物進行光合作用的核心反應器，葉綠體中所產生的的葉綠素又影響著植物的生長發(fā)育，因此植物的光合作用和植物葉綠素含量有著必然的聯(lián)系。而植物中葉綠素的含量決定著紅花檵木葉色的變化。

試驗結果顯示，隨著環(huán)境中溫濕度和光照強度的升高，紅花檵木葉片中葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的含量呈上升趨勢，花色素苷卻呈下降趨勢。隨著環(huán)境中氣溫的回落，濕度的降低，紅花檵木中葉綠素的色素含量開始降低，花色素苷的含量卻不斷累積增加。葉片中花色素苷的穩(wěn)定性比較差，遇高溫高濕環(huán)境會加速降解[7-8]。在南寧和桂林兩地溫度和濕度相差不大的濕熱季節(jié)，植物葉片中花色素苷不斷降解，因此兩地紅花檵木溫度較高的夏季植株葉片返青現(xiàn)象均嚴重。但桂林地處桂北，夏季的溫度和濕度平均值均低于南寧，花色素苷的降解速度要低于南寧，因此桂林的植株凈光合速率稍低于南寧，紅花檵木的返青現(xiàn)象也沒有南寧嚴重。

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（責任編輯：成 平）

Changes of Leaf Pigment Concentration and Net Photosynthetic Rate of Loropetalum chinense var. rubrum in High Temperature Season

HUANG Xin1,2，WANG Hua-xin2，SUN Kai-dao2，LIN Mao2，LI Jin-hua2，SUN Li-na2

（1. Hunan Provincial Key Laboratory of Phytohormones and Growth Development, Changsha 410128, PRC; 2. Guangxi Acamedy of Forestry, Nanning 530002, PRC）

Taking the double red 5-10 year round leaf seedlings as materials, the change of leaf pigment concentration and net photosynthetic rate of Loropetalum chinense var. rubrum in Nanning (South of Guangxi) and Guilin (North of Guangxi) from July to September were comparatively analysis . The results showed that with the increase of temperature humidity and light intensity of illumination environment, element content of Loropetalum chinense var. rubrum chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoid increased anthocyanin decreased, and net photosynthetic rate increased. The environmental factors such as temperature and moisture in Guilin are slightly lower than that of Nanning, so the net photosynthetic rate of plants in Guilin was slightly lower than that of Nanning, green phenomenon of Loropetalum chinense var. rubrum leaves was also not serious in Nanning.

Loropetalum chinense var. rubrum; net photosynthetic rate; chlorophyll; anthocyanin

Q945.11

A

1006-060X（2017）04-0043-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.004.012

2016-12-14

廣西主要綠化樹種種質資源庫建設專項資金；廣西林科院基本科研業(yè)務費項目（林科字〔2014〕第28號）

黃 欣（1980-），女，湖南汨羅市人，工程師，主要從事植物生理研究。

王華新