丁香6個(gè)品種熒光參數(shù)比較

劉 興，馬蕭蕭，周 正，楊 曉，趙志明，李雪嬌

丁香6個(gè)品種熒光參數(shù)比較

劉 興1，馬蕭蕭2，周 正3，楊 曉1，趙志明1，李雪嬌1

（1. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林與旅游學(xué)院，河北 保定 071000；2. 東北林業(yè)大學(xué) 園林學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040；3. 榮盛發(fā)展實(shí)業(yè)有限公司，河北 廊坊 065001）

對(duì)6個(gè)品種丁香的葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行測定。結(jié)果表明，金色小葉的m、的值最高，值較高；飄逸的m值較高，v/m和v/o值最大，Po、o、Eo值最高，Do、最低；晚花紫的m、v/m、v/o、和值較高。對(duì)比6種丁香指標(biāo)，其中金色小葉、晚花紫、飄逸三個(gè)品種表現(xiàn)出良好的生長優(yōu)勢。

丁香；光合作用；熒光特性；光系統(tǒng)Ⅱ；參數(shù)

丁香為木犀科丁香屬植物，其花芳香、樹姿優(yōu)美，適應(yīng)性較強(qiáng)。可以做蜜源和香料植物，是一種傳統(tǒng)的中藥材，具有廣泛的藥理活性和較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。丁香新品種主要通過有目的的選擇親本來進(jìn)行雜交育種，目前尚未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因品種[2]。植物的不同品種在長期自然進(jìn)化中，導(dǎo)致其光合能力存在明顯差異。植物的光合能力是植物生長發(fā)育的基礎(chǔ)，特別是PSⅡ反應(yīng)中心的功能在維持葉片同化物的積累促進(jìn)其生長方面發(fā)揮重要的作用[3]。通過分析分布在同一區(qū)域內(nèi)的不同丁香品種葉片的光合能力，可以篩選出適合當(dāng)?shù)厣L、適應(yīng)性較強(qiáng)的優(yōu)良品種。目前，對(duì)丁香屬品種光合作用研究較多，但是對(duì)于不同丁香品種光合特性，特別是葉片PSⅡ功能差異方面的研究較少。

植物葉片的各項(xiàng)熒光參數(shù)可用來研究環(huán)境對(duì)植物的影響，同時(shí)也可以為種源與良種選擇做參考[4]。葉綠素?zé)晒馓匦宰鳛檠芯恐参锿饨绛h(huán)境與其自身光合機(jī)理之間關(guān)系的重要手段[5]，已經(jīng)在植物生理研究中被廣泛應(yīng)用。姬拉拉等[6]對(duì)遮陰和施氮下金蕎麥生長和光合熒光特性的研究發(fā)現(xiàn)，在光照減弱條件下，金蕎麥通過增加非輻射能量耗散，減少光化學(xué)反應(yīng)的光能的份額，進(jìn)而保護(hù)光合結(jié)構(gòu)。潘平平等[7]通過對(duì)薄殼山核桃15個(gè)家系子代苗期生長和熒光特性比較的研究發(fā)現(xiàn)，薄殼山核桃家系子代苗期表型生長越優(yōu)良，其PSⅡ指示光合效率的熒光參數(shù)值越高，說明葉綠素?zé)晒鈪?shù)在一定程度上可以反映家系子代苗期的生長狀況，能為薄殼山核桃苗期優(yōu)良砧木的選擇提供參考。為此，本試驗(yàn)以6個(gè)品種丁香為試驗(yàn)材料，利用快相葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)技術(shù)研究了自然環(huán)境下6種丁香葉片PSⅡ反應(yīng)中心光化學(xué)活性及光能利用方面的差異，為深入研究丁香屬植物的光合機(jī)理，為丁香在我國北方地區(qū)的引種栽培提供一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為丁香高光效品種篩選以及高光效雜交親本篩選提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年5月在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)一分廠試驗(yàn)田進(jìn)行，以生長良好、長勢一致的多年生丁香為試驗(yàn)材料。供試品種分別為：晚花紫丁香（cv. “Wanhuazi”）、金色時(shí)光丁香（cv. “Jinseshiguang”）、天府信步丁香（cv. “Tianfuxinbu”）、象牙段丁香（‘Xiangyaduan’）、飄逸丁香（‘Piaoyi’）、金色小葉丁香（cv. “Jinsexiaoye”）。

1.2 試驗(yàn)方法

采用FP100便攜式熒光儀（參照魏曉東等[8]方法）對(duì)葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行測定。在上午8:00—10:00進(jìn)行測定，選取不同品種丁香枝條中部成熟復(fù)葉葉片，葉片長勢基本一致且無病蟲害，每品種測定3片葉。用葉片夾對(duì)葉片進(jìn)行20min的暗適應(yīng)，測定指標(biāo)包括：初試熒光（o）、最大熒光（m）、PSII最大光化學(xué)效率（v/m）、PSII的量子效率（v/o）、吸收的光能被反應(yīng)中心捕獲的量子產(chǎn)量（φPo）、激子被反應(yīng)中心捕獲后，促進(jìn)電子傳遞到電子傳遞鏈中超過QA的電子受體的激子與促進(jìn)QA還原激子的比值（o）、反應(yīng)中心所吸收的光能應(yīng)用于電子傳遞的量子產(chǎn)量（Eo）、用于熱耗散的量子產(chǎn)量（Do）、單位反映中心吸收的能量（）、單位反應(yīng)中心捕獲的用于還原QA的能量（）、單位反應(yīng)中心捕獲的用于電子傳遞的能量（）、單位反映中心耗散掉的能量（）。

1.3 試驗(yàn)方法

所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入Excel中進(jìn)行計(jì)算，采用SPSS18.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 丁香的Fo和Fm的比較

不同丁香品種的o和m各不相同，如圖1所示。初始熒光（o）順序?yàn)榻鹕∪~＞晚花紫＞象牙段＞飄逸＞金色時(shí)光＞天府信步。其中金色小葉分別是晚花紫、金色時(shí)光、天府信步、象牙段、飄逸的1.66、2.50、2.82、2.16、2.39倍。最大熒光（m）順序?yàn)榻鹕∪~＞晚花紫＞飄逸＞象牙段＞金色時(shí)光＞天府信步。其中金色時(shí)光是天府信步的2.29倍。

注：a、b、c均表示顯著水平α=0.05

2.2 丁香的Fv/Fm和Fv/Fo的比較

如圖2所示，不同丁香品種的v/m和v/o各不相同。v/m的順序?yàn)轱h逸＞晚花紫＞金色時(shí)光＞天府信步＞象牙段＞金色小葉。其中飄逸分別是晚花紫、金色時(shí)光、天府信步、象牙段、金色小葉的1.13、1.27、1.30、1.30、1.72倍。v/o順序?yàn)轱h逸＞晚花紫＞天府信步＞金色時(shí)光＞象牙段＞金色小葉。其中飄逸是金色小葉的1.14倍。

2.3 丁香能量分配比率的比較

不同丁香品種的能量分配比率如表1所示。飄逸φPo的值最高，分別是晚花紫、金色時(shí)光、天府信步、象牙段、金色小葉的1.03、1.06、1.06、1.07、1.14倍。飄逸的o最高，是最低的金色小葉的1.39倍。飄逸Eo的值分別是晚花紫、金色時(shí)光、天府信步、象牙段、金色小葉的1.13、1.06、1.09、1.25、1.58倍。金色小葉的Do最高，是最低的飄逸的1.5倍。

表1 丁香能量分配比率的變化

2.4 丁香的PSⅡ比活性參數(shù)的比較

不同丁香品種的PSⅡ比活性參數(shù)如表2所示。金色小葉的值最高，分別是晚花紫、金色時(shí)光、天府信步、象牙段、飄逸的1.36、1.95、1.82、1.52、1.64倍。晚花紫的最高，是最低的金色時(shí)光的1.36倍。金色小葉的是分別是晚花紫、金色時(shí)光、天府信步、象牙段、飄逸的1.23、1.83、1.69、1.42、1.44倍。金色小葉的最高，是最低的飄逸的2.47倍。

表2 丁香PSII比活性參數(shù)的變化

3 討論與結(jié)論

葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)在光能的吸收、傳遞、耗散和分配等方面具有獨(dú)特的作用，被稱為測定植物光合作用準(zhǔn)確的探針[9]。o、v和m分別表示葉綠體PSⅡ反應(yīng)中心完全開放和關(guān)閉時(shí)的熒光強(qiáng)度以及可參與光化學(xué)反應(yīng)的光能，這3個(gè)指標(biāo)通常被用作評(píng)估植物PSⅡ反應(yīng)中心活性。v/m是表示植物受光抑制的重要指標(biāo)，是指開放的PSⅡ反應(yīng)中心捕獲激發(fā)能的效率[10]，用于表征PSⅡ反應(yīng)中心光能的轉(zhuǎn)化效率[11]。v/m不受物種和生長條件的影響，但光抑制會(huì)引起葉片v/m發(fā)生變化[12]。m的數(shù)值深受葉片葉綠素含量變化的影響，6種丁香的葉綠素?zé)晒鈪?shù)m最大為金色小葉品種，表明其葉片吸收和傳遞光能的能力較強(qiáng)，PSⅡ電子傳遞狀況較好，植物對(duì)環(huán)境具有更強(qiáng)適應(yīng)能力。飄逸丁香的葉綠素?zé)晒鈪?shù)v/m和v/o最大，說明原初潛在光化學(xué)最高的是飄逸品種。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)Po是吸收的光能中被反應(yīng)中心所捕獲到的量子產(chǎn)量，同v/m具有同等含義[13]；o反映了被反應(yīng)中心捕獲的激子中，促進(jìn)電子傳遞到電子傳遞鏈中超過QA的電子受體的激子與促進(jìn)QA還原的激子的比值[14]；Eo是吸收的光能應(yīng)用到電子傳遞的量子產(chǎn)量；Do反映了用于熱耗散的量子產(chǎn)量。試驗(yàn)中，飄逸品種的Po、o、Eo最高，而Do最小，表示其電子傳遞的比率最多，而用于熱耗散的量子比率最低。

，，，反映了在QA可還原的狀態(tài)時(shí)，單位PSII反應(yīng)中心的活性[13]?？梢院饬刻炀€色素的高低，該值減小，表明天線色素含量低，吸收的光能降低。表示了PSⅡ反應(yīng)中心用于電子傳遞的能量。表示了PSⅡ反應(yīng)中心用于熱耗散的能量。試驗(yàn)中，金色小葉、晚花紫、象牙段的值較高，表示其天線色素尺寸含量低，吸收的光能較多。晚花紫、金色小葉、飄逸的值較高，表示其PSⅡ反應(yīng)中心用于電子傳遞的能量較多。金色小葉、象牙段、晚花紫參數(shù)的值較高，表示其PSⅡ反應(yīng)中心用于熱耗散的能量較多。而飄逸、金色時(shí)光的值較小表示其PSⅡ反應(yīng)中心用于熱耗散的能量較少。

光合電子傳遞、葉綠素?zé)晒獍l(fā)射和熱耗散，是葉綠素在植物體內(nèi)吸收光能的三種消耗途徑。三種途徑之間存在著此消彼長的關(guān)系，光合作用和熱耗散的變化會(huì)引起熒光發(fā)射的相應(yīng)變化，因此，可以通過對(duì)熒光的觀測來探究光合作用和熱耗散的情況[14]。本試驗(yàn)中，金色小葉的m最大，表明其葉片吸收和傳遞光能的能力較強(qiáng)，PSⅡ電子傳遞狀況較好，植物對(duì)環(huán)境具有更強(qiáng)適應(yīng)能力。金色小葉和晚花紫的、值較高，表示其葉片天線色素含量高，PSⅡ反應(yīng)中心用于電子傳遞的能量較多。飄逸品種的Po、o、Eo、最高，而Do最小，表示其電子傳遞的比率最多，而用于熱耗散的量子比率最低，有利于其更有效地吸收光能，提高光能利用效率。綜上所述，通過對(duì)6個(gè)不同品種丁香葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)其中金色小葉、晚花紫、飄逸3個(gè)品種表現(xiàn)出良好的生長優(yōu)勢。

[1] 王紅艷.丁香在植物保護(hù)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備,2015(03):52-53,56.

[2] 薛闖,焦宏彬,張偉強(qiáng),等.丁香屬(Syringa)植物育種研究進(jìn)展[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,21(10):121-125.

[3] 張鈺瑩,張會(huì)慧,張萌萌,等.3種丁香葉片的PSⅡ光化學(xué)活性及光能利用特點(diǎn)[J].森林工程,2016,32(4):13-17,40.

[4] 吳建慧,周蘊(yùn)薇,戴思蘭.兩個(gè)山茶品種光合熒光參數(shù)日變化對(duì)春季低溫的響應(yīng)[J].經(jīng)濟(jì)林研究,2012,30(1):40-44.

[5] 任麗娟,何聃,邢鵬,等.湖泊水體細(xì)菌多樣性及其生態(tài)功能研究進(jìn)展[J].生物多樣性,2013,21(4):421-432.

[6] 姬拉拉,劉筱,王銳潔,等.遮陰和施氮對(duì)金蕎麥生長和光合熒光特性的影響[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2019,39(5):23-31.

[7] 潘平平,竇全琴,謝寅峰,等.薄殼山核桃15個(gè)家系子代苗期生長和熒光特性比較[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2019,41(3):454-463.

[8] 魏曉東,陳國祥,施大偉,等.干旱脅迫對(duì)銀杏葉片光合系統(tǒng)II熒光特性的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2012,32(23):7492-7500.

[9] NGUYEN B T,陳宇,林小琴,等.不同種源越南杉木幼齡期葉綠素?zé)晒馓卣鞅容^[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2016,34(1):34-38,47.

[10] 鄭瑞文,郭慧,伊力塔.酸雨脅迫對(duì)山核桃幼苗葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2016(17):120-122,124.

[11] 陳辰,何小定,秦金舟,等.4種含笑葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm特性的比較[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2013,40(1):32-37.

[12] 薛惠云,張永江,劉連濤,等.干旱脅迫與復(fù)水對(duì)棉花葉片光譜、光合和熒光參數(shù)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013,46(11):2386-2393.

[13] 賈浩,郝建博,曹洪波,等.遮蔭對(duì)“保佳紅”桃樹葉片快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線的影響[J].西北植物學(xué)報(bào),2015,35(9):1861-1867.

[14] PETERSON R B, SIVAK M N, WALKER D A. Relationship between Steady-State Fluorescence Yield and Photosynthetic Efficiency in Spinach Leaf Tissue[J]. Plant Physiology, 1988, 88(1):158-163.

Comparison and Cluster Analysis of Photosynthetic Traits of Different Clove Varieties

LIU Xing1, MA Xiaoxiao2, ZHOU Zheng3, YANG Xiao1, ZHAO Zhiming1, LI Xuejiao1

(1. College of Landscape and Travel, Hebei Agricultural University, Baoding, Hebei 071000, China; 2. College of Landscape Architecture, Northeast Forestry University, Harbin, Heilongjiang 150040, China; 3. Rongsheng Development Industrial Co., LTD., Langfang, Hebei 065001, China)

The chlorophyll fluorescence parameters of six varieties of clove were tested. The results showed that them andvalues of thecv. "Jinsexiaoye" were the highest, and thevalues were higher. The‘Piaoyi’m values were higher; thev/m andv/o values were the highest, and thePo,o, andEovalues were the highest;Do,is the lowest;m,v/m,v/o,andvalues of thecv. "Wanhuazi" are higher. Comparing the six clove indicators, the three varieties ofcv. "Jinsexiaoye", thecv. "Wanhuazi", and the‘Piaoyi’ showed good growth advantages.

Syringa L; photosynthesis; fluorescent properties; photosystemⅡ; parameter

10.3969/j.issn.1673-2065.2020.04.008

劉 興（1995—），男，山西太谷人，在讀碩士；

馬蕭蕭（1995—），女，河北保定人，在讀碩士。

河北省科技廳項(xiàng)目“景觀林木、鄉(xiāng)土樹種種質(zhì)資源篩選與創(chuàng)新”（17226320D-5）

S685.26

A

1673-2065(2020)04-0031-05

2019-06-12

（責(zé)任編校：李建明 英文校對(duì)：李玉玲）