冷馴化期間4種楸樹葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化研究

魏蘭波，董佳慧，錢稷，邸葆

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院， 河北 保定 071001)

光合作用對低溫的反應(yīng)十分敏感，低溫脅迫會使葉綠體基質(zhì)片層松散，類囊體膨大，造成葉綠體雙層膜完整性喪失，最終表現(xiàn)為葉綠素含量下降[1]。相關(guān)研究表明[2-4]，葉綠素含量的高低與園林樹木的抗寒性具有明顯的相關(guān)性，抗寒性強的植物葉片葉綠素含量高于抗寒性弱的植物葉片葉綠素含量，而較高的葉綠素含量有利于產(chǎn)生可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，進(jìn)而降低細(xì)胞冰點，增強植株的抗寒性[5]。當(dāng)葉片吸收過多的光能時，可以啟動自身保護(hù)機制，通過非光化學(xué)猝滅等形式耗散掉過多的光能，但當(dāng)不能及時有效的加以利用或耗散時，植物就會受到強光的脅迫，發(fā)生光抑制現(xiàn)象。低溫可以增加發(fā)生光抑制的可能性，主要原因是低溫抑制了受損D1蛋白降解酶等相關(guān)的酶活性，嚴(yán)重抑制了光系統(tǒng)的修復(fù)。有的學(xué)者提出，葉綠素?zé)晒鈪?shù)與低溫脅迫密切相關(guān)，其可用于植物抗寒性鑒定，其中Fv/Fm可作為植物抗寒性的鑒定指標(biāo)之一，可擴展應(yīng)用于葉片之外的其他綠色組織器官[6-7]。

楸樹(Catalpaspp.)是我國所特有的鄉(xiāng)土樹種，其不僅是珍貴的用材樹種，也是主要的園林綠化樹種。然而目前對楸樹的研究主要集中在種質(zhì)資源的調(diào)查、收集，速生豐產(chǎn)栽培等技術(shù)方面，而關(guān)于溫度對楸樹生長影響的報道較少[8-9]。本研究以自然條件下生長的4種楸樹為試材，研究冷馴化期間葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化規(guī)律，旨在為楸樹抗寒性理論研究及園林應(yīng)用提供依據(jù)。

綜上,這一時期環(huán)境保護(hù)工作的進(jìn)展與經(jīng)濟增長基本持平,在某種程度上,各類環(huán)境管理制度體系的建設(shè)甚至超越了相應(yīng)的經(jīng)濟發(fā)展階段。這一階段中國的經(jīng)濟發(fā)展仍有較強的中央計劃屬性,對在環(huán)境保護(hù)上重走西方國家“先污染、后治理”的道路始終保持著警惕,雖然“摸著石頭過河”,但對于先保護(hù)、后發(fā)展有著強烈的愿望。[注] 李志青:《從經(jīng)濟發(fā)展的視角看環(huán)境保護(hù)40年》,《檢察風(fēng)云》,2018年第13期,第34-35頁。20世紀(jì)80年代,經(jīng)濟增長和工業(yè)化尤其是一些地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)的興起開始給生態(tài)環(huán)境造成一定的破壞,環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重,中央政府對環(huán)境問題開始高度警覺。但這一時期的環(huán)境污染問題多以局部和點狀污染為主。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取南北不同緯度的4種1 a生嫁接楸樹苗，遺傳水平包括：春季發(fā)芽早、秋季生長停止晚(滇楸Catalpafargesiif.duclorxii)；春季發(fā)芽晚、秋季生長停止早(灰楸CatalpafargesiiBur.)；春季發(fā)芽早、秋季生長停止早(梓楸CatalpaovataG. Don)；春季發(fā)芽晚、秋季生長停止晚(金絲CatalpabungeiC. A. Mey)。將4種楸樹種植于河北農(nóng)業(yè)大學(xué)標(biāo)本園(河北省保定市，北緯38°50′，東經(jīng)115°26′)，試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)。

在4種楸樹進(jìn)入冷馴化期間于9月20日開始采樣，選取中部位置發(fā)育良好且厚度均勻的葉片，每隔15 d采樣1次，直至落葉。

1.2 測定指標(biāo)

抗寒性測定采用電解質(zhì)滲透法(EL)[10]，并利用Logistic方程計算半致死溫度。

本文從業(yè)務(wù)邏輯的角度出發(fā)，初步建立指標(biāo)體系。然而在實際應(yīng)用中，這些指標(biāo)是否對個人逾期（在數(shù)據(jù)集中該指標(biāo)符號為y）有顯著的預(yù)測作用，或者說，這些指標(biāo)與因變量y是否相互獨立，則需進(jìn)一步驗證；若獨立，則意味著這些指標(biāo)無法起到評價個人信用狀況的作用。此外，從另一個角度理解篩選變量的優(yōu)點，是可以有效地降低數(shù)據(jù)集的維度，提高魯棒性，更多的變量在很大程度上意味著收集變量數(shù)據(jù)所需成本的增加、模型運行速度的下降、模型訓(xùn)練成本的增加。

正確、合理的思維教學(xué)策略與方法是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的保障．一般地，常用的思維教學(xué)的策略可分為以講課為基礎(chǔ)的講授策略，以事實為基礎(chǔ)的問答策略和以思維為基礎(chǔ)的問答策略３種．２種典型的思維教學(xué)方法分別為：一是以直接講授為主，以典型問題為例講解思維過程、方法和規(guī)則；二是以思維技能訓(xùn)練為主，在具體學(xué)科的教學(xué)中教某種思維技能，以綜合性項目的實現(xiàn)更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新品質(zhì)和創(chuàng)新思維[1，9-10]．

冷馴化期間楸樹葉片ΦPSⅡ變化見圖3。

1.3 統(tǒng)計分析

植物通過光合作用利用光能轉(zhuǎn)化合成有機質(zhì)，而植物的光合器官對低溫較為敏感，低溫會導(dǎo)致植物光合系統(tǒng)相關(guān)酶活性的降低、光合電子傳遞速率下降，引發(fā)光抑制現(xiàn)象，消弱植物利用光能的能力，但植物可以在一定范圍內(nèi)通過熱耗散等反應(yīng)保護(hù)自身光合機構(gòu)[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷馴化期間楸樹葉片抗寒性變化

由圖2可知，冷馴化期間，4種楸樹葉片的PSⅡ最大光化學(xué)效率Fv/Fm值整體均表現(xiàn)為先下降、后上升趨勢。滇楸葉片F(xiàn)v/Fm值在10月5日顯著下降后(P<0.05)，維持在較低水平；梓楸和灰楸葉片F(xiàn)v/Fm值在4種楸樹中一直處于較高水平，2種楸樹一直較為接近，只是在9月20日梓楸顯著低于灰楸(P<0.05)，其他3個時期差異不顯著；金絲楸葉片F(xiàn)v/Fm值在10月5日顯著下降了23.03%(P<0.05)，并顯著低于其他3種楸樹(P<0.05)，后期雖有回升，但整體處于較低水平。

由圖1可知，9月20日4種楸樹葉片的抗寒性較為接近，抗寒性最強與最弱之間僅相差1.16 ℃，但9月20日至10月5日期間灰楸、梓楸和金絲楸葉片抗寒性迅速增強，其中金絲楸抗寒性最強，達(dá)到-6.36 ℃，而灰楸葉片抗寒性變化不大，11月1日灰楸葉片抗寒性大幅增強，且遠(yuǎn)強于其他3種楸樹。

2.2 冷馴化期間楸樹葉片F(xiàn)v/Fm變化

冷馴化期間楸樹葉片F(xiàn)v/Fm變化見圖2。

圖2 冷馴化期間楸樹葉片F(xiàn)v/Fm變化Figure 2 The variation of Fv/Fm in leaves of Catalpa spp. during cold hardening

冷馴化期間楸樹葉片抗寒性變化見圖1。

2.3 冷馴化期間楸樹葉片ΦPSⅡ變化

葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定采用賀立紅等的方法[11]，測定PS II最大光化學(xué)效率或原初光能轉(zhuǎn)換效率(Fv/Fm)、非光化學(xué)猝滅(NPQ)、PS II非環(huán)式電子傳遞量子效率(ΦPSⅡ)以及PS II的非循環(huán)光合電子傳遞速率(ETR)。

冷馴化期間楸樹葉片NPQ變化見圖4。

2.4 冷馴化期間楸樹葉片NPQ變化

由圖3可知，冷馴化期間，金絲楸葉片光系統(tǒng)Ⅱ光合電子傳遞量子效率ΦPSⅡ值為下降趨勢，而其他3種楸樹為先上升、后下降趨勢。金絲楸葉片ΦPSⅡ值除9月20日顯著高于其他3種楸樹外(P<0.05)，其他3個時期均低于其他3種楸樹；滇楸葉片ΦPSⅡ值最高值出現(xiàn)在10月5日，灰楸和梓楸葉片ΦPSⅡ值最高值出現(xiàn)在10月20日，11月1日3種楸樹葉片ΦPSⅡ值均顯著低于初始值(P<0.05)。

冷馴化期間楸樹葉片ETR變化見圖5。

2.5 冷馴化期間楸樹葉片ETR變化

由圖4可知，冷馴化期間，滇楸葉片的非光化學(xué)猝滅NPQ值均在9月20日最高，10月5日顯著下降后(P<0.05)，維持在較低水平；灰楸、梓楸和金絲楸葉片NPQ值均在10月5日顯著下降后(P<0.05)，又出現(xiàn)上升趨勢，其中金絲楸11月1日達(dá)到最高值，不僅顯著高于其他3種楸樹(P<0.05)，而且顯著高于自身其他3個時期(P<0.05)。

圖5 冷馴化期間楸樹葉片ETR變化Figure 5 The variation of ETR in leaves of Catalpa spp.during cold hardening

由圖5可知，冷馴化期間，4種楸樹葉的表觀光合電子傳遞速率ETR值均為先下降、后上升趨勢。4種楸樹葉片ETR值均在10月5日顯著下降到最低值(P<0.05)，10月20日又顯著上升(P<0.05)，其中滇楸和金絲楸葉片ETR最高值出現(xiàn)在9月20日，而灰楸和梓楸最高值出現(xiàn)在10月20日。

3 結(jié)論與討論

利用excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析整理，SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行相對電導(dǎo)法的半致死溫度計算以及顯著性分析。

采用SPSS19.0統(tǒng)計軟件統(tǒng)計分析,計量資料用t檢驗作組間比較,計數(shù)資料組間比較用x2檢驗,p<0.05表示組間差異存在統(tǒng)計學(xué)意義。

眾多研究發(fā)現(xiàn)，在非脅迫條件下，不同種類和生態(tài)型的植物，F(xiàn)v/Fm穩(wěn)定在0.832±0.004左右，但低溫脅迫會導(dǎo)致植物Fv/Fm的顯著下降，而且抗寒性弱的種類比抗寒性強的種類下降更明顯[13]。PSⅡ是植物對環(huán)境脅迫的最敏感的指示器，F(xiàn)v/Fm反映PSⅡ反應(yīng)中心最大光能轉(zhuǎn)換效率，F(xiàn)v/Fm的下降可以作為反映PSⅡ活性的可靠指標(biāo)，其變化程度可用來鑒別植物抵抗逆境脅迫的能力[14-17]。王運濤等[18]在苜蓿中研究表明Fv/Fm的減低幅度與品種對低溫的敏感性是一致的，F(xiàn)v/Fm的下降說明低溫已經(jīng)對PSⅡ反應(yīng)中心造成光化學(xué)傷害，F(xiàn)v/Fm下降的越多說明受傷害程度越大。本研究與前人研究表現(xiàn)一致[19-20]，隨著冷馴化期間自然溫度的降低，4種楸樹Fv/Fm整體表現(xiàn)為下降趨勢，但灰楸、梓楸和金絲楸10月20日Fv/Fm值有所回升，而滇楸Fv/Fm一直為下降，其中灰楸和梓楸一直具有較高值，尤其在10月5日后，均高于滇楸和金絲楸。同時Fv/Fm的表現(xiàn)趨勢與ETR的表現(xiàn)趨勢完全一致，表明隨著冷馴化的深入，4種楸樹均受到了低溫的影響發(fā)生了光抑制，但4種楸樹Fv/Fm降低幅度的差別表明4種楸樹對冷馴化的敏感性不同。4種楸樹的Fv/Fm與抗寒性存在較高的一致性，可作為楸樹抗寒性強弱的鑒定指標(biāo)。

“每個醫(yī)生都擁有自己的數(shù)字證書和簽章，可開具電子申請單和書寫電子病歷，各種信息都通過信息系統(tǒng)進(jìn)行傳遞，并通過數(shù)字化病案管理系統(tǒng)實現(xiàn)了病案的電子化歸檔及管理，節(jié)省了工作時間，提高了工作效率?！?/p>

許大全[21]研究表明，低溫會導(dǎo)致光合電子傳遞鏈PSⅡ的最終電子受體減少，會引起PSⅡ功能下降，表現(xiàn)為ETR的降低。王運濤等[18]發(fā)現(xiàn)低溫脅迫后抗寒性強的苜蓿有效電子傳遞和光化學(xué)效率高，光抑制程度低。本研究結(jié)果與王運濤等人研究結(jié)果一致，在冷馴化期間4種楸樹的PSⅡ整體均呈逐漸下降趨勢，但滇楸和梓楸前期PSⅡ有所提高，可能是在冷馴化初期，2種楸樹經(jīng)過低溫的誘導(dǎo)，抗性有所上升，但隨著冷馴化的深入，4種楸樹PSⅡ均表現(xiàn)為下降，但灰楸和梓楸在后期PSⅡ較高，此趨勢與灰楸和梓楸在后期具有較高的ETR和Fv/Fm較為一致，表明灰楸和梓楸PSⅡ受傷害程度較小，受低溫影響小，抗寒性較強。

On the Need for Public Participation through the “Strange Buildings” Incidents________________LI Jiaqi et al 82

植物在低溫脅迫情況下，為避免光合系統(tǒng)尤其是PSⅡ受到破壞，會通過光呼吸、熒光發(fā)射、葉黃素循環(huán)等途徑來消耗植物自身不能利用的過剩光能。非光化學(xué)淬滅系數(shù) NPQ表示PSⅡ吸收的光能中不能用于光合電子傳遞而以熱的形式耗散的部分，是植物的一種自我保護(hù)機制[22]。本研究表明隨著冷馴化的深入，4種楸樹NPQ整體呈下降趨勢，可能由于低溫抑制了葉黃素循環(huán)的關(guān)鍵酶活性，影響了葉黃素循環(huán)，而在冷馴化后期灰楸、梓楸和金絲楸NPQ有所回升，表明這3種楸樹PSⅡ反應(yīng)中心仍具有一定的自我恢復(fù)能力，說明關(guān)鍵酶活性受損程度較輕，適應(yīng)低溫脅迫能力較好，滇楸NPQ一直表現(xiàn)為下降，說明其PSⅡ反應(yīng)中心受傷害程度較高，已經(jīng)超出其自身修復(fù)范圍。

本研究中，4種楸樹在自然低溫脅迫下，PSⅡ最大光化學(xué)效率降低，PSⅡ潛在活性降低，非光化學(xué)淬滅降低，電子傳遞速率減慢，這些變化均表明楸樹PSⅡ反應(yīng)中心受到低溫的影響，導(dǎo)致光合能力減弱，造成了光抑制。