吳江黃葉香青菜結(jié)莢期不同部位葉綠素?zé)晒馓卣鞅容^

陶菊紅，李亞娟，張 濤

（1．常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 常熟 215500；2．常熟市種子管理站，江蘇 常熟 215500；3．常熟理工學(xué)院 a．生物與食品工程學(xué)院；b．常熟理工-端木銀熙水稻育種研究推廣中心，江蘇 常熟 215500）

香青菜（Brassica chinensisL.）屬十字花科一年生或兩年生草本植物，是我國(guó)江南地區(qū)傳統(tǒng)的特色蔬菜品種，栽培歷史已有數(shù)百年[1-2]．其中吳江黃葉香青菜口感好、糯性足、清香獨(dú)特，是不結(jié)球白菜大家族中唯一具有香味的特色品種[1]，深受百姓喜愛(ài)，具有良好的開(kāi)發(fā)前景[2-4]．吳江香青菜成為全國(guó)首批、蘇州市第一個(gè)申報(bào)農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志的蔬菜品種，目前栽培面積有60多公頃[1]．

優(yōu)良種質(zhì)是香青菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心[3,5]．推動(dòng)江南地區(qū)香青菜產(chǎn)業(yè)升級(jí)除了對(duì)食用葉片品質(zhì)的提升外，還需要對(duì)其籽粒形成期生長(zhǎng)特征進(jìn)行研究，以確保種子的形成量．盡管目前香青菜市場(chǎng)需求旺盛，但是對(duì)應(yīng)的種質(zhì)開(kāi)發(fā)尚未滿足生產(chǎn)需求，農(nóng)民自留種情況比較普遍．這導(dǎo)致香青菜品種性狀參差不齊[3]．此外，對(duì)香青菜的前期研究多是針對(duì)菜葉的色澤、口感等品質(zhì)相關(guān)方面[4,6]，對(duì)繁殖生長(zhǎng)期的研究較少．而事實(shí)上只有形成高品質(zhì)的種子，才能夠保障下一生長(zhǎng)季度的需求，種子能夠萌發(fā)整齊，幼苗抗逆性強(qiáng)，具有生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)．結(jié)莢期階段是香青菜形成優(yōu)質(zhì)種子的關(guān)鍵期，尤其要保持活躍的光合活性．光合作用產(chǎn)生的養(yǎng)分從葉子運(yùn)轉(zhuǎn)到果實(shí)中，為生殖生長(zhǎng)提供足夠的能源．因此在蔬菜育種、栽培過(guò)程中，光合生理的研究一直是重點(diǎn)[7-8]．

當(dāng)前對(duì)地方香青菜種質(zhì)的收集、開(kāi)發(fā)和利用已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)．本研究以吳江黃葉香青菜為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)其結(jié)莢期葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定，從光能利用的角度分析該種質(zhì)在結(jié)莢期的光合生理特征，為更好地獲得高品質(zhì)種子提供生理數(shù)據(jù)支持．

1 材料與方法

1.1 材料

本研究以吳江黃葉香青菜為研究對(duì)象，2020年10月28日播種于常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所溫室大棚；6～7葉時(shí)移栽，株距×行距為35 cm×40 cm，移栽后及時(shí)澆好定根水，定期水肥管理；培養(yǎng)至結(jié)莢期后，對(duì)基部蓮座葉片、上部披針葉片和頂端長(zhǎng)角果莢的葉綠素?zé)晒獾葏?shù)進(jìn)行測(cè)定．

1.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定

最大量子效率測(cè)定：分別選取正常生長(zhǎng)香青菜基部蓮座葉片、上部披針葉片和頂端長(zhǎng)角果莢，由濕潤(rùn)紗布包裹，暗適應(yīng)30 min后進(jìn)行測(cè)定．測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[9]．

實(shí)際量子效率測(cè)定：在試驗(yàn)大棚中，將PAM熒光儀探頭直接放置于葉片或果莢表面，以測(cè)定時(shí)環(huán)境光照強(qiáng)度為活化光，方法參照文獻(xiàn)[9]，樣品設(shè)3個(gè)重復(fù)．

快速光曲線測(cè)定：在試驗(yàn)大棚中，依次為葉片提供0，10，20，50，100，300，500，1 000 μmol·m-2·s-1的活化光，測(cè)定對(duì)應(yīng)活化光下葉片熒光值Ft，隨后提供 0.8 s約 4 000 μmol·m-2·s-1的飽和脈沖光，測(cè)定對(duì)應(yīng)光照強(qiáng)度下的最大熒光值Fm′．采用Eilers和Peeters報(bào)道的公式對(duì)快速光曲線進(jìn)行擬合[10]，經(jīng)計(jì)算得到最大相對(duì)電子傳遞速率（rETRmax），初始斜率（α），半飽和光強(qiáng)（Ik），樣品設(shè)3個(gè)重復(fù)．

快速熒光參數(shù)OJIP測(cè)定：待測(cè)樣品經(jīng)暗適應(yīng)30 min后進(jìn)行測(cè)定，將PEA（Hansatech，英國(guó)）探頭置于葉片表面，提供飽和脈沖光進(jìn)行測(cè)定[8]．經(jīng)軟件計(jì)算獲得單位反應(yīng)中心吸收光能（ABS/RC）、單位反應(yīng)中心捕獲的用于還原 QA的能量（TRo/RC）、單位反應(yīng)中心捕獲的用于電子傳遞的能量（ETo/RC）、單位反應(yīng)中心耗散的能量（DIo/RC）等葉綠素?zé)晒鈪?shù)，樣品設(shè)3個(gè)重復(fù)．

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用t-檢驗(yàn)分析，顯著水平設(shè)為P＜0.05．

2 結(jié)果

2.1 吳江黃葉香青菜不同部位實(shí)際量子效率日變化

吳江黃葉香青菜不同部位實(shí)際量子效率（ΔF/Fm′）測(cè)定結(jié)果顯示：在 9：00—13：00，不同部位樣品ΔF/Fm′均表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)．在17：00左右又有所上升（圖1），表現(xiàn)出先下降后上升的趨勢(shì)．由3個(gè)部位樣品的比較可知：上午時(shí)間段，基部蓮座葉片ΔF/Fm′要高于其他兩個(gè)部位，且上部披針葉片和頂端長(zhǎng)角果莢間ΔF/Fm′差異不明顯．在下午時(shí)間段，3個(gè)部位的ΔF/Fm′未表現(xiàn)出明顯差異，基本保持在0.45左右（圖1）．

圖1 吳江黃葉香青菜不同部位實(shí)際量子效率日變化

2.2 吳江黃葉香青菜不同部位快速光曲線及參數(shù)變化

吳江黃葉香青菜不同部位相對(duì)電子傳遞速率（rETR）隨著光照強(qiáng)度的增加而逐步上升（圖2），在光強(qiáng)達(dá)到900 μmol·m-2·s-1左右時(shí)達(dá)到最大值，表現(xiàn)出典型的植物快速光曲線特征．對(duì)曲線的解析可知：上部披針葉片最大相對(duì)電子傳遞速率（rETRmax）最高，約為106.71，而頂端長(zhǎng)角果莢rETRmax最低，僅為90.34，顯著低于上部披針葉片（P＜0.05）．上部披針葉片半飽和光強(qiáng)（Ik）也顯著高于頂端長(zhǎng)角果莢，基部蓮座葉片略低于上部披針葉片，但未達(dá)到顯著差異（P＞0.05）．光曲線初始效率（α）結(jié)果顯示，上部披針葉片α值為0.26，略低于基部蓮座葉片和頂端長(zhǎng)角果莢，但差異不顯著（P＞0.05）．如表1所示．

表1 吳江黃葉香青菜不同部位快速光曲線參數(shù)

圖2 吳江黃葉香青菜不同部位快速光曲線變化

2.3 吳江黃葉香青菜不同部位最大量子效率和快速熒光OJIP參數(shù)變化

對(duì)最大量子效率（Fv/Fm）的測(cè)定顯示，吳江黃葉香青菜3個(gè)部位樣品Fv/Fm均維持在0.83左右（圖3）．快速熒光OJIP參數(shù)測(cè)定結(jié)果顯示不同部位樣品間未表現(xiàn)出明顯差異（圖4），其中上部披針葉片單位反應(yīng)中心吸收光能（ABS/RC）約為0.91，略低于基部蓮座葉片和頂端長(zhǎng)角果莢（P＞0.05）．單位反應(yīng)中心捕獲的用于電子傳遞的能量（ETo/RC）結(jié)果顯示：上部披針葉片為0.67，略低于基部蓮座葉片和頂端長(zhǎng)角果莢（P＞0.05）；不同部位樣品單位反應(yīng)中心捕獲的用于還原QA的能量（TRo/RC）均為0.75左右，單位反應(yīng)中心耗散的能量（DIo/RC）均在0.18左右．

圖3 吳江黃葉香青菜不同部位最大量子效率比較

圖4 吳江黃葉香青菜不同部位快速熒光OJIP 參數(shù)比較

3 討論

香青菜是不結(jié)球白菜家族中唯一表現(xiàn)出獨(dú)特香味的品種[1]，是我國(guó)長(zhǎng)江流域及以南地區(qū)栽培的重要綠葉蔬菜．在青菜的研究中，主要關(guān)注點(diǎn)是品質(zhì)、育種、環(huán)境適應(yīng)能力等方面[11-13]，但是對(duì)生育期的生物學(xué)特征研究較少．而在種質(zhì)的開(kāi)發(fā)利用中，如何獲得具有生長(zhǎng)活力和一定產(chǎn)量的優(yōu)良種子也是關(guān)鍵內(nèi)容．光合作用與種子的形成密切相關(guān)[14-16]．對(duì)香青菜而言，在抽薹后形態(tài)會(huì)發(fā)生明顯變化，生長(zhǎng)出披針狀葉片，與營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段的蓮座葉片差異明顯，而且果莢在生長(zhǎng)前期也處于綠色狀態(tài)．這些部位均能夠發(fā)生光合作用，與生長(zhǎng)和種子成熟關(guān)系密切．研究顯示苜蓿果莢存在光合活性，而且在籽粒的形成過(guò)程、對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)方面均表現(xiàn)出積極的作用[14]．我們的研究也表明：綠色的香青菜頂端長(zhǎng)角果莢表現(xiàn)出活躍的光能利用效率，實(shí)際量子效率、反應(yīng)中心對(duì)光能的吸收、進(jìn)行光合電子傳遞的能力與葉片相當(dāng)，對(duì)光能的利用也存在日變化特征．這進(jìn)一步證實(shí)果莢在籽粒形成過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用．

在香青菜的生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程中，不同部位葉片及對(duì)光能的利用能力表現(xiàn)出各自的特點(diǎn)．基部蓮座葉片的實(shí)際量子效率相對(duì)更高，這可能與其所處生長(zhǎng)位置有關(guān)．抽薹生長(zhǎng)階段基部蓮座葉片環(huán)境中的光照強(qiáng)度因上部葉片和枝干的遮擋而下降，因此其通過(guò)提高對(duì)光能的利用效率而強(qiáng)化對(duì)光能的吸收和利用．同時(shí)環(huán)境中光照強(qiáng)度的下降也影響了其對(duì)高光強(qiáng)的適應(yīng)能力，表現(xiàn)為蓮座葉片半飽和光強(qiáng)低于上部的披針葉片．相對(duì)的，上部披針葉片生長(zhǎng)環(huán)境中光線充足，尤其在中午高光強(qiáng)時(shí)間段，其對(duì)光能的利用效率會(huì)下降，但這種下降是其對(duì)環(huán)境光強(qiáng)適應(yīng)能力的一種自我調(diào)節(jié)．從快速光曲線的測(cè)定結(jié)果看，上部披針葉片半飽和光強(qiáng)較其他部位更高．快速熒光OJIP能夠反映出樣品對(duì)光能的吸收和分配[8]，無(wú)論是基部蓮座葉片、上部披針葉片還是果莢，在正常的生長(zhǎng)環(huán)境中，單位反應(yīng)中心吸收的光能效率超過(guò)0.90，而且用于還原QA和光合電子傳遞的效率也達(dá)到0.7以上．而對(duì)應(yīng)的熱耗散效率約為0.18，表明吳江黃葉香青菜基部蓮座葉片、上部披針葉片以及頂端長(zhǎng)角果莢均能夠高效地吸收光能，并將能量有效地傳遞給下游電子受體，順利完成光反應(yīng)階段．即在試驗(yàn)栽培條件下，吳江黃葉香青菜表現(xiàn)出活躍的光能利用能力，這有助于整株的生長(zhǎng)以及籽粒的形成．

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)吳江黃葉香青菜結(jié)莢期不同部位葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行測(cè)定．從光能利用的角度分析上部披針葉片、基部蓮座葉片和頂端長(zhǎng)角果莢的光合生理特征，為吳江黃葉香青菜種質(zhì)的利用和進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供了生理數(shù)據(jù)的支持．