葉片黃化對‘赤霞珠’葡萄光合及葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/h1>
2020-09-30 02:51:52，，，，
經(jīng)濟(jì)林研究 2020年3期
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（寧夏農(nóng)林科學(xué)院 種質(zhì)資源研究所，寧夏 銀川 750002）
葡萄Vitis viniferaL.是栽培面積最大的果樹之一。隨著我國葡萄種植面積的擴(kuò)大，葉片黃化已成為其常見的病害，并制約著葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)的提高。葡萄葉片黃化主要表現(xiàn)為葉片顏色失綠，黃化較嚴(yán)重時葉面呈淡黃色甚至黃白色，葉緣、葉尖焦枯[1-2]。葉片失綠會降低光合產(chǎn)物的積累，致使光合作用不能正常進(jìn)行[3-4]，還可導(dǎo)致葉片葉面積減小，生長勢減弱，植株的產(chǎn)量及品質(zhì)等大幅降低[5]。因此，研究不同黃化程度葡萄植株葉片光合、葉綠素?zé)晒獾葏?shù)的變化特點及葉片黃化的發(fā)生機(jī)制，對于減輕葡萄黃化的危害，保證葡萄的生長及果實發(fā)育均有重要意義。
黃化現(xiàn)象在不同植物上均有發(fā)生。王志軍等[6]研究發(fā)現(xiàn)，膜下滴灌水稻黃化劍葉的光合色素含量、凈光合速率、光合活性均顯著低于正常綠葉；張晨禹等[7]的研究結(jié)果表明，‘湘妃翠’茶樹的黃化植株其光合色素含量、光化學(xué)效率等參數(shù)均顯著低于正常植株（對照）；熊博等[3]研究發(fā)現(xiàn)，葉片黃化抑制了黃果柑、不知火幼苗的正常生長，而且葉片的光合色素含量、Fv/Fm值、光化學(xué)淬滅（qP）、非光化學(xué)淬滅（NPQ）等參數(shù)均顯著降低；徐冬平等[8]研究發(fā)現(xiàn)，玉米黃化植株凈光合能力降低的原因可能是其電子傳遞潛力、原初光能捕獲效率和轉(zhuǎn)換效率、光能分配及利用率均較低；周龍等[2]研究發(fā)現(xiàn)，生理性黃化可導(dǎo)致無核白和白雞心葡萄葉片組織內(nèi)柵欄組織細(xì)胞和海綿組織細(xì)胞之間模糊不清。
因此，本研究以已出現(xiàn)黃化現(xiàn)象的‘赤霞珠’葡萄為材料，通過分析不同黃化程度葡萄葉片光合色素含量、光合作用及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化特點，以期探明試驗地內(nèi)不同黃化程度下‘赤霞珠’葡萄的光合作用特征，進(jìn)一步了解黃化對葡萄生理性的危害和影響，旨在為釀酒葡萄葉片黃化的改善提供理論參考依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗地概況
試驗于2018年7月在寧夏農(nóng)林科學(xué)院園林場試驗基地（106°8′58″E、38°38′58″N）進(jìn)行。該基地屬灌淤潮土，土壤pH 值為8.1 ～8.3，0 ～60 cm土壤中有機(jī)質(zhì)含量為4.92 ～8.26 g·kg-1，全鹽含量為0.7 ～1.6 g·kg-1，速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為85 ～175、45 ～58、145 ～240 g·kg-1[9]。
1.2 試驗材料
試驗品種為‘赤霞珠’，歐亞種。2002年定植，直立獨(dú)龍干整形，南北行向，株行距為1.0 m×3.0 m，采用滴灌方式進(jìn)行灌溉。2018年該試驗基地內(nèi)‘赤霞珠’葡萄黃化植株的比例達(dá)到65.10%，黃化指數(shù)為37.22%。
1.3 儀器與設(shè)備
Handy PEA 連續(xù)激發(fā)式熒光儀和TPS-2 光合作用測定儀，漢莎科技集團(tuán)有限公司；UV2600紫外分光光度計，上海天美科學(xué)儀器有限公司；ME204 分析天平，梅特勒-托利多國際貿(mào)易（上海）有限公司；1580R 高速冷凍臺式離心機(jī)，美國基因有限公司。
1.4 材料處理方法
參照劉春燕等[10]的分級標(biāo)準(zhǔn)將試驗基地內(nèi)黃化葡萄植株分為4 個等級：I級，葉脈為綠色，葉肉為黃綠色；Ⅱ級，葉脈保持綠色，葉脈間顯著變黃；Ⅲ級，葉脈呈淡黃色，葉片由黃色變?yōu)榘咨?；Ⅳ級，葉面全部黃化，葉緣焦枯，葉片卷曲。以正常植株為對照（CK）。對所有葡萄植株進(jìn)行統(tǒng)一管理。
試驗基地內(nèi)隨機(jī)選取I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級黃化植株和正常植株（CK）各5 株為試驗材料，掛牌標(biāo)記，于2018年7月測定各植株的光合作用參數(shù)，并采集葉片，立即用液氮處理后保存于-80 ℃下以備用。
1.5 測定項目與測定方法
1.5.1 土壤化學(xué)性質(zhì)的測定
分別采集各黃化等級和正常植株（CK）下0 ～60 cm 的土壤樣品，然后分別將I和Ⅱ級、Ⅲ和Ⅳ級的土壤樣品混合均勻再進(jìn)行風(fēng)干處理，測定土壤樣品的化學(xué)性質(zhì)，土壤pH 值、全鹽、有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀、有效錳等營養(yǎng)元素均由寧夏回族自治區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測中心檢測。
1.5.2 葉綠素含量的測定
用乙醇-丙酮浸提比色法[11]測定葉綠素含量，各黃化等級重復(fù)測定3 次。
1.5.3 氣體交換參數(shù)的測定
選擇晴天的9:30—11:00 時，采用TPS-2 光合作用測定儀，分別選取以掛牌標(biāo)記的正常植株（CK）及4 個等級的黃化植株，直接測定各植株葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）等參數(shù)。各黃化等級重復(fù)測定5 次。
1.5.4 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定
選擇晴天的9:30—11:00 時，將待測葉片暗適應(yīng)15 min 以上，用Handy PEA 植物效率分析儀測定其葉綠素?zé)晒鈪?shù)。在630 nm 的紅光、3 000 μmol·m-2s-1的光強(qiáng)下進(jìn)行測量，記錄時程為1 s，重復(fù)測定5 次。
利用配套軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。各熒光參數(shù)分別說明如下：Tfm表示暗適應(yīng)后從照光至達(dá)到最大熒光所需的時間；Fo表示暗適應(yīng)后的最小熒光強(qiáng)度，F(xiàn)m表示暗適應(yīng)后的最大熒光強(qiáng)度；Mo表示原初光化學(xué)反應(yīng)速率；VJ表示在2 ms 時（J相）的相對可變熒光強(qiáng)度；Fv/Fm表示PSⅡ最大光化學(xué)效率；Fo/Fm表示熱耗散量子比率；φEo表示用于電子傳遞量子比率；ψo(hù)表示原初光化學(xué)產(chǎn)額；ABS/RC 表示單位反應(yīng)中心吸收的能量，即單位反應(yīng)中心的能量（ABS）/熱耗散的能量（RC）之值；TRo/RC 表示單位反應(yīng)中心捕獲的能量，即被反應(yīng)中心捕獲的能量（TRo）/熱耗散的能量（RC）之值；ETo/RC 表示單位反應(yīng)中心用于電子傳遞的能量，即被反應(yīng)中心捕獲的能量（ETo）/熱耗散的能量（RC）之值；DIo/RC 表示單位反應(yīng)中心熱耗的能量，即單位反應(yīng)中心吸收的能量（DIo）/熱耗散的能量（RC）之值；PIABS（performance index of plants）表示以吸收光能為基礎(chǔ)的性能指數(shù)，即吸收光能（ABS）/最大熒光（Fm）之值。相關(guān)參數(shù)的運(yùn)算方法及生理意義參見相關(guān)研究文獻(xiàn)[12-13]。
根據(jù)下列公式[12-14]可分別計算出相對可變熒光（Vt）、相對可變熒光之差（ΔVt）、可變熒光FV占（FJ-Fo）振幅的比例（Wt）、可變熒光FV占（FJ-Fo）振幅的比例之差（ΔWt）、可變熒光FV占（F300μs-F50μs）振幅的比例（Wk）、可 變 熒光FV占（F300μs-F50μs）振幅的比例之差（ΔWk）：
式（1）～（6）中：Ft表示熒光曲線任意時刻的熒光信號值，F(xiàn)o表示在20 μs 時（O 相）的熒光信號值，F(xiàn)J表示在2 ms 時（J 相）的熒光信號值，F(xiàn)50μs表示在50 μs 時的熒光信號值，F(xiàn)300μs表示在300 μs 時的熒光信號值；Ft、Fo、FJ和F50μs、F300μs的計量單位均為mV。
1.6 數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2013 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，采用IBM SPSS Statistics 23 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，利用Origin 2017 Pro 軟件繪圖。
2 結(jié)果與分析
2.1 土壤化學(xué)性質(zhì)分析
試驗基地內(nèi)0 ～60 cm 土壤的基本化學(xué)性質(zhì)見表1。黃化葡萄地與對照葡萄地土壤中養(yǎng)分及微量元素的含量差異均顯著。試驗基地土壤pH 值＞8.0，且土壤中有效鐵、有效錳含量均低于臨界值；黃化葡萄地土壤中有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、有效銅、有效鐵等養(yǎng)分及微量元素含量均顯著低于對照葡萄地。
2.2 葉片黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片光合色素的影響
葉片黃化可顯著降低‘赤霞珠’葡萄葉片中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素的含量，并改變光系統(tǒng)反應(yīng)中心色素的組成比例（表2）。隨黃化程度的加深，葉綠素a、葉綠素b 和類胡蘿卜素的含量均顯著降低，I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級黃化葉片中的葉綠素總量較對照（CK）分別降低了63.91%、70.43%、73.91%、76.52%；與CK 相比，Ⅳ級黃化葉片中葉綠素a、葉綠素b 和類胡蘿卜素的含量分別降低了76.77%、75.70%和64.47%，葉片黃化導(dǎo)致葉綠體受到一定程度損傷，影響了光合色素的合成，或?qū)е鹿夂仙亟到?；且I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級黃化葉片中的類胡蘿卜素/葉綠素之值較CK分別增高了0.89%、11.76%、24.37%、50.42%，表明黃化葉片中的類胡蘿卜素在色素組成中的比例有所增高。
表1 供試土壤(0 ～60 cm)的基本化學(xué)性質(zhì)?Table1 Basic physicochemical properties of the soil tested (0-60 cm)
表2 ‘赤霞珠’葡萄正常和黃化葉片中光合色素的差異比較Table2 Comparative of photosynthetic pigments content between green and yellowish leaves of ‘Cabernet Sauvignon’ grape leaves
2.3 葉片黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片氣體交換參數(shù)的影響
葉片黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片光合作用氣體交換參數(shù)的影響結(jié)果如圖1所示。葉片黃化迫使葡萄葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和蒸騰速率（Tr）均顯著下降，與CK 相比，I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級黃化葉片的Pn分別顯著下降42.64%、56.25%、70.16%、85.08%，I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級黃化葉片的Gs則分別顯著下降了66.03%、68.01%、72.14%、76.16%，說明黃化可顯著降低葉片的光合碳同化效率。
2.4 葉片黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)曲線的影響
黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片快速葉綠素a 快相熒光動力學(xué)曲線的影響情況如圖2所示。由圖2A可知，黃化葉片的多相熒光由O—J—I—P 變?yōu)镺—K—J—I—P；除Ⅲ級黃化葉片外，各黃化等級葉片的Fo值均增高，而其Fm值均降低，Ⅲ和Ⅳ級黃化葉片的熒光曲線在J、I、P 相的熒光強(qiáng)度均顯著低于CK，說明PSⅡ電子傳遞已受到強(qiáng)烈抑制。由相對熒光變化曲線（圖2B）可知，與CK 相比，葉片黃化可導(dǎo)致300 μs（K 點）、2 ms（J 點）、10 ms（H 點）和30 ms（I點）的相對熒光值均明顯上升，說明PSⅡ反應(yīng)中心電子供體側(cè)的性能受到傷害，電子傳遞效率下降。分析黃化葉片在J 相前后的相對熒光變化特征（圖2C）可發(fā)現(xiàn)，黃化葉片在100 ms（G 相）的相對熒光值顯著下降，且出現(xiàn)明顯的凹峰，隨著黃化程度的加重，G 相凹陷越深，G 相是QB2-全部被還原為QBH2時的特征峰，G 相凹陷說明此處電子供應(yīng)相對不足。在ΔWt曲線中，K 相出現(xiàn)凹峰，其凹陷程度隨著黃化程度的加深而加大，說明其PSⅡ供體側(cè)的電子供應(yīng)不足。對原始熒光曲線10 ～300 μs 段的熒光值進(jìn)行Fk-Fo標(biāo)準(zhǔn)化后繪制ΔWk曲線，結(jié)果如圖2D 所示，不同黃化程度葉片ΔWk曲線中的Δ（L-band）均大于0，說明反應(yīng)中心結(jié)構(gòu)被破壞，其功能均受到了影響。
2.5 葉片黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)的影響
將葉綠素a 快相熒光動力學(xué)OJIP 曲線進(jìn)行解析數(shù)學(xué)解析，獲得的大量表征光合器官結(jié)構(gòu)和電子傳遞性能參數(shù)如圖3所示，解析結(jié)果反映了不同黃化等級下葉片的光合性能。將其中最具代表性的葉綠素?zé)晒庑阅軈?shù)進(jìn)行匯總，結(jié)果見表3。不同等級黃化葉片與CK 的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動力學(xué)曲線參數(shù)的差異均顯著。隨著黃化程度的加深，最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、反應(yīng)中心密度（RC/CSm）、光合性能指數(shù)（PIABS）等參數(shù)均顯著降低，說明葉片黃化抑制了葡萄葉片單位葉面積的總體光反應(yīng)活性；與CK 相比，Ⅳ級黃化葉片的RC/CSm、Fv/Fm、PIABS值分別下降了89.64%、61.73%、99.74%。
圖1 黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片光合作用氣體交換參數(shù)的影響Fig.1 Effect of etiolation on photosynthetic gas exchange parameters of ‘Cabernet Sauvignon’ grape leaves
同時，黃化導(dǎo)致植株功能葉的原初光化學(xué)產(chǎn)額（ψo(hù)）、用于電子傳遞的量子產(chǎn)額（φEo）和PSI受體側(cè)末端電子受體的量子產(chǎn)額（φRo）均顯著降低，表明葉片黃化使得電子傳遞受到嚴(yán)重抑制，光反應(yīng)活性及PSI的相對活性均顯著下降；單位反應(yīng)中心光能的吸收量（ABS/RC）、捕獲量（TRo/RC）、消耗量（DIo/RC）隨著黃化程度的加重均顯著增加，單位反應(yīng)中心捕獲的用于電子傳遞的能量（ETo/RC）則顯著降低，表明葉片光合器官的功能受到抑制，光合電子傳遞速率低下，較多能量被淬滅和還原為QA，PSⅡ最大光化學(xué)效率較低。
2.6 土壤化學(xué)指標(biāo)與葡萄光合指標(biāo)的相關(guān)性分析
土壤化學(xué)指標(biāo)與葡萄葉片光合作用指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果見表4。土壤pH 值和有效鋅含量與ψo(hù)、ETo/CSo、PIABS、RC/CSm、類胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素b、Pn、Gs之間均呈顯著負(fù)相關(guān)，說明土壤pH 值和有效鋅含量的增加可降低葡萄葉片中葉綠素的含量，減弱光合作用；而土壤中速效氮、速效磷的含量與PIABS、類胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素b、Gs之間均呈顯著正相關(guān)，表明增加土壤中速效氮、速效磷的含量，即可增強(qiáng)其光合作用，緩解葡萄葉片的黃化問題。
2.7 ‘赤霞珠’葡萄葉片光合和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的主成分分析
利用28 個常見的光合和葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行主成分分析，第1 主成分（principal component 1，PC1）、第2 主成分（PC2）的累積方差貢獻(xiàn)率為89.13%，這2 個主成分能夠很好地反映原數(shù)據(jù)的變異信息。28 個常見的光合和葉綠素?zé)晒鈪?shù)在這2 個主成分的載荷圖如圖4A 所示，葉片光合色素、Pn及PIABS等部分葉綠素?zé)晒鈪?shù)均位于PC1的正向端，TRo/RC、Fo/Fm等參數(shù)均位于PC1 的負(fù)向端；φRo、葉綠素a/b、Fo等參數(shù)均位于PC2 的正向端，而Ci、類胡蘿卜素/葉綠素等參數(shù)均位于PC2 的負(fù)向端。
圖2 黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片快速葉綠素a 快相熒光動力學(xué)曲線的影響Fig.2 Effects of etiolation on fast chlorophyll a fluorescence curves of ‘Cabernet Sauvignon’ grape leaves
圖3 不同黃化等級葡萄葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的比較Fig.3 Comparison of parameters of chlorophyll fluorescence of grape leaves with different etiolation level
表3 黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片葉綠素?zé)晒庑阅軈?shù)的影響Table3 Effect of etiolation on chlorophyll fluorescence data of ‘Cabernet Sauvignon’ grape leaves
表4 土壤化學(xué)指標(biāo)與葡萄葉片光合作用指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果?Table4 Correlation coefficients between chemical indices of soil and photosynthesis of grape leaves
圖4B 表示經(jīng)過降維后不同黃化程度葉片各參數(shù)在二維上的得分情況。CK 位于第1 象限，其光合色素含量較高，且葉片光合作用相關(guān)參數(shù)正常。4 個等級黃化葉片的各參數(shù)分別位于第2、第3 象限，說明其葉綠素a、葉綠素b 等光合色素含量及Pn等相關(guān)光合參數(shù)值均逐漸降低；其中，I級黃化葉片的各參數(shù)均位于第2 象限，說明其具有較高的Fo及葉綠素a/b 值；Ⅳ級黃化葉片的各參數(shù)均位于第3 象限，說明其DIo/RC、類胡蘿卜素/葉綠素、ABS/RC 值均較高。
綜上所述，正常植株（CK）具有較高的光合色素及光合速率，其光化學(xué)效率、光合電子傳遞速率、量子效率均正常；I、Ⅱ級黃化等級為一類，其葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)均較低；Ⅲ、Ⅳ級黃化等級為一類，其ΨRE、DIo/RC 等葉綠素?zé)晒鈪?shù)值均較高，說明葉片受到強(qiáng)烈光抑制，其PSⅡ潛在的光化學(xué)效率、光合電子傳遞速率、量子效率均顯著降低。
圖4 不同等級黃化葉片各光合參數(shù)的主成分分析結(jié)果Fig.4 PCA result of photosynthesis index of grape leaves with different etiolation level
3 討 論
3.1 土壤養(yǎng)分和微量元素含量分析
土壤pH 值與光合色素、光合作用相關(guān)參數(shù)間均呈顯著負(fù)相關(guān)，且pH 值的增高可促使土壤中有效鐵、有效鎂等營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生鈍化，同時增加HC O3-的含量[15-16]，不利于葡萄植株對養(yǎng)分的吸收；土壤中速效氮含量與葉片中葉綠素含量呈正相關(guān)，這與劉文國等[17]的研究結(jié)果一致；但黃化植株所處土壤中速效氮、速效磷、有效銅、有效鐵等元素的含量均顯著低于CK。土壤養(yǎng)分與植株養(yǎng)分、光合作用之間的關(guān)系復(fù)雜，本研究僅根據(jù)單因子之間的相關(guān)分析結(jié)果還不能完全解釋上述復(fù)雜的關(guān)系，尚需借助其他方法解釋更深層的相關(guān)性，以揭示試驗地葡萄植株發(fā)生黃化現(xiàn)象的根本原因。
3.2 葉片黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片光合色素和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響
在植物的光合作用中，葉綠體色素作為主要色素，主要參與捕獲光能并利用所收集的能量來分解水、驅(qū)動電子傳輸和產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)[7,18]，類胡蘿卜素是光捕獲信號復(fù)合體的主要成分，可保持葉綠素以及其他成分的平衡[7,19-20]，而葉綠素a、葉綠素b 及類胡蘿卜素在植物體內(nèi)的合成、積累受到遺傳因素和環(huán)境條件的共同影響[21]。隨著黃化程度的加深，葉片中葉綠素a、葉綠素b 及類胡蘿卜素的含量顯著降低，同時葉片中的類胡蘿卜素在色素組成中的比例隨著黃化程度的加深而增高（表2），葉片黃化可能會導(dǎo)致葉綠體結(jié)構(gòu)受損，或破壞葉綠素前體物質(zhì)，進(jìn)而影響光合色素的合成及降解[3]。葉綠素的含量與植株的光合作用之間呈正相關(guān)[22-23]，其含量的降低會影響植株正常的光合作用。葡萄的光合作用參數(shù)對葉片黃化十分敏感，與CK 相比，葉片黃化迫使葡萄葉片的Pn、Gs和Tr均顯著下降（圖1），表明葉片黃化抑制了‘赤霞珠’葡萄的光合作用；且Gs伴隨著Pn的降低而顯著降低，其Ci卻呈上升趨勢，說明Pn的下降可能由于葉片葉肉細(xì)胞的光合能力降低、碳同化能力下降等非氣孔因素所致[24]。
葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)技術(shù)是測定光合功能的靈敏探針，蘊(yùn)含著豐富的光合信息[25]。PSⅡ的活性對于光合作用的維持具有重要功用，而其活性易受到電子供/受體側(cè)性能的影響[26]。葉片黃化導(dǎo)致葉片出現(xiàn)明顯的K 點，同時G 相出現(xiàn)明顯的凹峰，且其隨黃化程度的加深而加深（圖2），表明PSⅡ反應(yīng)中心電子供/受體側(cè)的性能均受到葉片黃化的影響[25,27-29]，Δ（L-band）＞0，說明反應(yīng)中心結(jié)構(gòu)被破壞，其功能受到影響；葉片的Fo隨黃化程度的加深而顯著增加，且Fm、Fv均顯著下降（圖3），說明黃化導(dǎo)致葡萄葉片PSⅡ天線色素吸收的能量流向光化學(xué)的部分減少，而用于還原和熱耗散的能量增加[30]，黃化葉片受到光抑制，PSⅡ反應(yīng)中心原初電子受體QA的還原能力降低，QA→QB的能力下降，電子傳遞活性降低[31]，光化學(xué)效率顯著降低，PSⅡ反應(yīng)中心失活，PSⅡ潛在活性減弱而其原初光能轉(zhuǎn)換效率減小[7]；葉片的TRo/RC、DIo/RC 均顯著增加，而φEo、ψET均顯著降低，說明黃化導(dǎo)致葡萄葉片的光能向化學(xué)能轉(zhuǎn)化速率和電子傳遞速率均減小，反應(yīng)中心吸收和傳遞到的QA及QB能量均減少，PSⅡ受體側(cè)受到嚴(yán)重破壞，使其電子傳遞能力大幅降低，使得放氧復(fù)合體的活性減弱，使其PSⅡ最大光化學(xué)效率降低[3]。黃化葉片的葉綠素合成受到阻礙，降低了PSⅡ的容量和運(yùn)行水平，黃化葉片光能利用效率和Pn均顯著降低[32-33]。
葡萄葉片黃化影響植株的生理特性、光合特性、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)等，本研究只關(guān)注了‘赤霞珠’葡萄在不同黃化程度下葉片的光合色素、光合作用氣體交換參數(shù)及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化特征，忽視了葉片黃化對葡萄生理特性等方面的影響情況，還存在一定的局限性。葡萄葉片黃化受多個因素的影響，探究并確定賀蘭山東麓地區(qū)葡萄黃化病害發(fā)生的主要影響因素將是本研究后期努力的方向。
4 結(jié) 論
不同黃化等級葡萄葉片的主要光合色素、光合參數(shù)及熒光參數(shù)的測定結(jié)果表明，葉片黃化可導(dǎo)致葡萄葉片光合色素含量顯著降低，黃化葉片的PSⅡ反應(yīng)中心電子供/受體側(cè)遭到破壞，葉片受到光抑制，導(dǎo)致葉片的光能利用效率及光合速率均顯著降低，葡萄植株同化產(chǎn)物累積減少。本研究揭示了不同黃化程度的葡萄葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化特征，進(jìn)一步了解黃化對葡萄生理特性的危害和影響，可為了解葡萄葉片黃化機(jī)制及其診斷提供參考依據(jù)。
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（寧夏農(nóng)林科學(xué)院 種質(zhì)資源研究所，寧夏 銀川 750002）
葡萄Vitis viniferaL.是栽培面積最大的果樹之一。隨著我國葡萄種植面積的擴(kuò)大，葉片黃化已成為其常見的病害，并制約著葡萄產(chǎn)量及品質(zhì)的提高。葡萄葉片黃化主要表現(xiàn)為葉片顏色失綠，黃化較嚴(yán)重時葉面呈淡黃色甚至黃白色，葉緣、葉尖焦枯[1-2]。葉片失綠會降低光合產(chǎn)物的積累，致使光合作用不能正常進(jìn)行[3-4]，還可導(dǎo)致葉片葉面積減小，生長勢減弱，植株的產(chǎn)量及品質(zhì)等大幅降低[5]。因此，研究不同黃化程度葡萄植株葉片光合、葉綠素?zé)晒獾葏?shù)的變化特點及葉片黃化的發(fā)生機(jī)制，對于減輕葡萄黃化的危害，保證葡萄的生長及果實發(fā)育均有重要意義。
黃化現(xiàn)象在不同植物上均有發(fā)生。王志軍等[6]研究發(fā)現(xiàn)，膜下滴灌水稻黃化劍葉的光合色素含量、凈光合速率、光合活性均顯著低于正常綠葉；張晨禹等[7]的研究結(jié)果表明，‘湘妃翠’茶樹的黃化植株其光合色素含量、光化學(xué)效率等參數(shù)均顯著低于正常植株（對照）；熊博等[3]研究發(fā)現(xiàn)，葉片黃化抑制了黃果柑、不知火幼苗的正常生長，而且葉片的光合色素含量、Fv/Fm值、光化學(xué)淬滅（qP）、非光化學(xué)淬滅（NPQ）等參數(shù)均顯著降低；徐冬平等[8]研究發(fā)現(xiàn)，玉米黃化植株凈光合能力降低的原因可能是其電子傳遞潛力、原初光能捕獲效率和轉(zhuǎn)換效率、光能分配及利用率均較低；周龍等[2]研究發(fā)現(xiàn)，生理性黃化可導(dǎo)致無核白和白雞心葡萄葉片組織內(nèi)柵欄組織細(xì)胞和海綿組織細(xì)胞之間模糊不清。
因此，本研究以已出現(xiàn)黃化現(xiàn)象的‘赤霞珠’葡萄為材料，通過分析不同黃化程度葡萄葉片光合色素含量、光合作用及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化特點，以期探明試驗地內(nèi)不同黃化程度下‘赤霞珠’葡萄的光合作用特征，進(jìn)一步了解黃化對葡萄生理性的危害和影響，旨在為釀酒葡萄葉片黃化的改善提供理論參考依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗地概況
試驗于2018年7月在寧夏農(nóng)林科學(xué)院園林場試驗基地（106°8′58″E、38°38′58″N）進(jìn)行。該基地屬灌淤潮土，土壤pH 值為8.1 ～8.3，0 ～60 cm土壤中有機(jī)質(zhì)含量為4.92 ～8.26 g·kg-1，全鹽含量為0.7 ～1.6 g·kg-1，速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為85 ～175、45 ～58、145 ～240 g·kg-1[9]。
1.2 試驗材料
試驗品種為‘赤霞珠’，歐亞種。2002年定植，直立獨(dú)龍干整形，南北行向，株行距為1.0 m×3.0 m，采用滴灌方式進(jìn)行灌溉。2018年該試驗基地內(nèi)‘赤霞珠’葡萄黃化植株的比例達(dá)到65.10%，黃化指數(shù)為37.22%。
1.3 儀器與設(shè)備
Handy PEA 連續(xù)激發(fā)式熒光儀和TPS-2 光合作用測定儀，漢莎科技集團(tuán)有限公司；UV2600紫外分光光度計，上海天美科學(xué)儀器有限公司；ME204 分析天平，梅特勒-托利多國際貿(mào)易（上海）有限公司；1580R 高速冷凍臺式離心機(jī)，美國基因有限公司。
1.4 材料處理方法
參照劉春燕等[10]的分級標(biāo)準(zhǔn)將試驗基地內(nèi)黃化葡萄植株分為4 個等級：I級，葉脈為綠色，葉肉為黃綠色；Ⅱ級，葉脈保持綠色，葉脈間顯著變黃；Ⅲ級，葉脈呈淡黃色，葉片由黃色變?yōu)榘咨?；Ⅳ級，葉面全部黃化，葉緣焦枯，葉片卷曲。以正常植株為對照（CK）。對所有葡萄植株進(jìn)行統(tǒng)一管理。
試驗基地內(nèi)隨機(jī)選取I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級黃化植株和正常植株（CK）各5 株為試驗材料，掛牌標(biāo)記，于2018年7月測定各植株的光合作用參數(shù)，并采集葉片，立即用液氮處理后保存于-80 ℃下以備用。
1.5 測定項目與測定方法
1.5.1 土壤化學(xué)性質(zhì)的測定
分別采集各黃化等級和正常植株（CK）下0 ～60 cm 的土壤樣品，然后分別將I和Ⅱ級、Ⅲ和Ⅳ級的土壤樣品混合均勻再進(jìn)行風(fēng)干處理，測定土壤樣品的化學(xué)性質(zhì)，土壤pH 值、全鹽、有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀、有效錳等營養(yǎng)元素均由寧夏回族自治區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測中心檢測。
1.5.2 葉綠素含量的測定
用乙醇-丙酮浸提比色法[11]測定葉綠素含量，各黃化等級重復(fù)測定3 次。
1.5.3 氣體交換參數(shù)的測定
選擇晴天的9:30—11:00 時，采用TPS-2 光合作用測定儀，分別選取以掛牌標(biāo)記的正常植株（CK）及4 個等級的黃化植株，直接測定各植株葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）等參數(shù)。各黃化等級重復(fù)測定5 次。
1.5.4 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定
選擇晴天的9:30—11:00 時，將待測葉片暗適應(yīng)15 min 以上，用Handy PEA 植物效率分析儀測定其葉綠素?zé)晒鈪?shù)。在630 nm 的紅光、3 000 μmol·m-2s-1的光強(qiáng)下進(jìn)行測量，記錄時程為1 s，重復(fù)測定5 次。
利用配套軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。各熒光參數(shù)分別說明如下：Tfm表示暗適應(yīng)后從照光至達(dá)到最大熒光所需的時間；Fo表示暗適應(yīng)后的最小熒光強(qiáng)度，F(xiàn)m表示暗適應(yīng)后的最大熒光強(qiáng)度；Mo表示原初光化學(xué)反應(yīng)速率；VJ表示在2 ms 時（J相）的相對可變熒光強(qiáng)度；Fv/Fm表示PSⅡ最大光化學(xué)效率；Fo/Fm表示熱耗散量子比率；φEo表示用于電子傳遞量子比率；ψo(hù)表示原初光化學(xué)產(chǎn)額；ABS/RC 表示單位反應(yīng)中心吸收的能量，即單位反應(yīng)中心的能量（ABS）/熱耗散的能量（RC）之值；TRo/RC 表示單位反應(yīng)中心捕獲的能量，即被反應(yīng)中心捕獲的能量（TRo）/熱耗散的能量（RC）之值；ETo/RC 表示單位反應(yīng)中心用于電子傳遞的能量，即被反應(yīng)中心捕獲的能量（ETo）/熱耗散的能量（RC）之值；DIo/RC 表示單位反應(yīng)中心熱耗的能量，即單位反應(yīng)中心吸收的能量（DIo）/熱耗散的能量（RC）之值；PIABS（performance index of plants）表示以吸收光能為基礎(chǔ)的性能指數(shù)，即吸收光能（ABS）/最大熒光（Fm）之值。相關(guān)參數(shù)的運(yùn)算方法及生理意義參見相關(guān)研究文獻(xiàn)[12-13]。
根據(jù)下列公式[12-14]可分別計算出相對可變熒光（Vt）、相對可變熒光之差（ΔVt）、可變熒光FV占（FJ-Fo）振幅的比例（Wt）、可變熒光FV占（FJ-Fo）振幅的比例之差（ΔWt）、可變熒光FV占（F300μs-F50μs）振幅的比例（Wk）、可 變 熒光FV占（F300μs-F50μs）振幅的比例之差（ΔWk）：
式（1）～（6）中：Ft表示熒光曲線任意時刻的熒光信號值，F(xiàn)o表示在20 μs 時（O 相）的熒光信號值，F(xiàn)J表示在2 ms 時（J 相）的熒光信號值，F(xiàn)50μs表示在50 μs 時的熒光信號值，F(xiàn)300μs表示在300 μs 時的熒光信號值；Ft、Fo、FJ和F50μs、F300μs的計量單位均為mV。
1.6 數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2013 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，采用IBM SPSS Statistics 23 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，利用Origin 2017 Pro 軟件繪圖。
2 結(jié)果與分析
2.1 土壤化學(xué)性質(zhì)分析
試驗基地內(nèi)0 ～60 cm 土壤的基本化學(xué)性質(zhì)見表1。黃化葡萄地與對照葡萄地土壤中養(yǎng)分及微量元素的含量差異均顯著。試驗基地土壤pH 值＞8.0，且土壤中有效鐵、有效錳含量均低于臨界值；黃化葡萄地土壤中有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、有效銅、有效鐵等養(yǎng)分及微量元素含量均顯著低于對照葡萄地。
2.2 葉片黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片光合色素的影響
葉片黃化可顯著降低‘赤霞珠’葡萄葉片中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素的含量，并改變光系統(tǒng)反應(yīng)中心色素的組成比例（表2）。隨黃化程度的加深，葉綠素a、葉綠素b 和類胡蘿卜素的含量均顯著降低，I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級黃化葉片中的葉綠素總量較對照（CK）分別降低了63.91%、70.43%、73.91%、76.52%；與CK 相比，Ⅳ級黃化葉片中葉綠素a、葉綠素b 和類胡蘿卜素的含量分別降低了76.77%、75.70%和64.47%，葉片黃化導(dǎo)致葉綠體受到一定程度損傷，影響了光合色素的合成，或?qū)е鹿夂仙亟到?；且I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級黃化葉片中的類胡蘿卜素/葉綠素之值較CK分別增高了0.89%、11.76%、24.37%、50.42%，表明黃化葉片中的類胡蘿卜素在色素組成中的比例有所增高。
表1 供試土壤(0 ～60 cm)的基本化學(xué)性質(zhì)?Table1 Basic physicochemical properties of the soil tested (0-60 cm)
表2 ‘赤霞珠’葡萄正常和黃化葉片中光合色素的差異比較Table2 Comparative of photosynthetic pigments content between green and yellowish leaves of ‘Cabernet Sauvignon’ grape leaves
2.3 葉片黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片氣體交換參數(shù)的影響
葉片黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片光合作用氣體交換參數(shù)的影響結(jié)果如圖1所示。葉片黃化迫使葡萄葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和蒸騰速率（Tr）均顯著下降，與CK 相比，I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級黃化葉片的Pn分別顯著下降42.64%、56.25%、70.16%、85.08%，I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級黃化葉片的Gs則分別顯著下降了66.03%、68.01%、72.14%、76.16%，說明黃化可顯著降低葉片的光合碳同化效率。
2.4 葉片黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)曲線的影響
黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片快速葉綠素a 快相熒光動力學(xué)曲線的影響情況如圖2所示。由圖2A可知，黃化葉片的多相熒光由O—J—I—P 變?yōu)镺—K—J—I—P；除Ⅲ級黃化葉片外，各黃化等級葉片的Fo值均增高，而其Fm值均降低，Ⅲ和Ⅳ級黃化葉片的熒光曲線在J、I、P 相的熒光強(qiáng)度均顯著低于CK，說明PSⅡ電子傳遞已受到強(qiáng)烈抑制。由相對熒光變化曲線（圖2B）可知，與CK 相比，葉片黃化可導(dǎo)致300 μs（K 點）、2 ms（J 點）、10 ms（H 點）和30 ms（I點）的相對熒光值均明顯上升，說明PSⅡ反應(yīng)中心電子供體側(cè)的性能受到傷害，電子傳遞效率下降。分析黃化葉片在J 相前后的相對熒光變化特征（圖2C）可發(fā)現(xiàn)，黃化葉片在100 ms（G 相）的相對熒光值顯著下降，且出現(xiàn)明顯的凹峰，隨著黃化程度的加重，G 相凹陷越深，G 相是QB2-全部被還原為QBH2時的特征峰，G 相凹陷說明此處電子供應(yīng)相對不足。在ΔWt曲線中，K 相出現(xiàn)凹峰，其凹陷程度隨著黃化程度的加深而加大，說明其PSⅡ供體側(cè)的電子供應(yīng)不足。對原始熒光曲線10 ～300 μs 段的熒光值進(jìn)行Fk-Fo標(biāo)準(zhǔn)化后繪制ΔWk曲線，結(jié)果如圖2D 所示，不同黃化程度葉片ΔWk曲線中的Δ（L-band）均大于0，說明反應(yīng)中心結(jié)構(gòu)被破壞，其功能均受到了影響。
2.5 葉片黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)的影響
將葉綠素a 快相熒光動力學(xué)OJIP 曲線進(jìn)行解析數(shù)學(xué)解析，獲得的大量表征光合器官結(jié)構(gòu)和電子傳遞性能參數(shù)如圖3所示，解析結(jié)果反映了不同黃化等級下葉片的光合性能。將其中最具代表性的葉綠素?zé)晒庑阅軈?shù)進(jìn)行匯總，結(jié)果見表3。不同等級黃化葉片與CK 的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動力學(xué)曲線參數(shù)的差異均顯著。隨著黃化程度的加深，最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、反應(yīng)中心密度（RC/CSm）、光合性能指數(shù)（PIABS）等參數(shù)均顯著降低，說明葉片黃化抑制了葡萄葉片單位葉面積的總體光反應(yīng)活性；與CK 相比，Ⅳ級黃化葉片的RC/CSm、Fv/Fm、PIABS值分別下降了89.64%、61.73%、99.74%。
圖1 黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片光合作用氣體交換參數(shù)的影響Fig.1 Effect of etiolation on photosynthetic gas exchange parameters of ‘Cabernet Sauvignon’ grape leaves
同時，黃化導(dǎo)致植株功能葉的原初光化學(xué)產(chǎn)額（ψo(hù)）、用于電子傳遞的量子產(chǎn)額（φEo）和PSI受體側(cè)末端電子受體的量子產(chǎn)額（φRo）均顯著降低，表明葉片黃化使得電子傳遞受到嚴(yán)重抑制，光反應(yīng)活性及PSI的相對活性均顯著下降；單位反應(yīng)中心光能的吸收量（ABS/RC）、捕獲量（TRo/RC）、消耗量（DIo/RC）隨著黃化程度的加重均顯著增加，單位反應(yīng)中心捕獲的用于電子傳遞的能量（ETo/RC）則顯著降低，表明葉片光合器官的功能受到抑制，光合電子傳遞速率低下，較多能量被淬滅和還原為QA，PSⅡ最大光化學(xué)效率較低。
2.6 土壤化學(xué)指標(biāo)與葡萄光合指標(biāo)的相關(guān)性分析
土壤化學(xué)指標(biāo)與葡萄葉片光合作用指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果見表4。土壤pH 值和有效鋅含量與ψo(hù)、ETo/CSo、PIABS、RC/CSm、類胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素b、Pn、Gs之間均呈顯著負(fù)相關(guān)，說明土壤pH 值和有效鋅含量的增加可降低葡萄葉片中葉綠素的含量，減弱光合作用；而土壤中速效氮、速效磷的含量與PIABS、類胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素b、Gs之間均呈顯著正相關(guān)，表明增加土壤中速效氮、速效磷的含量，即可增強(qiáng)其光合作用，緩解葡萄葉片的黃化問題。
2.7 ‘赤霞珠’葡萄葉片光合和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的主成分分析
利用28 個常見的光合和葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行主成分分析，第1 主成分（principal component 1，PC1）、第2 主成分（PC2）的累積方差貢獻(xiàn)率為89.13%，這2 個主成分能夠很好地反映原數(shù)據(jù)的變異信息。28 個常見的光合和葉綠素?zé)晒鈪?shù)在這2 個主成分的載荷圖如圖4A 所示，葉片光合色素、Pn及PIABS等部分葉綠素?zé)晒鈪?shù)均位于PC1的正向端，TRo/RC、Fo/Fm等參數(shù)均位于PC1 的負(fù)向端；φRo、葉綠素a/b、Fo等參數(shù)均位于PC2 的正向端，而Ci、類胡蘿卜素/葉綠素等參數(shù)均位于PC2 的負(fù)向端。
圖2 黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片快速葉綠素a 快相熒光動力學(xué)曲線的影響Fig.2 Effects of etiolation on fast chlorophyll a fluorescence curves of ‘Cabernet Sauvignon’ grape leaves
圖3 不同黃化等級葡萄葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的比較Fig.3 Comparison of parameters of chlorophyll fluorescence of grape leaves with different etiolation level
表3 黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片葉綠素?zé)晒庑阅軈?shù)的影響Table3 Effect of etiolation on chlorophyll fluorescence data of ‘Cabernet Sauvignon’ grape leaves
表4 土壤化學(xué)指標(biāo)與葡萄葉片光合作用指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果?Table4 Correlation coefficients between chemical indices of soil and photosynthesis of grape leaves
圖4B 表示經(jīng)過降維后不同黃化程度葉片各參數(shù)在二維上的得分情況。CK 位于第1 象限，其光合色素含量較高，且葉片光合作用相關(guān)參數(shù)正常。4 個等級黃化葉片的各參數(shù)分別位于第2、第3 象限，說明其葉綠素a、葉綠素b 等光合色素含量及Pn等相關(guān)光合參數(shù)值均逐漸降低；其中，I級黃化葉片的各參數(shù)均位于第2 象限，說明其具有較高的Fo及葉綠素a/b 值；Ⅳ級黃化葉片的各參數(shù)均位于第3 象限，說明其DIo/RC、類胡蘿卜素/葉綠素、ABS/RC 值均較高。
綜上所述，正常植株（CK）具有較高的光合色素及光合速率，其光化學(xué)效率、光合電子傳遞速率、量子效率均正常；I、Ⅱ級黃化等級為一類，其葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)均較低；Ⅲ、Ⅳ級黃化等級為一類，其ΨRE、DIo/RC 等葉綠素?zé)晒鈪?shù)值均較高，說明葉片受到強(qiáng)烈光抑制，其PSⅡ潛在的光化學(xué)效率、光合電子傳遞速率、量子效率均顯著降低。
圖4 不同等級黃化葉片各光合參數(shù)的主成分分析結(jié)果Fig.4 PCA result of photosynthesis index of grape leaves with different etiolation level
3 討 論
3.1 土壤養(yǎng)分和微量元素含量分析
土壤pH 值與光合色素、光合作用相關(guān)參數(shù)間均呈顯著負(fù)相關(guān)，且pH 值的增高可促使土壤中有效鐵、有效鎂等營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生鈍化，同時增加HC O3-的含量[15-16]，不利于葡萄植株對養(yǎng)分的吸收；土壤中速效氮含量與葉片中葉綠素含量呈正相關(guān)，這與劉文國等[17]的研究結(jié)果一致；但黃化植株所處土壤中速效氮、速效磷、有效銅、有效鐵等元素的含量均顯著低于CK。土壤養(yǎng)分與植株養(yǎng)分、光合作用之間的關(guān)系復(fù)雜，本研究僅根據(jù)單因子之間的相關(guān)分析結(jié)果還不能完全解釋上述復(fù)雜的關(guān)系，尚需借助其他方法解釋更深層的相關(guān)性，以揭示試驗地葡萄植株發(fā)生黃化現(xiàn)象的根本原因。
3.2 葉片黃化對‘赤霞珠’葡萄葉片光合色素和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響
在植物的光合作用中，葉綠體色素作為主要色素，主要參與捕獲光能并利用所收集的能量來分解水、驅(qū)動電子傳輸和產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)[7,18]，類胡蘿卜素是光捕獲信號復(fù)合體的主要成分，可保持葉綠素以及其他成分的平衡[7,19-20]，而葉綠素a、葉綠素b 及類胡蘿卜素在植物體內(nèi)的合成、積累受到遺傳因素和環(huán)境條件的共同影響[21]。隨著黃化程度的加深，葉片中葉綠素a、葉綠素b 及類胡蘿卜素的含量顯著降低，同時葉片中的類胡蘿卜素在色素組成中的比例隨著黃化程度的加深而增高（表2），葉片黃化可能會導(dǎo)致葉綠體結(jié)構(gòu)受損，或破壞葉綠素前體物質(zhì)，進(jìn)而影響光合色素的合成及降解[3]。葉綠素的含量與植株的光合作用之間呈正相關(guān)[22-23]，其含量的降低會影響植株正常的光合作用。葡萄的光合作用參數(shù)對葉片黃化十分敏感，與CK 相比，葉片黃化迫使葡萄葉片的Pn、Gs和Tr均顯著下降（圖1），表明葉片黃化抑制了‘赤霞珠’葡萄的光合作用；且Gs伴隨著Pn的降低而顯著降低，其Ci卻呈上升趨勢，說明Pn的下降可能由于葉片葉肉細(xì)胞的光合能力降低、碳同化能力下降等非氣孔因素所致[24]。
葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)技術(shù)是測定光合功能的靈敏探針，蘊(yùn)含著豐富的光合信息[25]。PSⅡ的活性對于光合作用的維持具有重要功用，而其活性易受到電子供/受體側(cè)性能的影響[26]。葉片黃化導(dǎo)致葉片出現(xiàn)明顯的K 點，同時G 相出現(xiàn)明顯的凹峰，且其隨黃化程度的加深而加深（圖2），表明PSⅡ反應(yīng)中心電子供/受體側(cè)的性能均受到葉片黃化的影響[25,27-29]，Δ（L-band）＞0，說明反應(yīng)中心結(jié)構(gòu)被破壞，其功能受到影響；葉片的Fo隨黃化程度的加深而顯著增加，且Fm、Fv均顯著下降（圖3），說明黃化導(dǎo)致葡萄葉片PSⅡ天線色素吸收的能量流向光化學(xué)的部分減少，而用于還原和熱耗散的能量增加[30]，黃化葉片受到光抑制，PSⅡ反應(yīng)中心原初電子受體QA的還原能力降低，QA→QB的能力下降，電子傳遞活性降低[31]，光化學(xué)效率顯著降低，PSⅡ反應(yīng)中心失活，PSⅡ潛在活性減弱而其原初光能轉(zhuǎn)換效率減小[7]；葉片的TRo/RC、DIo/RC 均顯著增加，而φEo、ψET均顯著降低，說明黃化導(dǎo)致葡萄葉片的光能向化學(xué)能轉(zhuǎn)化速率和電子傳遞速率均減小，反應(yīng)中心吸收和傳遞到的QA及QB能量均減少，PSⅡ受體側(cè)受到嚴(yán)重破壞，使其電子傳遞能力大幅降低，使得放氧復(fù)合體的活性減弱，使其PSⅡ最大光化學(xué)效率降低[3]。黃化葉片的葉綠素合成受到阻礙，降低了PSⅡ的容量和運(yùn)行水平，黃化葉片光能利用效率和Pn均顯著降低[32-33]。
葡萄葉片黃化影響植株的生理特性、光合特性、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)等，本研究只關(guān)注了‘赤霞珠’葡萄在不同黃化程度下葉片的光合色素、光合作用氣體交換參數(shù)及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化特征，忽視了葉片黃化對葡萄生理特性等方面的影響情況，還存在一定的局限性。葡萄葉片黃化受多個因素的影響，探究并確定賀蘭山東麓地區(qū)葡萄黃化病害發(fā)生的主要影響因素將是本研究后期努力的方向。
4 結(jié) 論
不同黃化等級葡萄葉片的主要光合色素、光合參數(shù)及熒光參數(shù)的測定結(jié)果表明，葉片黃化可導(dǎo)致葡萄葉片光合色素含量顯著降低，黃化葉片的PSⅡ反應(yīng)中心電子供/受體側(cè)遭到破壞，葉片受到光抑制，導(dǎo)致葉片的光能利用效率及光合速率均顯著降低，葡萄植株同化產(chǎn)物累積減少。本研究揭示了不同黃化程度的葡萄葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化特征，進(jìn)一步了解黃化對葡萄生理特性的危害和影響，可為了解葡萄葉片黃化機(jī)制及其診斷提供參考依據(jù)。
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