三葉青一年生實(shí)生苗與五年生扦插苗葉片的光合特性研究

柯月娟，蔡 紅，陳榮華，尹明華,3

（1. 上饒師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，江西 上饒 334001；2. 上饒市紅日農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，江西 上饒 334700；3.上饒農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研究院，上饒市藥食同源植物資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上饒市三葉青保育與利用技術(shù)創(chuàng)新中心，江西 上饒 334001）

三葉青（Tetrastigmatis hemsleyanumDiels et Gilg）為葡萄科崖爬藤屬植物，又稱為石老鼠、三葉編藤等[1-4]，廣泛分布于長(zhǎng)江中下游及南方地區(qū)，多生于陰濕山坡或溪谷旁林下[2-7]，是中國(guó)特有的民間藥用植物[3]。三葉青具有較高的藥用價(jià)值，是我國(guó)福建、江西等地民間常用草藥，具有清熱解毒、消炎止痛、祛風(fēng)化痰、理氣健脾等功效，可治療高熱驚厥、扁桃體炎、宮頸炎、敗血癥及病毒性腦膜炎等疾病，特別是對(duì)小兒高燒、各種積水有獨(dú)特療效[8]。近年來(lái)研究還發(fā)現(xiàn)三葉青具有一定抗腫瘤、抗艾滋病藥效，引起了學(xué)者們的極大關(guān)注[9]。三葉青的主要有效成分為黃酮類、酚酸類、脂肪酸類等，對(duì)人體安全無(wú)毒，且副作用小，被稱為“植物抗生素”[10-18]。三葉青對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境要求比較高，野生狀態(tài)下生長(zhǎng)比較緩慢。隨著三葉青功效的深入研究，其市場(chǎng)需求量不斷增大，導(dǎo)致野生資源被大量采挖而瀕臨滅絕。因此，加強(qiáng)三葉青野生資源的保護(hù)，加快其人工培育研究，對(duì)于三葉青資源的開(kāi)發(fā)利用具有重要意義。筆者以國(guó)家地理標(biāo)志農(nóng)產(chǎn)品[19]懷玉山三葉青大棚種植的一年生實(shí)生苗和五年生扦插苗為研究對(duì)象，比較分析其葉片光合特性、葉綠素?zé)晒鈪?shù)、葉綠素含量和葉形數(shù)的差異，旨在為三葉青資源的開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)品種為來(lái)自江西省上饒市廣信區(qū)五府山鎮(zhèn)毛樓村下禹溪種殖基地的懷玉山三葉青品種“懷玉2號(hào)”，選取一年生實(shí)生苗和五年生扦插苗作為研究對(duì)象。一年生實(shí)生苗作為對(duì)照組，五年生扦插苗作為試驗(yàn)組，2種苗分別選取植株10株，每株上選取1片葉子待測(cè)。主要試驗(yàn)儀器有SPAD-502 Plus便攜式葉綠素測(cè)定儀、LI-6400 XT便攜式光合儀、錫箔紙和米尺。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 葉綠素相對(duì)含量的測(cè)定選取顏色、大小、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的葉片，采用SPAD-502 Plus便攜式葉綠素測(cè)定儀測(cè)定三葉青葉片的葉綠素相對(duì)含量，每組選定10片葉進(jìn)行測(cè)定，數(shù)據(jù)取平均值。

1.2.2 葉片葉長(zhǎng)、葉寬的測(cè)定和葉形指數(shù)的計(jì)算選取形態(tài)完整的葉片，用米尺測(cè)量其葉長(zhǎng)與葉寬，每組選定5片葉進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)葉長(zhǎng)和葉寬按公式（1）計(jì)算葉形指數(shù)（Leaf index，LI）[20]。

1.2.3 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定將LI-6400光合儀調(diào)成葉綠素?zé)晒鈨x模式，選擇晴天9：00—11：00時(shí)間段進(jìn)行葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定，每組測(cè)定3組平行數(shù)據(jù)，測(cè)定指標(biāo)有最小熒光值（Fo′）、光下最大熒光值（Fm′）、實(shí)時(shí)熒光值（Fs）；然后，用錫箔紙將葉片遮住，進(jìn)行暗適應(yīng)處理一段時(shí)間后，測(cè)定初始熒光（Fo）、最大熒光值（Fm）。根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算出最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率（ΦPSII）、開(kāi)放的PSII反應(yīng)中心捕獲激發(fā)能效率（Fv′/Fm′）、光化學(xué)熒光猝滅系數(shù)（qP）和非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）[21-22]。

1.2.4 光合特性的測(cè)定選擇中上部大小一致、形態(tài)完整的葉片用錫箔紙將葉片包裹起來(lái)，營(yíng)造黑暗環(huán)境，遮蔽幾個(gè)小時(shí)后，采用LI-6400 XT便攜式光合儀測(cè)定凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr），每組選定10片葉進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算出氣孔限制值（Ls）、水分利用效率（WUE）、瞬時(shí)羧化速率（CUE）[23]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件和SPSS 18.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉綠素含量、葉長(zhǎng)、葉寬和葉形指數(shù)的比較分析

由表1可知，一年生實(shí)生苗與五年生扦插苗葉片的葉綠素相對(duì)含量沒(méi)有顯著性差異，但五年生扦插苗的葉長(zhǎng)顯著長(zhǎng)于一年生實(shí)生苗，葉寬極顯著寬于一年生實(shí)生苗，但葉形指數(shù)二者間差異不顯著。

表1 三葉青實(shí)生苗與扦插苗葉片的形態(tài)和葉綠素相對(duì)含量

2.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的比較分析

2.2.1 光照條件下由表2可知，光照條件下，一年生實(shí)生苗與五年生扦插苗所測(cè)量的Fo、Fm值相同；一年生實(shí)生苗的最小熒光值（Fo′）在656～910內(nèi)波動(dòng)，五年生扦插苗的 Fo′在660～910內(nèi)波動(dòng)，二者間差異不顯著；一年生實(shí)生苗光下最大熒光值（Fm′）在1 423～2 053內(nèi)波動(dòng)，五年生扦插苗的 Fm′在1 429～2 575內(nèi)波動(dòng)，二者間差異也不顯著；一年生實(shí)生苗與五年生扦插苗的實(shí)時(shí)熒光值（Fs）、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率（ΦPSII）、Fv′/Fm′均無(wú)顯著性差異。光化學(xué)熒光猝滅系數(shù)（qP）反映了PSⅡ反應(yīng)中心的開(kāi)放程度，非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）能衡量植物的熱耗散能力，是植物光合機(jī)構(gòu)自我保護(hù)的一種機(jī)制[24]，一年生實(shí)生苗與五年生扦插苗的qP和NPQ均無(wú)顯著性差異。

表2 三葉青實(shí)生苗與扦插苗葉片在光照條件下的葉綠素?zé)晒鈪?shù)

2.2.2 黑暗條件下黑暗條件下，一年生實(shí)生苗與五年生扦插苗所測(cè)量的最小熒光值Fo′、Fm′、Fs、ΦPSII、Fv′/Fm′、qP、NPQ相同，除了NPQ為1之外，其他均為0，與光照條件下的葉綠素?zé)晒鈪?shù)是相反的。一年生實(shí)生苗的初始熒光（Fo）在713～900內(nèi)波動(dòng)，平均值為775.65，五年生扦插苗的 Fo在736～852內(nèi)波動(dòng)，平均值為785.30，二者間無(wú)顯著性差異；一年生實(shí)生苗的最大熒光值（Fm）在3 465～3 827內(nèi)波動(dòng)，平均值為3 613.78，五年生扦插苗的 Fm在3 582～3 809內(nèi)波動(dòng)，平均值為3 659.84，二者間差異也不顯著；一年生實(shí)生苗與五年生扦插苗的Fv/Fm無(wú)顯著性差異，但二者之間的Fv/Fo呈現(xiàn)極顯著性差異（表3）。

表3 三葉青實(shí)生苗與扦插苗葉片在黑暗條件下的葉綠素?zé)晒鈪?shù)

2.3 光合特性的比較分析

由表4可知，一年生實(shí)生苗的凈光合速率（Pn）平均值為2.10，五年生扦插苗的 Pn平均值為1.23，二者差異極顯著；一年生實(shí)生苗與五年生扦插苗的氣孔導(dǎo)度（Gs）平均值均為0.01；一年生實(shí)生苗的胞間CO2濃度（Ci）平均值為28.05，五年生扦插苗的Ci平均值為232.82，二者差異極顯著；一年生實(shí)生苗的蒸騰速率（Tr）平均值為0.42，五年生扦插苗的Tr平均值為0.36，二者差異不顯著；一年生實(shí)生苗與五年生扦插苗的氣孔限制值（Ls）表現(xiàn)出極顯著差異，水分利用效率（WUE）表現(xiàn)出顯著差異，而瞬時(shí)羧化速率（CUE）差異不顯著。整體來(lái)看，三葉青一年生實(shí)生苗的光合作用強(qiáng)于五年生扦插苗。

表4 三葉青實(shí)生苗與扦插苗葉片的光合參數(shù)

3 小結(jié)與討論

葉綠素含量是植物學(xué)和農(nóng)業(yè)相關(guān)研究領(lǐng)域常用的生理指標(biāo)，葉綠素含量和葉片光合功能密切相關(guān)[25]。相同作物不同品種間葉片葉綠素含量不同，從而導(dǎo)致品種間光合作用能力的差異。例如，劉振威等[26]經(jīng)過(guò)多重的比較得出，4個(gè)南瓜品種中，蜜本與黃狼、蜜本與北觀的葉綠素b含量在0.05水平上差異顯著；陳良秋等[27]研究發(fā)現(xiàn)，不同油茶品種幼苗葉片以及相同品種不同葉位葉片的葉綠素含量均存在差異，其中cl03、cl04和cl40品種為一類適應(yīng)種，cl23為另一類適應(yīng)品種，且cl03、cl04和cl40品種適應(yīng)性較cl23強(qiáng)。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)上來(lái)看，三葉青五年生扦插苗葉片的葉綠素含量稍高于一年生實(shí)生苗葉片的，且種群內(nèi)部的誤差較小，相對(duì)較穩(wěn)定，但二者間差異未達(dá)顯著水平。

葉形指數(shù)是反映葉片特征的重要指標(biāo)之一，可以推測(cè)葉片生長(zhǎng)狀況及生長(zhǎng)規(guī)律。洪陳潔等[20]在對(duì)福建山櫻花葉功能性狀進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，福建山櫻花不同品系間的葉功能性狀存在顯著差異，且表現(xiàn)出一定的相關(guān)性，例如葉形指數(shù)與葉干物質(zhì)含量顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）、葉面積與葉綠素含量極顯著正相關(guān)（P＜0.01）、葉面積與葉干物質(zhì)含量極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。張祺超等[28]研究發(fā)現(xiàn)，在供試的5個(gè)榆樹(shù)品種中，平均節(jié)間長(zhǎng)度存在顯著差異（P＜0.001），節(jié)間長(zhǎng)度較長(zhǎng)的是鳳尾榆和青榆；平均開(kāi)張角度較大的是鳳尾榆，但5個(gè)榆樹(shù)品種無(wú)顯著差異。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，三葉青五年生扦插苗的葉長(zhǎng)較一年生實(shí)生苗長(zhǎng)，是一年生實(shí)生苗的1.38倍，且二者差異顯著；五年生扦插苗的葉寬較一年生實(shí)生苗寬，是一年生實(shí)生苗的1.54倍，且二者差異極顯著；一年生實(shí)生苗的葉形指數(shù)略高于五年生扦插苗的葉形指數(shù)，但二者差異不顯著。

植物不同品種間葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)也存在一定差異。徐德聰?shù)萚29]對(duì)美國(guó)山核桃不同品種葉片的葉綠素?zé)晒馓匦赃M(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)不同品種間的PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化效率、PSII潛在活性、NPQ均存在顯著或極顯著差異。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)上來(lái)看，三葉青一年生實(shí)生苗與五年生扦插苗之間的實(shí)時(shí)熒光值（Fs）、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率（ΦPSII）、Fv′/Fm′和初始熒光（Fo）均無(wú)顯著性差異；一年生實(shí)生苗與五年生扦插苗之間的Fv/Fo呈現(xiàn)極顯著差異。

植物不同品種之間的光合特性也存在一定差異。朱昌春等[30]研究表明，不同品種牡丹的Gs與Pn、Ci、WUE均呈極顯著正相關(guān)。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)上來(lái)看，三葉青一年生實(shí)生苗與五年生扦插苗之間的氣孔限制值（Ls）表現(xiàn)出極顯著差異，水分利用效率（WUE）表現(xiàn)出顯著差異，而瞬時(shí)羧化速率（CUE）差異不顯著。

綜上所述，整體來(lái)看三葉青一年生實(shí)生苗的光合作用強(qiáng)于五年生扦插苗，且葉綠素含量和葉形指數(shù)與生長(zhǎng)年限無(wú)正相關(guān)關(guān)系。