PEG模擬干旱脅迫條件下光葉珙桐幼苗葉片葉綠素含量變化

王磊 湯家鑫 高興國(guó)等

摘要 [目的]研究PEG模擬干旱脅迫條件下光葉珙桐幼苗葉片葉綠素含量。[方法]以2年生光葉珙桐幼苗為材料進(jìn)行干旱脅迫模擬盆栽試驗(yàn)，設(shè)置5個(gè)脅迫梯度： CK、5%PEG、10%PEG、15%PEG、20%PEG，研究干旱脅迫0、24、48 h對(duì)光葉珙桐葉片葉綠素含量的影響。[結(jié)果]不同干旱脅迫程度對(duì)光葉珙桐葉綠素a的影響大于對(duì)葉綠素b的影響，葉綠素總量在中度脅迫時(shí)呈先上升后下降趨勢(shì)，葉綠素a/b總體較低，反映了光葉珙桐幼苗喜陰的特點(diǎn)。[結(jié)論]該研究可為更好地利用和開(kāi)發(fā)光葉珙桐資源提供基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 光葉珙桐；PEG；干旱脅迫；葉綠素；抗旱性

中圖分類(lèi)號(hào) S718.4；Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611（2018）32-0091-02

Chlorophyll Changes in Seedling Leaves of Davidia involucrata var.vilmoriniana under PEG Simulated Drought Stress

WANG Lei1，TANG Jiaxin2，GAO Xinguo1 et al （1.Zhaotong College，Zhaotong，Yunnan 657000；2.Mangagement Bureau of Yudong Reservoir，Zhaotong，Yunnan 657000）

Abstract [Objective]To study the chlorophyll changes in seedling leaves of Davidia involucrata under PEG simulated drought stress.[Method]5 stress gradients CK，5%，10%，15%，20% PEG，0，24 and 48 h were set up in the experiment of drought stress simulated potted D.involucrata seedlings to analyze the change of chlorophyll content in leaves.[Result]The effect on chlorophyll a was greater than that of chlorophyll b，the total chlorophyll increased first and then decreased.The chlorophyll a/b was generally low，which reflects the plants preference for dark and moist environment.[Conclusion]The study can provide a basis for better utilization and development of D.involucrata resources.

Key words Davidia involucrata var.vilmoriniana；PEG；Drought stress；Chlorophyll；Drought resistance

基金項(xiàng)目 云南省教育廳項(xiàng)目（ZD2015018）。

作者簡(jiǎn)介 王磊（1966—），男，云南昭通人，教授，從事生態(tài)學(xué)研究。

收稿日期 2018-05-21

葉綠素是光合作用過(guò)程中的主要色素和功能物質(zhì)，擔(dān)負(fù)著光能吸收與轉(zhuǎn)化的重要作用，環(huán)境發(fā)生改變時(shí)植物通過(guò)光合色素動(dòng)態(tài)變化，保證光合作用的正常進(jìn)行，但環(huán)境劇烈改變，葉綠素含量會(huì)明顯下降，從而影響植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育，因此葉綠素含量在一定情況下可以反映植物抗旱性[1]。

珙桐（Davidia involucrata）是國(guó)家一級(jí)保護(hù)植物[2]，主要分布于云、貴、川、湘、鄂、陜、甘等省區(qū)，在云貴高原北部、川東、湘西及鄂西等邊遠(yuǎn)山區(qū)較為集中[3]，分布于陰濕的山地林中，成年樹(shù)與幼苗對(duì)生存環(huán)境要求差距大[4-5]。光葉珙桐（D.involucrata var. vilmoriniana）是珙桐的一個(gè)變種，其幼苗對(duì)干旱敏感，抗旱能力較弱，干旱脅迫對(duì)光合系統(tǒng)造成傷害，抑制其正常的生長(zhǎng)發(fā)育[6]。筆者通過(guò)研究不同干旱程度下葉綠素含量的變化規(guī)律，并以此預(yù)測(cè)光葉珙桐幼苗的耐干旱程度，從而為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和利用光葉珙桐資源提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料 向種植戶(hù)購(gòu)買(mǎi)1年生珙桐幼苗，用花盆栽培1年得到2年生幼苗，選取生長(zhǎng)狀況基本一致的壯苗作為研究材料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2016年3—7月在昭通學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院植物生理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。將壯苗從花盆中取出后，洗凈根部泥土，浸泡于PEG溶液中模擬干旱脅迫，PEG濃度分別為5%、10%、15%、20%，以清水為對(duì)照（CK），分別處理0、24、48 h，采集葉片樣品后用速封袋封裝，置于超低溫冰箱存放。

1.3 測(cè)定方法 葉綠素提取和含量測(cè)定采用武衛(wèi)華等[7]改良方法，采取新鮮光葉珙桐葉片，剪碎，混勻，于玻璃研缽中，加適量石英砂和碳酸鈣粉及丙醇，研磨成勻漿，過(guò)濾定容，提取液在波長(zhǎng)663、645 nm下測(cè)定吸光度，每一指標(biāo)重復(fù)3次。

葉綠素a、b含量按照以下公式計(jì)算：

葉綠素a濃度（mg/L）=12.70OD663-2.69OD645

葉綠素b濃度（mg/L）=22.90OD645-4.86OD663

進(jìn)一步求出葉綠素含量：

葉綠素含量（mg/g）=[（葉綠素a濃度+葉綠素b濃度）×提取液體積×稀釋倍數(shù)]/樣品鮮重

葉綠素a/b=葉綠素a含量/葉綠素b含量

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)葉綠素a的影響 由圖1可知，2年生光葉珙桐葉片的葉綠素a含量隨脅迫程度增加呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，在脅迫24 h時(shí)達(dá)到最高，光葉珙桐葉片中葉綠素a含量在脅迫初期均表現(xiàn)為逐漸增加。處理24 h時(shí)，葉片樣品葉綠素a含量從CK的1.603 8 mg/g增加到5%PEG的1.608 8 mg/g和10%PEG的3.049 6 mg/g。隨著干旱脅迫強(qiáng)度的加大，葉綠素a含量呈現(xiàn)波動(dòng)性上升，15%PEG時(shí)上升到3.107 2 mg/g，20%PEG時(shí)又上升到3.202 9 mg/g。處理48 h時(shí)，葉片樣品葉綠素a含量從CK的1.324 9 mg/g增加到5%PEG的2.472 5 mg/g，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的加大，10%PEG下降到2.152 1 mg/g，15%PEG時(shí)又再下降到1.975 4 mg/g和20%PEG時(shí)上升到3.224 6 mg/g。48 h處理樣品的葉綠素a含量總體比處理24 h的低。

2.2 干旱脅迫對(duì)葉綠素b的影響

由圖2可知，光葉珙桐葉片中葉綠素b含量都較少，隨著脅迫強(qiáng)度的增加，葉綠素b含量呈現(xiàn)波動(dòng)性變化，在各種干旱脅迫強(qiáng)度下，光葉珙桐葉片中葉綠素b表現(xiàn)為先上升后下降，5%PEG脅迫下葉綠素b含量從0 h的0.562 6 mg/g上升到24 h的0.687 8 mg/g，48 h又下降為0.999 7 mg/g；10%PEG脅迫下葉綠素b含量從0 h的0.680 3 mg/g上升到24 h的1.277 6 mg/g，48 h又下降為1.119 1 mg/g；15%PEG時(shí)，葉綠素b含量從0 h的0.512 5 mg/g上升到24 h的1.308 5 mg/g，48 h又下降為0.766 9 mg/g；20%PEG時(shí)，葉綠素b含量從0 h的0.822 3 mg/g上升到24 h的1.397 2 mg/g，48 h繼續(xù)上升到1.546 5 mg/g。

2.3 干旱脅迫對(duì)葉綠素總量的影響

由圖3可知，光葉珙桐葉片中葉綠素總量變化趨勢(shì)與葉綠素a的變化趨勢(shì)一致。

2.4 干旱脅迫對(duì)葉綠素a/b的影響

由圖4可知，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，5%PEG、10%PEG、15%PEG這3個(gè)中度脅迫到重度脅迫條件下葉綠素a/b變化主要呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，并在脅迫24 h達(dá)到最低；而CK的葉綠素a/b 24 h達(dá)到最高，但變化并不明顯；嚴(yán)重脅迫 （20%PEG） 條件下，葉綠素a/b逐漸降低。

3 討論

（1）光葉珙桐幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量隨脅迫程度增加先逐漸上升后下降，葉綠素a/b逐漸下降。葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量的變化規(guī)律反映了光葉珙桐幼苗在受到低強(qiáng)度和短時(shí)間干旱脅迫情況下首先產(chǎn)生應(yīng)激性反應(yīng)，可能通過(guò)增加葉綠素量來(lái)適應(yīng)干旱脅迫所導(dǎo)致的植物體內(nèi)代謝物質(zhì)的迅速減少，與體內(nèi)有機(jī)物質(zhì)的含量變化存在一定的關(guān)系，說(shuō)明環(huán)境變化首先引起了光葉珙桐幼苗植物體內(nèi)光合色素的動(dòng)態(tài)變化。

（2）葉綠素a在光合作用中能將匯集的光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能進(jìn)行光化學(xué)作用，葉綠素b在植物光合作用中主要起到吸收和傳遞光能的作用，干旱脅迫下植物葉綠素總含量的變化指示植物對(duì)水分脅迫的敏感性，直接影響光合效率和光合產(chǎn)量。試驗(yàn)結(jié)果表明，光葉珙桐幼苗葉片內(nèi)葉綠素b含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于葉綠素a含量，葉綠素總量發(fā)生改變主要取決于葉綠素a的改變。判斷植物抗旱性的強(qiáng)弱，可以依據(jù)干旱條件下植物中葉綠素a含量的多少，葉片內(nèi)葉綠素a含量越多，通過(guò)光合作用合成的有機(jī)物越多，對(duì)葉片細(xì)胞內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)能力更強(qiáng)，表現(xiàn)為抗旱能力可能較強(qiáng)。

（3）葉綠素a/b變化反映了植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，光葉珙桐葉片葉綠素a/b較小，說(shuō)明其比較喜陰。隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)和脅迫強(qiáng)度增加，光葉珙桐幼苗葉片葉綠素a/b呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，反映了光葉珙桐幼苗對(duì)光照強(qiáng)度的耐受力下降，從而間接證明了對(duì)干旱脅迫的耐受力下降。

（4）有學(xué)者認(rèn)為植物葉片葉綠素含量主要受光照強(qiáng)度的影響，逆境脅迫不會(huì)導(dǎo)致植物光合色素含量明顯變化。但該試驗(yàn)表明，光葉珙桐幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量在不同脅迫強(qiáng)度和不同脅迫時(shí)間條件下出現(xiàn)波動(dòng)，總體表現(xiàn)為先升后降，表明在脅迫初期和較低脅迫強(qiáng)度下，植物通過(guò)葉綠素含量的增加合成更多的有機(jī)物質(zhì)以應(yīng)對(duì)干旱脅迫，但脅迫時(shí)間延長(zhǎng)和脅迫強(qiáng)度增加，植物葉片內(nèi)部生理紊亂，分解加快，導(dǎo)致葉綠素含量又逐漸下降。

（5）光葉珙桐幼苗葉片的葉綠素總量在處理24 h不同干旱程度中都有增長(zhǎng)，這可能是由于干旱脅迫導(dǎo)致光葉珙桐幼苗葉片水分減少，從而出現(xiàn)葉綠素“濃縮”現(xiàn)象[8]。

參考文獻(xiàn)

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