茶樹葉綠素?zé)晒鈪?shù)葉位差異及其穩(wěn)定性分析

唐敏 翟秀明 羅紅玉 鄔秀宏 侯渝嘉

摘? ?要? ?2017年，以福鼎大白茶為試驗(yàn)對(duì)象，比較了不同葉位茶樹葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的差異及穩(wěn)定性。結(jié)果表明：茶樹新梢上部葉片光啟動(dòng)速率快，對(duì)強(qiáng)光相對(duì)敏感，熒光參數(shù)穩(wěn)定性較差。隨葉位下移，葉片逐漸成熟，到第5葉時(shí)，其PSⅡ反應(yīng)中心最大光能轉(zhuǎn)換效率、潛在活性、實(shí)際光化學(xué)效率和電子傳遞速率均處于較高水平，且所測(cè)數(shù)據(jù)變異系數(shù)相對(duì)較小，表現(xiàn)出較強(qiáng)的穩(wěn)定性。建議在進(jìn)行茶樹葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定時(shí)，選擇芽下第5葉或鄰近的功能葉為試驗(yàn)對(duì)象以提高數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，從而更準(zhǔn)確地反應(yīng)茶樹光合生理特征。

關(guān)鍵詞? ?茶樹;葉片;葉綠素;熒光參數(shù);葉位差異;穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：Q945.11? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.31.003

葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)作為植物脅迫生理研究中的一種無損探針，能快速準(zhǔn)確地揭示植物對(duì)光能的吸收、傳遞、耗散、分配等特征?；跓晒鈹?shù)據(jù)的分析，能有效反應(yīng)不同植物或不同品種在抗性、光合潛能、區(qū)域適應(yīng)性等方面的差異[1-4]。然而，葉綠素?zé)晒鈪?shù)的差異不僅存在于同一植物的不同品種之間，也存在于同一品種的不同葉位之間[5-7];即使用同一品種的同一葉位葉片進(jìn)行熒光參數(shù)測(cè)定，也會(huì)因葉片成熟度差異，生理活動(dòng)的活躍程度差異、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力差異等原因，導(dǎo)致重復(fù)測(cè)定時(shí)數(shù)據(jù)波動(dòng)性較大，從而影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性[8]。筆者以福鼎大白茶為研究對(duì)象，擬通過對(duì)不同葉位主要熒光參數(shù)的差異及數(shù)據(jù)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，以增強(qiáng)試驗(yàn)對(duì)象選擇時(shí)的科學(xué)性，從而提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和試驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地為重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所種植資源圃，位于重慶市永川區(qū)茶山竹海街道。

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種為三年生福鼎大白茶，按雙行雙株側(cè)窩種植，大行距150 cm，小行距40 cm，穴距33 cm，常規(guī)管理。選取生長(zhǎng)健壯，長(zhǎng)勢(shì)一致，無病蟲害的當(dāng)年生茶樹枝條芽下1～6葉作為測(cè)定對(duì)象。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2017年8月下旬進(jìn)行，為盡量減少葉綠素?zé)晒鈪?shù)日變化產(chǎn)生的影響，測(cè)定時(shí)間均安排在9：00—12：00。主要熒光參數(shù)和光響應(yīng)曲線采用PAM-2500便攜式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定，測(cè)定前葉片進(jìn)行暗適應(yīng)20～30 min。所有指標(biāo)測(cè)定均重復(fù)4次，取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所測(cè)數(shù)據(jù)用Excel進(jìn)行整理。差異顯著性分析與多重比較（P=0.05）用SPSS Statistics 22 （SPSS Statistics IBM）計(jì)算。變異系數(shù)按如下公式計(jì)算：變異系數(shù)（C.V.）=標(biāo)準(zhǔn)差/平均值×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同葉位PSⅡ活性差異

Fv/Fm與Fv/Fo是常用于度量植物潛在光合能力和PSⅡ活性的兩個(gè)重要指標(biāo)，前者反映植物葉片PSⅡ反應(yīng)中心最大光能轉(zhuǎn)換效率，后者反映PSⅡ的潛在活性[9]。由圖1可知，茶樹新梢不同葉位葉片充分暗適應(yīng)后，F(xiàn)v/Fm和Fv/Fo隨葉位變化呈先升后降趨勢(shì)，在第5葉時(shí)達(dá)到最大值，第6葉開始降低，但仍顯著高于1～3葉。說明茶樹葉片成熟度對(duì)Fv/Fm和Fv/Fo具有顯著影響，且4～6葉PSII反應(yīng)中心的光能轉(zhuǎn)化效率和潛在活性相對(duì)較高。

2.2 不同葉位光化學(xué)效率與電子傳遞能力差異

Yield是PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率，它是由光適應(yīng)下的初始熒光（Fo′）、 穩(wěn)態(tài)熒光產(chǎn)量（Ft）和光適應(yīng)下的最大熒光（Fm′）按Yield=（Fm′-Ft）/Fm′計(jì)算所得，用于反映植物葉片在照光條件下反應(yīng)中心部分關(guān)閉時(shí)的光化學(xué)效率。PSⅡ的電子傳遞速率（ETR），主要用于反映光合機(jī)構(gòu)電子傳遞能力，與其生理狀況和生長(zhǎng)的環(huán)境因素有關(guān)[10]。由圖2可知，葉片Yield隨葉位變化呈先升后降趨勢(shì)，所測(cè)葉片中，3～5葉Yield最高，但與其他葉位葉片的差異并未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的顯著水平;而ETR以第5葉和第6葉最高，且與其它葉片差異顯著，這說明成熟葉片的實(shí)際光化學(xué)效率和電子傳遞能力均強(qiáng)于未成熟葉片，4～6葉為茶樹光合作用的主要功能葉。

2.3 不同葉位光響應(yīng)曲線及光合啟動(dòng)速率差異

眾多研究表明，在未達(dá)到光飽和之前ETR與PAR（光合有效輻射）的強(qiáng)度呈線性關(guān)系，當(dāng)光能過量時(shí)，ETR和入射的PAR不再呈線性關(guān)系，要低于按線性關(guān)系估計(jì)的值，甚至由于發(fā)生光抑制而開始降低[11-13]。通過比較不同葉位葉片的光響應(yīng)曲線，能直觀地反映不同葉位電子傳遞能力的差異。本試驗(yàn)采用Eilers and Peeters的公式[1]分別對(duì)不同葉位葉片的光響應(yīng)曲線進(jìn)行擬合，結(jié)果見圖3。圖3顯示，不同葉位葉片通過PSII的電子傳遞速率隨著光強(qiáng)的增加而不斷增加，當(dāng)光強(qiáng)增大到900～1 200 μmol/（m2·s）時(shí)，ETR增速減緩直至不再增加或降低;相同PAR強(qiáng)度下，ETR隨葉片成熟程度逐漸增加，其中第5葉和第6葉光合電子傳遞能力顯著強(qiáng)于1～4葉。

光響應(yīng)曲線初始斜率（alpha）及最小半飽和光強(qiáng)（lk）可用來反映植物的光化學(xué)啟動(dòng)速率和對(duì)強(qiáng)光的耐受能力[14]。不同葉位葉片alpha和lk計(jì)算結(jié)果見圖4。圖4顯示，第1葉光響應(yīng)曲線的初始斜率顯著高于4～6葉，而最小飽和光強(qiáng)以第5葉和第6葉最高，且與第1葉差異顯著。這說明茶樹新梢上部葉片對(duì)光照敏感，光化學(xué)啟動(dòng)速率較快，而下部葉片逐漸成熟，光化學(xué)反應(yīng)趨于穩(wěn)定，對(duì)強(qiáng)光具有較強(qiáng)的耐受能力。

2.4 不同葉位主要熒光參數(shù)穩(wěn)定性分析

由于茶樹生長(zhǎng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程，不同成熟度葉片生理活動(dòng)的活躍程度存在明顯差異，是影響所測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的重要因素之一。本試驗(yàn)比較了不同葉位葉片葉綠素?zé)晒鈹?shù)據(jù)的波動(dòng)情況，結(jié)果列于表1。

由于枝條頂端葉片生長(zhǎng)勢(shì)力最強(qiáng)，生理活動(dòng)旺盛，變化較快，因此第1、2葉位的變異系數(shù)普遍較大，且明顯高于中下部，隨葉片逐漸成熟，其生理活動(dòng)趨于穩(wěn)定，所測(cè)數(shù)據(jù)重現(xiàn)性較高。

3 討論

同一茶樹品種不同葉位的葉綠素?zé)晒鈪?shù)具有明顯差異，表明茶樹葉綠素?zé)晒鈪?shù)的差異不僅受到基因型的影響，還與被測(cè)葉片的成熟度有關(guān)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，除PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率外，葉位對(duì)主要熒光參數(shù)均具有顯著影響，表現(xiàn)為：隨葉位下移，葉片逐漸成熟，其PSⅡ反應(yīng)中心最大光能轉(zhuǎn)換效率、潛在活性、實(shí)際光化學(xué)效率和電子傳遞速率逐漸升高，在第5葉時(shí)達(dá)到最高水平，之后部分參數(shù)略有下降，這說明茶樹新梢第5葉為茶樹光合生理的主要功能葉，之后葉片光合功能開始下降，但仍強(qiáng)于未成熟葉片。

由于不同葉位成熟度不同，因此其光化學(xué)反應(yīng)啟動(dòng)速率和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力也不相同，試驗(yàn)結(jié)果顯示，枝條頂端的葉片（第1葉）光響應(yīng)曲線的初始斜率顯著高于成熟葉片，且最小半飽和光強(qiáng)最小，這說明未成熟葉片對(duì)光照敏感，光化學(xué)啟動(dòng)速率較快，但對(duì)強(qiáng)光的耐受能力較弱，而成熟葉片則與之相反。

由于茶樹生長(zhǎng)具有明顯的頂端優(yōu)勢(shì)，位于枝條頂端的葉片生長(zhǎng)勢(shì)最強(qiáng)，生理活動(dòng)旺盛，變化幅度大，加之未成熟葉片對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力較弱，因此所測(cè)熒光數(shù)據(jù)在同一品種同一葉位的單株之間仍有較大波動(dòng)性，其變異系數(shù)明顯高于成熟葉片。隨葉片生長(zhǎng)，其光合機(jī)構(gòu)逐漸成熟，光化學(xué)過程趨于穩(wěn)定，相同條件下所測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性更強(qiáng)。因此，建議在進(jìn)行茶樹葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定時(shí)，選擇芽下第5葉或鄰近的功能葉為試驗(yàn)對(duì)象，以便更準(zhǔn)確地反應(yīng)茶樹光合生理特征。

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