淹水對(duì)金葉冬青葉片色差及生理生化因子的影響

周余華 顧敏敏

摘要 [目的]為深入研究金葉冬青的耐澇性提供基礎(chǔ)理論。[方法] 以2年生金葉冬青扦插苗為試材，盆栽模擬淹水脅迫，對(duì)金葉冬青葉片形態(tài)及生理生化指標(biāo)進(jìn)行研究。[結(jié)果]淹水對(duì)金葉冬青的葉色和生理生化指標(biāo)有較大影響，隨著淹水脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，金葉冬青葉片顏色變暗;葉綠素含量處于平緩—略增加的狀態(tài);葉片的初始熒光（Fo）明顯下降，最大熒光（Fm）、PSⅡ最大光化學(xué)效率Fv/Fm、PSⅡ潛在光化學(xué)活性Fv/Fo均呈降低趨勢(shì);可溶性糖、可溶性蛋白和丙二醛（MDA）含量逐漸上升。[結(jié)論]金葉冬青對(duì)淹水的適應(yīng)能力較強(qiáng)。

關(guān)鍵詞 淹水;金葉冬青;色差;生理生化指標(biāo)

中圖分類號(hào) Q-945.78? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）12-0107-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.12.027

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effects of Flooding on Color Difference and Physiological and Biochemical Indexes of Ilex cornuta ‘Oigon Leaves

ZHOU Yu hua， GU Min min （Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry，Zhenjiang，Jiangsu 212400）

Abstract [Objective]To provide a basic theory for further study on waterlogging tolerance of Ilex cornuta‘Oigon. [Method]Taking two years old Ilex cornuta ‘Oigon cuttings as test materials， the morphological， physiological and biochemical indexes of Ilex cornuta‘Oigon cuttings were studied by pot experiments under simulated flooding stress. [Result] The results showed that the effects of waterflooding on leaf color and physiological and biochemical indexes were significant. With the prolongation of flooding time， the color of its leaves became dark， and the content of chlorophyll was in a mild and slightly increased state. The initial fluorescence Fo of leaves decreased obviously， and the maximum fluorescence Fm， PSII maximum photochemical efficiency Fv/Fm， PSII potential photochemical activity Fv/Fo decreased obviously. The content of soluble sugar， soluble protein and MDA increased gradually.[Conclusion]It is indicated that the adaptability of it to flooding is stronger.

Key words Water flooding;Ilex cornuta ‘Oigon;Chromatic aberration;Physiological and biochemical indexes

金葉冬青（Ilex cornuta ‘Oigon）是冬青屬常綠小灌木，單葉互生，葉緣疏生小刺。一年四季葉片都保持金黃色，適用于花園、廣場(chǎng)和其他綠化區(qū)域內(nèi)種植。金葉冬青作為新推出的一個(gè)花園色葉植物品種，耐寒，耐修剪，可以修剪成球狀、塔狀、層狀等特殊造型，在造景方面可以和其他植物相配置，可叢植或孤植，是具有良好發(fā)展前景的常綠彩葉植物[1]。

目前被發(fā)現(xiàn)和引進(jìn)的冬青屬植物在我國(guó)有25%左右。在我國(guó)藥用價(jià)值是冬青屬植物現(xiàn)階段的主要研究方向[2]。盡管近年來植物界對(duì)冬青屬植物的園林應(yīng)用價(jià)值較為關(guān)注，但仍有較多不足之處。能夠科學(xué)并合理地進(jìn)行園林應(yīng)用的植物品種只有冬青、豆瓣冬青等少數(shù)品種，與國(guó)外相比較，對(duì)冬青屬植物的研究仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠[3]。

近年來，城市園林發(fā)展比較樂觀，但是惡劣的環(huán)境條件是由來已久的問題，對(duì)園林植物的影響很大，對(duì)全人類來說，最具破壞力的自然災(zāi)害包括洪澇災(zāi)害。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和國(guó)際土壤學(xué)協(xié)會(huì)繪制的世界土壤圖，全球約12%的土壤常年處于過濕狀態(tài)[4]。

目前，關(guān)于植物的水分脅迫研究較多，而與金葉冬青淹水脅迫有關(guān)的研究報(bào)道卻較少。任貴軍[5]研究表明，淹水脅迫下銀杏葉片的葉綠素含量不斷降低，初始熒光（Fo）明顯上升，最大熒光（Fm）、可變熒光（Fv）、Fv/Fm、Fv/Fo均表現(xiàn)為顯著降低的趨勢(shì);蔡金峰[6]研究發(fā)現(xiàn)，澇漬脅迫下，烏桕葉片的丙二醛（MDA）含量隨淹水時(shí)間的持續(xù)而逐漸增加。彭秀等[7]和王義強(qiáng)等[8]研究表明，在淹水條件下，中華蚊母、銀杏的可溶性總糖含量在試驗(yàn)前期呈上升趨勢(shì)，試驗(yàn)后期處于下降狀態(tài)。筆者試圖在淹水脅迫條件下，對(duì)金葉冬青的葉片色差及生理特性進(jìn)行研究，以期為金葉冬青耐澇性的深入研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 試材為金葉冬青。選取生長(zhǎng)旺盛、長(zhǎng)勢(shì)一致的2年生金葉冬青扦插幼苗30株，3組重復(fù)，移至帶托盤的花盆中（花盆直徑22 cm、高19 cm）。脅迫處理前，維持金葉冬青正常生長(zhǎng)。

1.2 試驗(yàn)處理 2018年10月7日起進(jìn)行試驗(yàn)（表1），設(shè)置淹水水面位于根頸2 cm。淹水處理采用“雙套盆法”[9]，即在塑料桶內(nèi)放入栽有2年生金葉冬青扦插苗的花盆，定期續(xù)水，保證2 cm的淹水深度。測(cè)定時(shí)間為12：00，每隔5 d測(cè)定1次，直至葉片無(wú)法采樣。選取生長(zhǎng)點(diǎn)下第3～5片葉進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定，同時(shí)采集植株中上部的葉片，快速放置于有冰塊的保鮮箱內(nèi)，并迅速置于超低溫冰箱保存，用于測(cè)定滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和MDA的含量。試驗(yàn)區(qū)位于通風(fēng)、光照良好的開闊場(chǎng)地，設(shè)置雨棚，防止淋雨對(duì)試驗(yàn)造成影響。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 色差測(cè)定。選用CM-700 d/600 d分光測(cè)色計(jì)，第1次測(cè)出的數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)色，之后的數(shù)據(jù)則為對(duì)比色，主要測(cè)定ΔL、Δa、Δb、總色差（ΔEab）等指標(biāo)。

1.3.2 熒光測(cè)定。

選用Handy PEA高速連續(xù)激發(fā)式熒光儀，對(duì)葉綠素的熒光參數(shù)進(jìn)行測(cè)定。對(duì)待測(cè)金葉冬青葉片進(jìn)行30 min暗反應(yīng)后，測(cè)定Fo、Fm、Fv /Fm以及Fv /Fo。

1.3.3 光譜測(cè)定。

選用Unispec-SC型光譜分析儀，測(cè)定R640、R700和R800等參數(shù)值，依據(jù)葉片反射指標(biāo)計(jì)算葉綠素的含量。

1.3.4 可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)含量的測(cè)定。

可溶性糖含量測(cè)定采用蒽酮法，可溶性蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)法[10]。試驗(yàn)儀器：梅特勒ML204型萬(wàn)分之一天平;美國(guó)MD SpectraMax 190波長(zhǎng)酶標(biāo)儀。①可溶性糖含量的測(cè)定步驟：

分別在若干只20 mL試管內(nèi)，加入0、0.4、0.8、1.0、1.2、1.6、2.0 mL 100 μg/mL蔗糖，補(bǔ)水至2 mL，按先后加入0.5 mL蒽酮-乙酸乙酯、5 mL濃H2SO4，進(jìn)行1 min沸水浴，冷卻，空白為對(duì)照，630 nm處測(cè)定吸光度[11]。②可溶性蛋白含量的測(cè)定步驟：取100 μg/mL標(biāo)準(zhǔn)蛋白液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL，補(bǔ)水至1.0 mL，分別加入考馬斯亮藍(lán)溶液5.0 mL，搖勻2 min，空白為對(duì)照，595 nm處測(cè)定吸光度[12]。

1.3.5 MDA含量的測(cè)定。試劑盒法測(cè)定MDA，測(cè)定步驟：①取液（mL）比例為1∶5～1∶10，冰浴，8 000 r/min、4 ℃離心10 min，取上清液，置于冰上;②在1.5 mL離心管中加0.3 mL試劑，再吸取樣本0.1 mL，搖勻;③95 ℃沸水浴30 min，取出，冰水冷卻，10 000 r/min，離心10 min，200 μL的上清置96孔板，532 nm、600 nm處蒸餾水調(diào)零，測(cè)定吸光度[13]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理 運(yùn)用 Excel 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 淹水對(duì)金葉冬青葉片色差的影響

從圖1可以看出，隨著金葉冬青淹水脅迫的延長(zhǎng)，葉片的顏色由最初的金黃色，漸漸變紅，最后至紅褐色。從第1天到第23天，葉片的色彩逐漸變深，但是在第39天之后植株的葉色變化不如之前明顯。

Lab色能夠感知并測(cè)量任何顏色，亦可以利用ΔL、Δa、Δb和ΔEab表示標(biāo)準(zhǔn)樣與測(cè)試樣的色差[14]。從圖2可以看出，ΔL、Δa、Δb三者的值在10月17日（第11天）前變化很小，說明在11 d內(nèi)，金葉冬青對(duì)淹水較適應(yīng);從第11天后到10月29日（第23天）急劇變化，說明淹水已經(jīng)對(duì)金葉冬青產(chǎn)生明顯的影響，在這12 d中，表明淹水已經(jīng)影響到金葉冬青正常的生理活動(dòng);從第23天之后，金葉冬青的葉色再次趨于穩(wěn)定，說明金葉冬青已經(jīng)處于淹水的傷害中。

Δa的變化：淹水脅迫對(duì)Δa的影響總體上不大，且變化相對(duì)平緩。Δa的值始終大于0，表明隨著淹水天數(shù)的延長(zhǎng)，金葉冬青的葉片逐漸變紅。且第17天的Δa是第11天的6倍多，在第23天之前淹水條件對(duì)金葉冬青的影響較大，之后Δa趨于平緩。

ΔL、Δb的變化：淹水脅迫對(duì)ΔL、Δb的影響較大，第23天之后變化幅度較小。ΔL、Δb總體為負(fù)增長(zhǎng)，表明隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，葉片顏色偏黑和偏藍(lán)。第6天均為負(fù)值，第11天均為正值，之后為負(fù)值，且不斷負(fù)增長(zhǎng)，第11天至第23天變化明顯，分別降低了9.5、8.3倍。

ΔEab的變化：從圖3可以看出，隨著淹水時(shí)間的延長(zhǎng)，金葉冬青葉片的ΔEab變化較大，呈直線上升趨勢(shì)。第11天到第23天ΔEab直線上升，增加了6.3倍，這可能是金葉冬青苗木受到淹水脅迫的影響，從而表現(xiàn)出葉片色彩的變化。第23天之后，葉片總色差變化總體上呈波浪起伏，相對(duì)緩慢的增大。

2.2 淹水對(duì)金葉冬青葉片熒光特性的影響

2.2.1 淹水對(duì)金葉冬青葉片F(xiàn)o、Fm的影響。

從圖4可見，在試驗(yàn)次數(shù)增加的情況下，金葉冬青葉片的Fo總體呈大幅下降趨勢(shì)。至第23天Fo降低了58.6%，表明金葉冬青對(duì)淹水脅迫較敏感，但是之后Fo反而略上升，說明金葉冬青通過自身的調(diào)節(jié)減少了淹水脅迫對(duì)PSⅡ反應(yīng)中心的破壞程度[15]。而金葉冬青葉片F(xiàn)m呈下降趨勢(shì)，至第23天 Fm下降了75.8%，第23天之后則呈相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)。第23天后Fm與Fo趨于接近，表明PSⅡ反應(yīng)中心完全開放和關(guān)閉時(shí)的熒光產(chǎn)量幾乎相同，其受到了明顯破壞。

2.2.2 淹水對(duì)金葉冬青葉片F(xiàn)v/Fo、Fv/Fm的影響。

Fv/Fo可以作為脅迫條件測(cè)定光化學(xué)反應(yīng)狀況一項(xiàng)重要指標(biāo)。Fv/Fm對(duì)金葉冬青的葉片來說，在光合作用的利用方面起著決定性作用，這2個(gè)參數(shù)對(duì)于研究金葉冬青受淹水脅迫的影響是否顯著至關(guān)重要[16-18]。

由圖5可知，第1天至第34天金葉冬青葉片F(xiàn)v/Fo與Fv/Fm呈現(xiàn)直線下降趨勢(shì)，分別降低了86.5%、75.1%，表明淹水條件對(duì)金葉冬青的生長(zhǎng)產(chǎn)生了較大影響。同時(shí)，淹水脅迫下金葉冬青的PSⅡ 反應(yīng)中心產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的損傷，阻礙了葉片的光合過程。第34天之后，二者均明顯提高。第44天至第49天，2個(gè)參數(shù)分別上升了6.9、3.2倍;第49天至第54天，2個(gè)值分別下降79%、63%。出現(xiàn)這種情況可能是由于受到天氣的影響，其他測(cè)定時(shí)期所得到的Fv/Fo、Fv/Fm均趨于平穩(wěn)且波動(dòng)幅度不大，但是2個(gè)指標(biāo)均達(dá)到最小值，這說明雖然金葉冬青對(duì)淹水脅迫產(chǎn)生了耐受性，但是反應(yīng)中心受到嚴(yán)重破壞。

2.3 淹水對(duì)金葉冬青葉綠素含量的影響

R800/R640和R800/R700與葉綠素含量呈正相關(guān)。從圖6可以看出，葉綠素含量變化處于平緩—略增加的狀態(tài)，葉綠素含量變化不明顯，說明一定的淹水條件能夠使葉綠素含量增加，光合作用增強(qiáng)。但是，第28天和第67天測(cè)定的數(shù)據(jù)很明顯地高于其他的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，第23天和第28天R800/R640分別上升和下降了76.3%、37.2%，R800/R700的值分別上升和下降了36.4%、26.2%;第60天和第67天R800/R640分別上升和下降了33.7%、33.4%，R800/R700分別上升和下降了37.5%、30.4%。第28天和第67天出現(xiàn)突然增加的原因可能是氣候條件或天氣狀況等不確定因素，不利于金葉冬青的生長(zhǎng)，此外水脅迫對(duì)其生長(zhǎng)狀況亦造成不良影響，金葉冬青為抵抗不良因素，使得葉綠素含量增加。

2.4 淹水對(duì)金葉冬青葉片可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響 可溶性糖和可溶性蛋白二者均通過滲透調(diào)節(jié)來降低水勢(shì)，維持細(xì)胞的正常代謝[19-20]。

由圖7可知，金葉冬青在淹水脅迫下，隨著天數(shù)的延長(zhǎng)葉片可溶性糖含量呈緩慢上升趨勢(shì)，表現(xiàn)為升降的規(guī)律性變化。第1天至第6天可溶性糖含量變化較明顯，升高了46.1%，第11天至第84天僅增加了20.0%，增長(zhǎng)較為平緩。由此說明，淹水脅迫對(duì)可溶性糖含量具有一定積累作用，這也是適應(yīng)淹水脅迫的結(jié)果。

圖8顯示，金葉冬青葉片可溶性蛋白含量表現(xiàn)為升—降的規(guī)律性變化，大致呈上升趨勢(shì)，第60天與第67天相比下降了32.0%。因此，淹水脅迫對(duì)金葉冬青葉片產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，促進(jìn)了金葉冬青葉片的蛋白質(zhì)合成。

2.5 淹水對(duì)金葉冬青葉片MDA含量的影響 MDA是衡量植株受損害程度的重要指標(biāo)，對(duì)研究淹水脅迫有重要意義[21]。

從圖9可以看出，第1天至第60天MDA含量呈波動(dòng)上升，波動(dòng)幅度較穩(wěn)定。第72天至第84天，MDA含量波動(dòng)較大。第72天至第78天，MDA含量增加了47.5%;第78天至第84天，下降了42.6%，上升和下降的幅度很大。因此，金葉冬青在前12次的試驗(yàn)過程中，MDA含量變化波動(dòng)不大，表明金葉冬青受到了澇漬環(huán)境的影響，使MDA含量有規(guī)律的增加，且這種影響在忍受范圍內(nèi)。第67天測(cè)定之后，MDA含量波動(dòng)大，可能是由于金葉冬青為了抵御淹水條件，產(chǎn)生的消極影響比較強(qiáng)烈。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

該研究表明，金葉冬青淹水脅迫采用雙套盆法，分析淹水脅迫下2年生金葉冬青的葉片色差、葉綠素含量、熒光特性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及MDA等相關(guān)指標(biāo)的變化。通過84 d淹水脅迫，隨著脅迫不斷持續(xù)，金葉冬青葉片顏色變暗，葉片的Fo、Fm、Fv/Fo與Fv/Fm直線下降，直至10月29日（第23天）后各值趨于平穩(wěn)，說明在第23天前，淹水脅迫對(duì)金葉冬青葉片的形態(tài)色澤、生理因子有較大影響，這一時(shí)期內(nèi)，金葉冬青受到淹水影響，植株生活力不斷降低。可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)和MDA含量整體呈上升趨勢(shì);可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)在前6 d不斷增加，表明金葉冬青積極抵御淹水脅迫的不良影響，植株對(duì)淹水脅迫環(huán)境作出響應(yīng)并進(jìn)行自我調(diào)節(jié);MDA含量在10月29日（第23天）前總體變化平穩(wěn)，之后有較明顯的上升趨勢(shì)，說明隨淹水脅迫的不斷持續(xù)，對(duì)金葉冬青的傷害也愈趨明顯。葉綠素含量處于平緩的增加狀態(tài)，表明一定的淹水條件能使葉綠素含量增加。

綜上，在淹水條件下金葉冬青葉片的色差和各相關(guān)生理指標(biāo)受到影響，并且隨著淹水脅迫的持續(xù)進(jìn)行，金葉冬青所受損傷處于不斷加重狀態(tài)。經(jīng)過84 d的淹水脅迫試驗(yàn)，金葉冬青仍處于存活狀態(tài)。因此，金葉冬青作為城市園林綠化新引進(jìn)的彩葉樹種具有一定的耐澇能力，可以適應(yīng)較長(zhǎng)時(shí)間的淹水脅迫，然而長(zhǎng)時(shí)間的淹水會(huì)對(duì)其生長(zhǎng)造成嚴(yán)重的抑制作用。

3.2 討論

淹水脅迫通常會(huì)使植物葉片葉綠素含量降低，如不結(jié)球白菜葉綠素含量明顯下降[22]。然而有些植物在淹水條件下能

合成葉綠素，使得葉綠素含量增大[23]。淹水脅迫下，丁香[24]和煙草[25]的葉綠素含量上升，MDA、可溶性糖含量增大，這與該研究結(jié)果相一致。由于該試驗(yàn)處于相對(duì)理想的環(huán)境條件，金葉冬青的耐澇性可能會(huì)隨著外界環(huán)境條件的變化而發(fā)生改變，該試驗(yàn)葉綠素含量并不是通過試驗(yàn)提取獲得，僅僅通過計(jì)算繪制出其變化趨勢(shì)，因此可能存在偏差。

Perata等[26]研究了擬南芥抗洪性的自然變異，結(jié)果表明，擬南芥的抗洪性與水分脅迫下的葉柄生長(zhǎng)呈負(fù)相關(guān)，且與淀粉和可溶性糖的初始量無(wú)關(guān)。以上情況對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有著直接影響，可能會(huì)帶來耐澇性的差異，因此，今后有必要針對(duì)金葉冬青開展相關(guān)研究。

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