3個(gè)金柑品種葉綠素?zé)晒馓匦缘谋容^研究

龍凌云 毛立彥 劉功德 蘇艷蘭 黃秋偉 唐毓瑋 張宇

摘 要：以融安金柑、滑皮金柑和脆蜜金柑3個(gè)金柑品種為研究對(duì)象，測(cè)定其葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)比較分析，探究3個(gè)品種間的光合生理特性，旨在為金柑品種的光合作用機(jī)理和栽培技術(shù)研究提供科學(xué)參考。研究結(jié)果表明融安金柑的葉綠素a（Chla）、葉綠素b（Chlb）、總?cè)~綠素（Chl）及類胡蘿卜（Car）含量顯著高于滑皮金柑和脆蜜金柑，但葉綠素a與葉綠素b比值（Chla/Chlb）顯著低于滑皮金柑和脆蜜金柑。此外，3個(gè)金柑品種的葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)比較分析結(jié)果顯示，融安金柑的Fo和NPQ值顯著高于滑皮金柑和脆蜜金柑，F(xiàn)v/Fm、ΦPSII和ETR值顯著低于滑皮金柑和脆蜜金柑，滑皮金柑和脆蜜金柑之間的葉綠素?zé)晒鈪?shù)差異不顯著。綜合比較，滑皮金柑和脆蜜金柑的葉片光合效率高于融安金柑，但融安金柑對(duì)抵御光抑制的能力強(qiáng)于前兩者，具有較強(qiáng)的耐光性。

關(guān)鍵詞：金柑 葉綠素 葉綠素?zé)晒?/p>

中圖分類號(hào)：S666.1 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： The chlorophyll content and fluorescence parameters of three kumquat varieties：“Rongan”，“Huapi”，“Cuimi”were determined and analyzed to study their photosynthetic physiologic characteristics， aiming to provide a reference for exploring the photosynthetic mechanism and cultivation techniques of kumquat varieties. Results indicated that the contents of chlorophyll （Chl）， Chla， Chlb and Car of“Rongan”were significantly higher than that of“Huapi”and“Cuimi”， but its ratio of Chla to Chlb （Chla/Chlb） was significantly lower than that of the latter two. The fluorescence parameters of Fo and NPQ of“Rongan”were significantly higher than that of“Huapi”and“Cuimi”， ?and its Fv/Fm、ΦPSII and ETR were significantly lower than that of the latter two. There were no significant differences in chlorophyll fluorescence parameters between“Huapi”and“Cuimi”. The photosynthetic efficiency of“Huapi”and“Cuimi”were higher than that of“Rongan”， but the photostability of “Rongan”was better than that of “Huapi”and“Cuimi”.

Key words： Kumquat; chlorophyll; chlorophyll fluorescence

金柑（Citrus japonica）原產(chǎn)于中國(guó)，屬于蕓香科（Rutaceae）金柑屬（Citrus）常綠果樹(shù)，在我國(guó)野生和栽培的有金棗、圓金柑、長(zhǎng)葉金柑和山金柑4個(gè)種，以及金彈、長(zhǎng)壽金柑兩個(gè)雜種金柑[1-2]。金柑是經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的食、藥、賞兼用型果樹(shù)，在華南地區(qū)如廣西、廣東等省的栽培和食用歷史悠久[3]。開(kāi)展金柑不同品種的栽培生理生化特性研究，可為篩選不同地區(qū)引進(jìn)適宜栽培品種，以及改進(jìn)與優(yōu)化田間栽培技術(shù)提供理論參考依據(jù)。光合作用是植物的一項(xiàng)重要的生理生態(tài)特征，植株光合作用能力強(qiáng)弱是決定植物生產(chǎn)力大小關(guān)鍵因素之一，對(duì)于果樹(shù)而言也是影響果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一[4]。葉綠素是植物光合色素中一類重要色素，在植株對(duì)光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化等光合作用過(guò)程中扮演著極為重要的角色，它的含量高低、類型比值以及熒光特性，可作為評(píng)判植物光合作用能力大小的重要指標(biāo)[5-6]。因此，在果樹(shù)的光合生理特性研究中，通過(guò)分析比較果樹(shù)不同品種葉片的葉綠素含量、類型及其熒光特性，可為認(rèn)識(shí)果樹(shù)不同品種的光合特性和優(yōu)化田間栽培技術(shù)提供理論支持。

廣西是中國(guó)金柑主產(chǎn)區(qū)之一，又以融安縣出產(chǎn)的金柑最負(fù)盛名。融安縣現(xiàn)主栽金柑品種為融安金柑及其實(shí)生苗變異株選育出的滑皮金柑，近年來(lái)科研人員又從“滑皮金柑”芽變單株中選育出“脆蜜金柑”新品種[7]。目前，金柑相關(guān)研究主要集中在果實(shí)營(yíng)養(yǎng)與功能成分[8-9]、遺傳育種與多樣性[10-11]、高效栽培技術(shù)[12-13]、花器官發(fā)育機(jī)理[14-15]、果皮油腺細(xì)胞形成機(jī)理[16-17]等方面，而關(guān)于金柑不同品種的光合生理特性研究報(bào)道較少。葉綠素?zé)晒猓╟hlorophyll fluorescence，CF）技術(shù)是以葉綠素?zé)晒鉃樘结樋焖?、靈敏檢測(cè)植物對(duì)光能的吸收、傳遞、耗散、分配等光合作用狀態(tài)，無(wú)損傷研究植物光合生理特性，評(píng)價(jià)植株光合能力強(qiáng)弱的一種技術(shù)[18]。經(jīng)文獻(xiàn)檢索，目前尚未見(jiàn)有將葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)應(yīng)用于金柑不同品種葉綠素?zé)晒馓匦匝芯康膱?bào)道。本研究通過(guò)測(cè)定融安金柑、滑皮金柑和脆蜜金柑3個(gè)品種葉片的葉綠素含量和類型，并利用葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)對(duì)3個(gè)品種的葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行測(cè)定和比較，探究3個(gè)品種內(nèi)在的光合生理特性差異，研究結(jié)果將為調(diào)整和優(yōu)化融安金柑、滑皮金柑和脆蜜金柑3個(gè)品種的豐產(chǎn)栽培技術(shù)提供基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為融安金柑、滑皮金柑和脆蜜金柑來(lái)自廣西亞熱帶作物研究所科研基地溫室大棚，葉綠素含量和熒光參數(shù)測(cè)定在廣西亞熱帶優(yōu)勢(shì)作物繁育及綜合開(kāi)發(fā)新技術(shù)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。選用上述3個(gè)金柑品種的3年生嫁接盆栽苗（盆徑50 cm，栽培基質(zhì)為園土：泥炭土：椰糠：蛭石體積比為2∶2∶1∶1）作為研究對(duì)象。每個(gè)品種隨機(jī)選擇4盆長(zhǎng)勢(shì)健壯的植株，每盆植株選定同等數(shù)目且受光一致、長(zhǎng)勢(shì)健壯的成熟葉片進(jìn)行測(cè)定。

1.2 方法

1.2.1 葉綠素和類胡蘿卜素提取與測(cè)定

從每盆金柑中采集新鮮葉片，去除葉脈后剪碎并稱取0.1 g作為測(cè)試樣品。參照李玲等[19]的乙醇提取和測(cè)定方法，將樣品放入離心管中，加入10 ml 95 %乙醇，黑暗處常溫放置24 h，待提取至無(wú)綠色后，分別在665 nm、649 nm和470 nm波長(zhǎng)處測(cè)定提取液的吸光度，并按公式計(jì)算葉綠素a（Chla）、葉綠素b（Chlb）、總?cè)~綠素（Chl）、類胡蘿卜素含量（Car）及葉綠素a/葉綠素b比值（Chla/Chlb）。

1.2.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定

采用葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)CF Imager測(cè)定3個(gè)金柑品種的葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)。測(cè)定前，將葉片暗處理20 min，處理后用弱光1.0 μmol/（m2·s）測(cè)定暗適應(yīng)下的最小初始熒光F0，然后給周期性飽和脈沖[6000 μmol/（m2·s），脈沖時(shí)間0.8 s]，測(cè)得PSII反應(yīng)中心潛在的激發(fā)能捕獲效率Fv/Fm、PSII實(shí)際光化學(xué)量子效率ΦPSII和非光化學(xué)淬滅系數(shù)NPQ，并計(jì)算出電子傳遞速率ETR。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

以上每個(gè)品種各參數(shù)重復(fù)測(cè)試3次，測(cè)定的數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SPSS 19.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，差異顯著性分析采用新復(fù)極差法（Duncan）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種金柑葉片光合色素的含量

3個(gè)品種金柑的葉片光合色素含量及變化如表1所示，3個(gè)品種金柑的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和總?cè)~綠素含量均值呈融安金柑>滑皮金柑>脆蜜金柑的趨勢(shì)，融安金柑的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和總?cè)~綠素含量均顯著高于滑皮金柑和脆蜜金柑，而滑皮金柑和脆蜜金柑上述測(cè)定參數(shù)之間的差異性不顯著。脆蜜金柑的葉綠素a/葉綠素b比值最高，滑皮金柑次之，融安金柑最低，且融安金柑的葉綠素a/葉綠素b比值顯著低于滑皮金柑和脆蜜金柑，而滑皮金柑和脆蜜金柑兩者之間差異性不顯著。

2.2 不同品種金柑葉綠素?zé)晒鈪?shù)比較

3個(gè)品種金柑的葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)如表2所示。融安金柑的初始熒光Fo顯著高于脆蜜金柑和滑皮金柑，后兩者的差異不顯著，脆蜜金柑Fo值最低，這與葉綠素含量測(cè)定的結(jié)果一致。Fv/Fm指PSII反應(yīng)中心潛在的激發(fā)能捕獲效率，反映出植物光合系統(tǒng)潛在的光化學(xué)效率，正常生長(zhǎng)環(huán)境條件下通常恒定在0.75～0.85之間[20，21]，融安金柑等3個(gè)品種的Fv/Fm值均在0.78～0.80之間符合這個(gè)范圍，差異性分析結(jié)果顯示融安金柑的Fv/Fm值顯著低于脆蜜金柑和滑皮金柑，表明融安金柑潛在的光化學(xué)效率低于脆蜜金柑和滑皮金柑。PSII實(shí)際光化學(xué)量子效率ΦPSII值大小與PSII反應(yīng)中心開(kāi)放程度成正比，在一定范圍內(nèi)，ΦPSII值越大說(shuō)明PSII反應(yīng)中心的光能轉(zhuǎn)化效率越高，更有利于有機(jī)物的積累。從表2中可知，脆蜜金柑和滑皮金柑的ΦPSII值顯著高于融安金柑，說(shuō)明脆蜜金柑和滑皮金柑有較高的PSII光能捕獲效率。非光化學(xué)淬滅系數(shù)NPQ可用于反映植物將過(guò)剩光能耗散成熱，防御光抑制破壞的能力[22]。由表2可知融安金柑的NPQ值顯著高于滑皮金柑和脆蜜金柑，說(shuō)明融安金柑抵御光抑制破壞能力強(qiáng)于滑皮金柑和脆蜜金柑。研究表明，在同等光強(qiáng)條件下，植物的ETR越高表明植株葉片可以形成的ATP和NADPH等活躍化學(xué)能越多，從而為暗反應(yīng)進(jìn)行光合碳同化提供充足能力，可加快有機(jī)物的積累和碳同化運(yùn)轉(zhuǎn)效率[23]。3個(gè)金柑品種中，脆蜜金柑和滑皮金柑的ETR值顯著高于融安金柑，結(jié)合ΦPSII值的比較分析結(jié)果，表明這2個(gè)品種的糖分等有機(jī)物積累能力高于融安金柑。

3 討論與結(jié)論

葉綠素是植物光合色素中最重要一個(gè)類型，與植物光合作用過(guò)程密切相關(guān)，參與了植物對(duì)光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化等過(guò)程，其中葉綠素a是光合反應(yīng)中心復(fù)合體的主要組成部分，參與了對(duì)光能的吸收和轉(zhuǎn)化成電能的過(guò)程，葉綠素b作為捕光色素蛋白復(fù)合體的重要組成部分，其主要作用是捕獲和傳遞光能，而類胡蘿卜素是植物光合色素不可缺少的組分，在保護(hù)光合器官免受單線態(tài)氧的傷害中起著重要作用[5-6]。有研究表明，植物葉綠素含量的高低可影響葉片的光合速率，葉綠素a與葉綠素b比值可反映出植株對(duì)光能的利用能力大小，通常葉綠素a/葉綠素b比值高的植物對(duì)光照的需求量較大[23-25]。本研究中發(fā)現(xiàn)脆蜜金柑和滑皮金柑的葉綠素與類胡蘿卜素含量均顯著低于融安金柑，但兩者的葉綠素a/葉綠素b比值顯著高于融安金柑，結(jié)合葉綠素?zé)晒馓匦员容^分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)脆蜜金柑和滑皮金柑的Fv/Fm、ΦPSII和ETR均顯著高于融安金柑，而兩者的NPQ值卻顯著低于融安金柑。試驗(yàn)結(jié)果表明，在耐陰能力和適應(yīng)強(qiáng)光、抵御光抑制破壞能力方面融安金柑優(yōu)于脆蜜金柑和滑皮金柑，但在光合效率和有機(jī)物積累能力方面，脆蜜金柑和滑皮金柑優(yōu)于融安金柑。因此，與原有的融安金柑栽培技術(shù)相比較，在脆蜜金柑和滑皮金柑的栽培過(guò)程中可采取適宜增強(qiáng)修剪枝條力度，降低植株葉片密度;在采取地表鋪設(shè)反光膜增加日光照量措施時(shí)，應(yīng)注意避免強(qiáng)光過(guò)度，而增強(qiáng)了脆蜜金柑和滑皮金柑葉片光合作用的光抑制強(qiáng)度。

植物體內(nèi)葉綠素?zé)晒馓匦耘c光合作用緊密相關(guān)，熒光參數(shù)指標(biāo)可反映植物在光合作用過(guò)程中對(duì)光吸收、耗散和分配等方面的內(nèi)在聯(lián)系和變化規(guī)律，作為反映植物光合效率高低的主要指標(biāo)[26]。本研究結(jié)果顯示，融安金柑的Fv/Fm值顯著低于脆蜜金柑和滑皮金柑，但后兩者的Fv/Fm值差異不顯著。有研究表明當(dāng)植物受到環(huán)境脅迫或者植株基因發(fā)生突變情況下，該值會(huì)發(fā)生顯著變化[21]結(jié)合3個(gè)品種之間的親緣關(guān)系分析，滑皮金柑來(lái)源于融安金柑實(shí)生苗變異株，脆蜜金柑來(lái)源于滑皮金柑芽變四倍體，推測(cè)融安金柑的Fv/Fm值與滑皮金柑、脆蜜金柑存在顯著差異，可能是因?yàn)閷?shí)生苗變異更容易形成較多的基因變異。

本研究借助葉綠素?zé)晒鈾z測(cè)技術(shù)測(cè)定和分析了3個(gè)金柑品種葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化規(guī)律，結(jié)合葉片葉綠素含量變化，發(fā)現(xiàn)融安金柑的光合效率與滑皮金柑、脆蜜金柑存在顯著差異，這表明葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)可直接、快速鑒定不同金柑品種間的光合特性，可為金柑不同品種的高效豐產(chǎn)栽培技術(shù)的研究和優(yōu)化提供理論參考。

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