不同濃度鹽脅迫對(duì)桑樹光合系統(tǒng)的影響1)

張倍寧 高世醒 車延輝 孫廣玉

(東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040)

鹽堿地是指土壤里面含有的鹽分影響到作物正常生長(zhǎng)的土地，當(dāng)前根據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織和糧農(nóng)組織不完全統(tǒng)計(jì)，全世界鹽堿地面積為9.543 8億hm2，其中我國(guó)約為9 913萬(wàn)hm2[1]。在嚴(yán)重的鹽堿土壤地區(qū)許多植物幾乎不能生存，寶貴的土地資源被浪費(fèi)，使得生態(tài)經(jīng)濟(jì)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展都面臨著巨大挑戰(zhàn)與威脅。深入研究植物耐鹽機(jī)制，高效利用鹽堿地，使鹽堿地對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展、國(guó)土治理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

有研究表明，鹽脅迫會(huì)誘發(fā)植物體內(nèi)多種結(jié)構(gòu)和功能的改變，抑制植物的光合作用[2]，且鹽濃度越高、時(shí)間越長(zhǎng)，抑制作用越明顯[3-5]。迄今為止，有許多學(xué)者報(bào)道了對(duì)于不同植物通過(guò)光合作用調(diào)節(jié)植物鹽代謝的機(jī)理，研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫可以抑制高粱幼苗光合系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)原初光能轉(zhuǎn)換效率和 光合系統(tǒng)Ⅱ潛在活性，增加光合系統(tǒng)Ⅱ非輻射能量的耗散[6]。而麻瘋樹幼苗會(huì)通過(guò)增強(qiáng)類囊體膜等細(xì)胞膜的穩(wěn)定和膜功能等，從而促進(jìn)細(xì)胞光合等生理生化代謝[7]。桑樹作為重要耐鹽植物，已有研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫時(shí)Na+的積累會(huì)減少對(duì)K+、Ca2+、Mg2+的吸收，抑制這些離子的生理功能；桑樹在長(zhǎng)期鹽脅迫時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致水勢(shì)下降，而形成水分脅迫，限制了水分進(jìn)入細(xì)胞[8]；外界CO2濃度的變化，也會(huì)影響桑樹幼苗的凈光合速率[9]。環(huán)式電子傳遞在植物逆境脅迫中發(fā)揮重要的作用，有研究表明，環(huán)式電子傳遞在提高桑樹的抗旱性方面發(fā)揮重要作用[10]。但目前關(guān)于不同鹽濃度對(duì)桑樹葉片光系統(tǒng)的損傷位點(diǎn)、環(huán)式電子流對(duì)不同鹽濃度時(shí)桑樹光合系統(tǒng)Ⅱ的保護(hù)機(jī)制，還沒(méi)有得到共識(shí)。

本研究以黑龍江省蠶業(yè)研究所提供的1年生‘秋雨?！?MorusalbaL.)實(shí)生苗為試驗(yàn)材料，在東北林業(yè)大學(xué)植物生理實(shí)驗(yàn)室分別用濃度為100、150、200 mmol/L的鹽溶液處理桑樹枝條，以蒸餾水作為對(duì)照處理；應(yīng)用脈沖調(diào)制熒光儀(FMS-2)和多功能植物效率分析儀(M-PEA)聯(lián)合的方法，測(cè)定葉片還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸脫氫酶復(fù)合物依賴型的環(huán)式電子傳遞、質(zhì)子梯度調(diào)節(jié)(PGR5)依賴型的環(huán)式電子傳遞、快速葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)曲線、葉綠素?zé)晒夂凸夂舷到y(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心吸收光能分配參數(shù)；采用單因素方差分析、最小顯著差異法比較不同數(shù)據(jù)組間的差異，分析不同濃度鹽脅迫處理對(duì)桑樹葉片光系統(tǒng)的損傷位點(diǎn)。旨在為桑樹光系統(tǒng)抵御鹽脅迫及鹽脅迫地區(qū)其他樹種的栽植提供參考。

1 材料與方法

以黑龍江省蠶業(yè)研究所提供的1年生‘秋雨桑’實(shí)生苗為試驗(yàn)材料，于2020年2—12月份在東北林業(yè)大學(xué)植物生理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。將幼苗移栽到高17 cm、直徑15 cm的由土與蛭石(V(草炭土)∶V(蛭石)=2∶1)混合均勻的盆缽中，待植株長(zhǎng)到40 cm時(shí)，挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的桑樹，選取統(tǒng)一位置剪下枝條，進(jìn)行預(yù)處理。

分別用濃度為100、150、200 mmol/L的鹽溶液處理桑樹枝條，以蒸餾水作為對(duì)照處理(CK)；將其放進(jìn)光照培養(yǎng)箱中，黑暗14 h、光照8 h，觀察枝條狀態(tài)，并測(cè)定有關(guān)指標(biāo)。每個(gè)處理都進(jìn)行5個(gè)平行試驗(yàn)，處理桑樹枝條4 d后測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

葉片還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸脫氫酶復(fù)合物介導(dǎo)的環(huán)式電子流的測(cè)定：FMS-2脈沖調(diào)制熒光儀(Hansatech，英國(guó))測(cè)量葉綠素?zé)晒庑盘?hào)[11]，本研究將葉片暗適應(yīng)處理30 min后，用作用光(54 μmol·m-2·s-1)誘導(dǎo)照射葉片300 s后關(guān)閉作用光；由于依賴NDH的環(huán)式電子流(CEF)的存在，關(guān)閉作用光后葉綠素?zé)晒馍撸米畹忘c(diǎn)和最高點(diǎn)的落差定性表示依賴NDH的環(huán)式電子流的大小。

葉片質(zhì)子梯度調(diào)節(jié)(PGR5)介導(dǎo)的環(huán)式電子流的測(cè)定：利用多功能植物效率分析儀(M-PEA，Hansatech，英國(guó))測(cè)定光合系統(tǒng)Ⅰ反應(yīng)中心色素分子(P700)氧化還原動(dòng)力學(xué)[10]，本研究將葉片30 min暗適應(yīng)后，給予60 s 20%的弱遠(yuǎn)紅光，再關(guān)閉弱遠(yuǎn)紅光60 s，目的是使P700氧化后再在暗中被還原。之后，利用有效補(bǔ)充光(5 mmol·m-2·s-1)得到P700的回升最大值。給予弱遠(yuǎn)紅光時(shí)P700會(huì)大幅降低，之后關(guān)閉遠(yuǎn)紅光，因?yàn)榄h(huán)式電子流的存在P700會(huì)有所回升，用之間的落差表示PGR5介導(dǎo)的環(huán)式電子流。

葉片快速葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)曲線的測(cè)定：使用多功能植物效率分析儀(M-PEA)測(cè)定葉片暗適應(yīng)30 min后的葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)曲線和820 nm光學(xué)反射曲線(MR820)[12]。本研究將在測(cè)定快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)(OJIP)曲線時(shí)，誘導(dǎo)光強(qiáng)為3 500 μmol·m-2·s-1的紅光脈沖。曲線上O、J、I、P點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的時(shí)間為0.02、2.00、30.00、1 000.00 ms，將OJIP曲線標(biāo)準(zhǔn)化后，根據(jù)公式(Ft-Fo)/(Fm-Fo)分析各點(diǎn)的相對(duì)熒光強(qiáng)度，式中：Ft為各時(shí)間點(diǎn)的相對(duì)熒光強(qiáng)度，F(xiàn)o為初始熒光強(qiáng)度，F(xiàn)m為最大熒光強(qiáng)度。將O-K、O-J、O-P曲線標(biāo)準(zhǔn)化，即可分別得到相對(duì)可變熒光VO-K、VO-J、VO-P的時(shí)間對(duì)應(yīng)曲線，便可分別分析J點(diǎn)(2.00 ms)、I點(diǎn)(30.00 ms)的相對(duì)可變熒光VJ、VI變化。光合系統(tǒng)Ⅰ(PSⅠ)反應(yīng)中心用820 nm處最大吸光度(Im)與最小吸光度(Io)之差的相對(duì)值表示，ΔI/Io=(Im-Io)/Im。

葉片葉綠素?zé)晒夂凸庀到y(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心吸收光能分配參數(shù)的測(cè)定[13]：葉片30 min暗適應(yīng)后，使用FMS-2脈沖調(diào)制熒光儀，測(cè)定初始熒光強(qiáng)度(Fo)、最大熒光強(qiáng)度(Fm)、光系統(tǒng)Ⅱ最大光化學(xué)效率(FV/Fm，F(xiàn)V為可變熒光強(qiáng)度)、光化學(xué)淬滅系數(shù)(Qp)、非光化學(xué)淬滅系數(shù)(QNP)、電子傳遞速率(RET)，過(guò)剩光能用(1-Qp)/QNP計(jì)算。

數(shù)據(jù)處理：運(yùn)用 Excel(2016)、SPSS(23.0)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析、最小顯著差異法比較不同數(shù)據(jù)組間的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度鹽脅迫對(duì)桑樹葉片環(huán)式電子流的影響

對(duì)桑樹葉片分別進(jìn)行不同濃度(100、150、200 mmol/L)的鹽脅迫處理后，測(cè)得PGR5依賴型環(huán)式電子流的相關(guān)數(shù)據(jù)(見圖1A、表1)，定量化處理后分析得出，不同處理的桑樹葉片PGR5依賴型環(huán)式電子流都高于CK，其中濃度為150 mmol/L的鹽脅迫處理最為顯著。濃度為100、150、200 mmol/L的NaCl脅迫處理的葉片，PGR5依賴型環(huán)式電子流分別比CK高4.07%(P>0.05)、24.39%(P<0.05)、6.07%(P>0.05)。濃度為150 mmol/L的NaCl脅迫處理的葉片，PGR5依賴型環(huán)式電子流分別比濃度為100、200 mmol/L的NaCl脅迫處理的葉片高16.34%(P<0.05)、14.73%(P<0.05)。

表1 不同濃度鹽脅迫時(shí)葉片的PGR5依賴型環(huán)式電子流

關(guān)閉作用光后，由于NDH依賴型環(huán)式電子流的存在，熒光曲線會(huì)上升(見圖1B)，4種處理時(shí)的NDH介導(dǎo)的環(huán)式電子流都顯著升高，濃度為100、150、200 mmol/L的鹽脅迫處理的NDH依賴型環(huán)式電子流曲線均低于CK處理的。CK處理時(shí)的曲線在顯著升高后開始緩慢下降，而不同濃度鹽脅迫時(shí)的環(huán)式電子流曲線均繼續(xù)緩慢升高。其中，濃度為100、150 mmol/L鹽脅迫處理時(shí)的環(huán)式電子流曲線，分別在關(guān)閉作用光450、550 ms后開始超過(guò)CK的環(huán)式電子流曲線；而濃度為200 mmol/L的NaCl脅迫處理的NDH依賴型環(huán)式電子流一直處于較低狀態(tài)。

圖1 不同濃度鹽脅迫時(shí)葉片的PGR5和NDH依賴型環(huán)式電子流

2.2 不同濃度鹽脅迫對(duì)桑樹葉片光合系統(tǒng)Ⅰ活性的影響

由圖2可見：在遠(yuǎn)紅光照明過(guò)程中，820 nm光信號(hào)的相對(duì)下降反映了光合系統(tǒng)Ⅰ的活性(ΔI/Io)。與對(duì)照相比，不同濃度鹽脅迫處理的葉片ΔI/Io都呈下降趨勢(shì)，并且隨著鹽濃度的增高，ΔI/Io逐漸降低(見表2)。濃度為100、150、200 mmol/L的鹽脅迫處理時(shí)的ΔI/Io，分別比CK低10.22%(P>0.05)、18.68%(P<0.05)、29.80%(P<0.05)；濃度為100 mmol/L的鹽脅迫處理時(shí)ΔI/Io，分別比濃度為150、200 mmol/L的鹽脅迫處理時(shí)高9.42%(P>0.05)、21.81%(P<0.05)；濃度為150 mmol/L的鹽脅迫處理時(shí)的ΔI/Io，比濃度為200 mmol/L的鹽脅迫處理時(shí)的高13.67%(P<0.05)。

圖2 不同濃度鹽脅迫時(shí)葉片的MR820曲線

表2 不同濃度鹽脅迫時(shí)葉片的ΔI/Io

2.3 不同濃度鹽脅迫對(duì)桑樹葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

由圖3A可見，VO-K曲線在不同濃度鹽處理時(shí)沒(méi)有顯著差異，將VO-K曲線標(biāo)準(zhǔn)化處理后得到ΔVO-K曲線(見圖3B)。與CK相比，不同濃度鹽脅迫處理的葉片ΔVO-K曲線呈先上升后下降的趨勢(shì)，其中濃度為150、200 mmol/L的鹽處理，ΔVO-K曲線在0.15 ms左右達(dá)到最大值；將VO-J曲線(見圖3C)標(biāo)準(zhǔn)化處理后得到ΔVO-J曲線(見圖3D)，濃度為150、200 mmol/L的鹽處理，ΔVO-J曲線隨時(shí)間的增加，先顯著上升，在0.3 ms左右達(dá)到峰值后下降。濃度為100 mmol/L的鹽處理，ΔVO-J曲線由開始便迅速下降到最低點(diǎn)，然后再緩慢上升，但數(shù)值一直為小于零。

圖3 不同濃度鹽脅迫處理的葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)

在OJIP曲線上通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化點(diǎn)J獲得相對(duì)熒光強(qiáng)度(見表3)，在不同的鹽濃度脅迫時(shí)相對(duì)熒光強(qiáng)度(VJ)均高于CK處理，濃度為100、150、200 mmol/L的鹽處理的VJ，分別比CK高7.07%(P>0.05)、35.00%(P<0.05)、12.25%(P>0.05)；濃度為100 mmol/L的鹽脅迫處理的VJ，分別比濃度為150、200 mmol/L的鹽脅迫處理的低26.09%(P<0.05)、4.84%(P<0.05)。在OJIP曲線上通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化點(diǎn)I獲得相對(duì)熒光強(qiáng)度(見表3)，不同鹽濃度脅迫時(shí)的相對(duì)熒光強(qiáng)度(VI)均高于CK處理，濃度為100、150、200 mmol/L的鹽脅迫處理的VI，分別比CK高4.91%(P>0.05)、9.06%(P<0.05)、1.95%(P>0.05)。

表3 不同濃度鹽脅迫時(shí)葉片的VJ、VI

2.4 不同濃度鹽脅迫對(duì)桑樹葉片光合系統(tǒng)Ⅱ電子傳遞鏈和活性的影響

與對(duì)照相比，不同鹽脅迫處理時(shí)，葉片的電子傳遞速率(RET)有一定降低(見表4)；濃度為100 mmol/L的鹽脅迫處理時(shí)葉片的電子傳遞速率降低不顯著，濃度為150、200 mmol/L的鹽脅迫處理時(shí)葉片的電子傳遞速率較CK的顯著降低。濃度為100、150、200 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片的電子傳遞速率，分別比CK低3.87%(P>0.05)、45.42%(P<0.05)、32.28%(P<0.05)。

與葉片的電子傳遞速率相似，不同鹽脅迫處理時(shí)，葉片光合系統(tǒng)Ⅱ?qū)嶋H光化學(xué)效率(YⅡ)也都有一定降低(見表4)。濃度為150 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片PSII實(shí)際光化學(xué)效率顯著降低；濃度為150、200 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片光合系統(tǒng)Ⅱ?qū)嶋H光化學(xué)效率，分別比CK低27.80%(P<0.05)、19.34%(P>0.05)；濃度為100 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片光合系統(tǒng)Ⅱ?qū)嶋H光化學(xué)效率，與CK差異不顯著。

表4 不同濃度鹽脅迫時(shí)葉片的電子傳遞速率(RET)和光合系統(tǒng)Ⅱ?qū)嶋H光化學(xué)效率(YⅡ)

2.5 不同濃度鹽脅迫對(duì)桑樹葉片熱耗散及過(guò)剩光能的影響

由表5可見：濃度為100 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片光化學(xué)淬滅系數(shù)(Qp)，與對(duì)照相比有所增加；濃度為150、200 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片光化學(xué)淬滅系數(shù)，與CK相比較低；濃度為100 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片光化學(xué)淬滅系數(shù)比濃度為150、200 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片光化學(xué)淬滅系數(shù)，分別高24.43%(P>0.05)、23.94%(P<0.05)。與對(duì)照相比，濃度為200 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片非光化學(xué)淬滅系數(shù)(QNP)顯著下降；濃度為100 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片非光化學(xué)淬滅系數(shù)，比CK高3.76%(P>0.05)，比濃度為150、200 mmol/L的鹽脅迫處理的分別高25.83%(P<0.05)、34.32%(P<0.05)。隨著鹽濃度的逐漸增加，葉片過(guò)剩光能也逐漸增高；濃度為100、150、200 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片的過(guò)剩光能，分別比CK高13.18%(P>0.05)、83.13%(P<0.05)、131.76%(P<0.05)。

表5 不同濃度鹽脅迫時(shí)葉片的光化學(xué)淬滅系數(shù)、非光化學(xué)淬滅系數(shù)及過(guò)剩光能

2.6 不同濃度鹽脅迫對(duì)桑樹葉片最大光化學(xué)效率及光合性能指數(shù)的影響

由表6可見：不同濃度鹽脅迫處理時(shí)的葉片光合性能指數(shù)(IP,abs)，均比對(duì)照處理顯著降低。濃度為100、150、200 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片光合性能指數(shù)，分別比CK低48.61%(P<0.05)、69.36%(P<0.05)、51.30%(P<0.05)；濃度為150 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片光合性能指數(shù)，分別比濃度為100、200 mmol/L的鹽脅迫處理的低67.76%(P<0.05)、58.98%(P>0.05)。與對(duì)照組相比，濃度為150 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片的總光合性能指數(shù)(IP,t)顯著下降，較CK低40.36%(P<0.05)；濃度為100、200 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片總光合性能指數(shù)，較CK差異不顯著。在葉片暗適應(yīng)30 min后測(cè)得最大光化學(xué)效率，不同鹽脅迫處理的葉片最大光化學(xué)效率都比對(duì)照有所降低；濃度為100、150、200 mmol/L的鹽脅迫處理的葉片最大光化學(xué)效率，分別比CK低4.54%(P>0.05)、6.91%(P>0.05)、10.36%(P<0.05)。

表6 不同濃度鹽脅迫時(shí)桑樹葉片最大光化學(xué)效率、光化學(xué)性能指數(shù)及總光合性能指數(shù)

3 討論

有研究表明，PGR5依賴的環(huán)式電子流可以保護(hù)光合系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心，減少對(duì)光色素的應(yīng)力損傷[14]。本研究中，桑樹葉片經(jīng)過(guò)不同濃度鹽脅迫處理后，PGR5依賴型環(huán)式電子流都高于CK，其中濃度為150 mmol/L的鹽脅迫處理最為顯著(見圖1A、表1)， 說(shuō)明鹽脅迫提高了PGR5介導(dǎo)的環(huán)式電子流的傳遞速率和傳遞能力，從而提高保護(hù)光合系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心的能力，利于減少光色素的應(yīng)力損傷，濃度為150 mmol/L的鹽脅迫時(shí)傳遞效率最高。葉片暗適應(yīng)處理30 min后，用作用光(54 μmol·m-2·s-1)誘導(dǎo)照射葉片300 s后關(guān)閉作用光，由于存在NDH依賴型環(huán)式電子流，導(dǎo)致關(guān)閉作用光后葉綠素?zé)晒馑查g上升，所以可以通過(guò)觀察葉綠素?zé)晒馑查g上升是否缺失，判定NDH依賴型環(huán)式電子流的活性[15]。不同濃度鹽脅迫處理的葉片NDH依賴型環(huán)式電子流，與CK相比顯著降低(圖1B)，說(shuō)明鹽脅迫抑制了NDH復(fù)合體介導(dǎo)的環(huán)式電子流的傳遞。

820 nm光學(xué)反射曲線(MR820)在不同處理時(shí)的數(shù)據(jù)用ΔI/Io表示，ΔI/Io反應(yīng)了光合系統(tǒng)Ⅰ反應(yīng)中心的活性[12]，其中濃度為200 mmol/L的鹽脅迫時(shí)與CK相比顯著降低(見圖2、表2)，說(shuō)明鹽濃度越高對(duì)光合系統(tǒng)Ⅰ反應(yīng)中心損害越大，進(jìn)而影響了光合作用。

葉片的電子傳遞速率代表了線性電子傳遞速率，可以用來(lái)衡量光合電子傳遞能力[20]。光合系統(tǒng)Ⅱ?qū)嶋H光化學(xué)效率代表光合系統(tǒng)Ⅱ的光化學(xué)產(chǎn)量[21]。與對(duì)照相比，不同鹽脅迫處理時(shí)，葉片的電子傳遞速率(RET)有一定降低。其中濃度為100 mmol/L的鹽脅迫處理時(shí)降低不顯著，濃度為150、200 mmol/L的鹽脅迫處理時(shí)葉片的電子傳遞速率降低較顯著(見表4)。說(shuō)明鹽脅迫降低了表觀光合電子傳遞速率。鹽脅迫對(duì)光系統(tǒng)Ⅱ?qū)嶋H光化學(xué)效率也有一定的影響，其中中度鹽脅迫處理時(shí)的光系統(tǒng)Ⅱ?qū)嶋H光化學(xué)效率降低最為顯著(見表4)，這正是因?yàn)橹卸塞}脅迫阻礙了光合系統(tǒng)Ⅱ的QA到QB的電子傳遞所致。

光化學(xué)淬滅系數(shù)(Qp)代表光適應(yīng)下光合系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的能力，即開放的光合系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心的程度[22]。濃度為100 mmol/L的鹽脅迫處理時(shí)的光化學(xué)淬滅系數(shù)與CK 處理相比顯著增加，濃度為150、200 mmol/L的鹽脅迫處理時(shí)的光化學(xué)淬滅系數(shù)與CK相比有所降低(見表5)。說(shuō)明一定的鹽脅迫可以增加光合系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心的開放程度，但是鹽濃度過(guò)大反而會(huì)抑制光合系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心的開放。非光化學(xué)淬滅系數(shù)代表非光化學(xué)淬滅，通過(guò)非光化學(xué)淬滅系數(shù)的調(diào)節(jié)使得光化學(xué)淬滅系數(shù)保持恒定，確保電子傳遞速率與CO2固定速率一致[23]。濃度為100 mmol/L的鹽脅迫處理時(shí)的非光化學(xué)淬滅系數(shù)與CK 處理相比稍有增加，濃度為150、200 mmol/L的鹽脅迫處理時(shí)的非光化學(xué)淬滅系數(shù)與CK相比有所降低(見表5)；說(shuō)明一定的鹽脅迫可以增加非光化學(xué)淬滅系數(shù)的調(diào)節(jié)能力，促進(jìn)光化學(xué)淬滅系數(shù)保持恒定，耗散由于鹽脅迫導(dǎo)致的過(guò)剩光能；但是，鹽濃度過(guò)大，反而會(huì)擾亂非光化學(xué)淬滅系數(shù)的調(diào)節(jié)能力，使得光化學(xué)淬滅系數(shù)無(wú)法保持恒定。有研究表明，隨著鹽濃度的升高，過(guò)剩光能增加[24]。本研究表明，輕度鹽脅迫處理，光合系統(tǒng)Ⅱ的過(guò)剩光能與CK沒(méi)有差異(見表5)；結(jié)合非光化學(xué)淬滅系數(shù)指標(biāo)說(shuō)明，輕度鹽脅迫的葉片可以通過(guò)調(diào)節(jié)非光化學(xué)淬滅系數(shù)耗散多余的熱量，從而保護(hù)光系統(tǒng)。中度鹽脅迫的過(guò)剩光能明顯增加(見表5)，非光化學(xué)淬滅系數(shù)卻降低(見表5)，但是PGR5環(huán)式電子傳遞增強(qiáng)(見表1)，說(shuō)明中度鹽脅迫處理激發(fā)了PGR5依賴型環(huán)式電子傳遞，將能量用于電子傳遞，而不是熱耗散。重度鹽脅迫，過(guò)剩光能增多(見表5)、非光化學(xué)淬滅系數(shù)降低(見表5)、NDH依賴型環(huán)式電子傳遞和PGR5依賴型環(huán)式電子傳遞均沒(méi)有顯著增加(見圖1)、光合系統(tǒng)Ⅰ活性受損(見表2)，說(shuō)明重度鹽脅迫嚴(yán)重破壞了光合機(jī)構(gòu)。

光化學(xué)性能指數(shù)代表以光吸收為基礎(chǔ)的光合性能指標(biāo)，是研究植物光合生理狀態(tài)的重要參數(shù)?？偣夂闲阅苤笖?shù)代表了總光合性能指數(shù)。最大光化學(xué)效率反應(yīng)桑樹葉片光合作用光合系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心光能轉(zhuǎn)化效率，常用最大光化學(xué)效率下降程度反映光抑制程度的大小[20]。在正常條件下，該參數(shù)變化較小，不受物種和生長(zhǎng)條件的影響，逆境下該參數(shù)明顯下降。在本研究中，不同鹽濃度時(shí)的光化學(xué)性能指數(shù)均與CK處理相比有所降低，但總光合性能指數(shù)與CK處理沒(méi)有顯著差異，只有重度鹽脅迫處理時(shí)，最大光化學(xué)效率比CK明顯下降(見表6)，說(shuō)明一定的鹽脅迫對(duì)植物光合機(jī)構(gòu)不會(huì)造成不可逆的損傷，而重度鹽脅迫對(duì)光合性能造成嚴(yán)重傷害，降低了桑樹葉片光合系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心的活性。

綜上所述，不同濃度鹽脅迫對(duì)光合機(jī)構(gòu)的損傷位點(diǎn)不同(見圖4)。

圖中不同顏色方塊代表不同濃度鹽脅迫的最重?fù)p傷位點(diǎn)。紫色為輕度鹽脅迫(100 mmol/L)，黃色為中度鹽脅迫(150 mmol/L)，紅色為重度鹽脅迫(200 mmol/L)。

4 結(jié)論

鹽脅迫會(huì)導(dǎo)致桑樹光合機(jī)構(gòu)受到影響。輕度鹽脅迫會(huì)激發(fā)熱耗散，耗散多余的熱量；中度鹽脅迫會(huì)激發(fā)PGR5依賴型環(huán)式電子傳遞，將光合系統(tǒng)Ⅰ過(guò)剩的電子重新循環(huán)，保護(hù)光合系統(tǒng)Ⅰ；重度鹽脅迫時(shí)，光合系統(tǒng)Ⅱ和光合系統(tǒng)Ⅰ都受到嚴(yán)重?fù)p傷，這種損傷是不可逆的。