懷玉山三葉青一年生和四年生地栽扦插苗的光合特性和熒光參數(shù)比較

程繪穎，蔡紅，陳榮華，尹明華，3，4，5

（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)開發(fā)有限公司，江西 上饒 334700；3.上饒市藥食同源植物資源保護與利用重點實驗室，江西 上饒 334001；4.上饒市三葉青保育與利用技術(shù)創(chuàng)新中心，江西 上饒 334001；5.上饒農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研究院，江西 上饒 334001）

三葉青（Tetrastigma hemsleyanumDiels et Gilg）為葡萄科崖爬藤屬植物，是中國特有的珍稀藥用植物［1］。三葉青別名石猴子、石抱子、石老鼠、三葉對、老鼠鳥、三葉扁、金絲吊葫蘆、絲線吊金鐘、金線吊葫蘆、金線吊馬鈴薯等［2］。三葉青是陰生植物，喜斑駁光照，大多生長于海拔300～1 000 m的山谷、灌叢、林間、石壁陰濕處等清涼的環(huán)境中，年均溫度為16～22℃［3］。三葉青的主要繁殖方式為扦插繁殖［4］。

目前關(guān)于三葉青的研究主要集中于三葉青林下栽培技術(shù)［5］、三葉青扦插育苗技術(shù)［6］和三葉青立體盆景觀賞栽培研究［7］等。懷玉山三葉青是中國特有瀕危珍貴中藥材，全草均可入藥，是國家地理標(biāo)志農(nóng)產(chǎn)品［8］。研究表明，懷玉山三葉青有抗腫瘤、抗病毒、抗炎、鎮(zhèn)痛與解熱、保肝、解除急性毒性等作用，臨床應(yīng)用可清熱解毒、消炎止疼、抗癌及抗艾滋病毒、治療血液病及心腦血管疾病、肝炎、病毒性腦膜炎、感染性疾病、小兒外感高熱及低熱咳嗽等［9］。近年來，由于懷玉山三葉青臨床療效顯著，開發(fā)過度，種質(zhì)資源瀕臨滅絕。因此，懷玉山三葉青的大棚地栽扦插繁殖勢在必行。本研究以懷玉山三葉青栽培種懷玉2號為研究對象，比較其一年生和四年生地栽扦插苗的光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）、氣孔限制值（Ls）、葉片水分利用效率（WUE）、瞬時羧化速率（CUE）和葉綠素含量（SPAD）等光合特性指標(biāo)及初始熒光量子產(chǎn)量（Fo）、最大熒光量子產(chǎn)量（Fm）、穩(wěn)態(tài)熒光量子產(chǎn)量（Fs）、光下最小熒光量子產(chǎn)量（Fo′）、光下最大熒光量子產(chǎn)量（Fm′）、PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）、PSⅡ有效光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv′/Fm′）、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率（ΦPSⅡ）、光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)（qP）、非光化學(xué)淬滅系數(shù)（NPQ）等熒光指標(biāo)，并分析其葉綠素相對含量和葉形指數(shù)差異，旨為提高懷玉山三葉青一年生和四年生地栽扦插苗的產(chǎn)量提供光合作用方面的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地為江西省上饒市廣信區(qū)五府山鎮(zhèn)懷玉山三葉青懷玉2號大棚栽培地，地處江西省上饒縣南部，年平均氣溫為14～18℃，年平均降雨量約為1 880 mm，相對濕度為84%，一年無霜期為235 d。屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫暖，雨量充沛，光照充足，是適合懷玉山三葉青栽培種懷玉2號生長的理想環(huán)境。

1.2 材料

以懷玉山三葉青栽培種懷玉2號一年生和四年生地栽扦插苗為試驗材料。

1.3 方法

1.3.1 光合特性和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定在2019年10月下旬，選擇晴天的9：00—17：00，運用LI-6400XT型便攜式光合作用測量系統(tǒng)（美國LICOR公司）對懷玉山三葉青栽培種懷玉2號一年生和四年生地栽扦插苗進行光合特性和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測量。并計算Ls、WUE、CUE。

1.3.2 葉綠素含量和葉長、葉寬的測定選取懷玉山三葉青栽培種懷玉2號生長健碩、無病蟲害、長勢一致的一年生和四年生地栽扦插苗各10株，每株選取發(fā)育一致、生長健康的新鮮葉片，用便攜式葉綠素儀測定所選葉片的葉綠素含量。在懷玉山三葉青栽培種懷玉2號一年生地栽扦插苗的10株和四年生地栽扦插苗的10株中各選擇5株，選擇每株上的一片葉子進行葉長和葉寬的測量。并按照葉長/葉寬的方法計算葉形指數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

采集數(shù)據(jù)并整理，運用Excel 2010軟件將整理好的數(shù)據(jù)制作成表格，將已整理好的數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS 25.0軟件，運用單因素方差分析法（ANOVA）和最小顯著差法（LSD）完成數(shù)據(jù)分析，導(dǎo)出表格進行方差分析和多重比較（α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 懷玉山三葉青一年生和四年生地栽扦插苗的光合特性比較

由表1可知，一年生地栽扦插苗的光合速率是四年生地栽扦插苗的1.35倍；四年生地栽扦插苗的氣孔導(dǎo)度是一年生地栽扦插苗的2倍；四年生地栽扦插苗的胞間CO2濃度是一年生地栽扦插苗的1.12倍；四年生地栽扦插苗的蒸騰速率是一年生地栽扦插苗的1.5倍；一年生地栽扦插苗的氣孔限制值是四年生地栽扦插苗的2.2倍；一年生地栽扦插苗的水分利用效率是四年生地栽扦插苗的2.21倍；一年生地栽扦插苗的瞬時羧化速率是四年生地栽扦插苗的1.09倍。經(jīng)SPSS軟件分析，一年生地栽扦插苗的氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度顯著低于四年生地栽扦插苗，而一年生地栽扦插苗的氣孔限制值、光合速率和水分利用效率顯著高于四年生地栽扦插苗，兩者之間的蒸騰速率和瞬時羧化速率無顯著性差異。

表1 懷玉山三葉青一年生地栽扦插苗和四年生地栽扦插苗光合特性的比較

2.2 懷玉山三葉青一年生和四年生地栽扦插苗的熒光參數(shù)比較

由表2可知，一年生地栽扦插苗暗適應(yīng)處理后的初始熒光量子產(chǎn)量占四年生地栽扦插苗暗適應(yīng)處理后的99.80%；一年生地栽扦插苗的最大熒光量子產(chǎn)量占四年生地栽扦插苗的91.96%；一年生地栽扦插苗的光下最小熒光量子產(chǎn)量占四年生地栽扦插苗的93.35%；一年生地栽扦插苗的光下最大熒光量子產(chǎn)量占四年生地栽扦插苗的94.51%；一年生地栽扦插苗的穩(wěn)態(tài)熒光量子產(chǎn)量占四年生地栽扦插苗的88.27%；一年生地栽扦插苗的PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量占四年生地栽扦插苗的98.75%；一年生地栽扦插苗和四年生地栽扦插苗的PSⅡ有效光化學(xué)量子產(chǎn)量均為0.56；一年生地栽扦插苗的PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率是四年生地栽扦插苗的1.08倍；一年生地栽扦插苗的光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)是四年生地栽扦插苗的1.07倍；一年生地栽扦插苗的非光化學(xué)淬滅系數(shù)是四年生地栽扦插苗的1.01倍。經(jīng)SPSS軟件分析，一年生地栽扦插苗和四年生地栽扦插苗的葉綠素?zé)晒鈪?shù)各項指數(shù)之間均無顯著性差異。

表2 懷玉山三葉青一年生地栽扦插苗和四年生地栽扦插苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的比較

2.3 懷玉山三葉青一年生與四年生地栽扦插苗葉綠素含量和葉形指數(shù)的比較

由表3可知，一年生地栽扦插苗的葉綠素含量是四年生地栽扦插苗的1.19倍。一年生地栽扦插苗的平均葉長為7.52 cm，平均葉寬為2.50 cm；四年生地栽扦插苗的平均葉長為7.34 cm，平均葉寬為2.92 cm?？梢钥闯?，一年生地栽扦插苗的平均葉長比四年生地栽扦插苗平均長2.45%，而其平均葉寬比四年生地栽扦插苗平均短14.38%；四年生地栽扦插苗的平均葉形指數(shù)為2.54，一年生地栽扦插苗的平均葉形指數(shù)為3.00，一年生地栽扦插苗的平均葉形指數(shù)比四年生地栽扦插苗高18.11%。經(jīng)SPSS軟件分析，一年生地栽扦插苗的葉綠素含量顯著高于四年生地栽扦插苗，但兩者的葉長、葉寬和葉形指數(shù)均無顯著性差異。

表3 懷玉山三葉青一年生地栽扦插苗和四年生地栽扦插苗葉綠素含量、葉長、葉寬和葉形指數(shù)的比較

3 小結(jié)與討論

本試驗采用單因素方差分析法，對懷玉山三葉青一年生和四年生地栽扦插苗的光合特性、葉綠素?zé)晒馓匦?、葉綠素含量、葉長、葉寬和葉形指數(shù)進行對比。光合特性研究發(fā)現(xiàn)，一年生地栽扦插苗的氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率顯著低于四年生地栽扦插苗，而一年生地栽扦插苗的氣孔限制值、光合速率、葉片水分利用效率、瞬時羧化速率顯著高于四年生地栽扦插苗。葉綠素含量影響植物葉片的光合作用速率。光合作用是植物有機物質(zhì)合成、能量貯存與轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，凈光合速率是影響光合生產(chǎn)力的重要因素，其大小反映了植物同化物生產(chǎn)能力的強弱［10］。氣孔導(dǎo)度表示氣孔的張開程度，對凈光合速率有間接影響，對植物蒸騰速率有直接影響［11］。蒸騰作用對植物的影響存在有利和不利2個方面，在水分供應(yīng)正常的情況下，植物的蒸騰作用越強，對植物的生長越有利［12］。從這方面來看，四年生地栽扦插苗長勢優(yōu)于一年生地栽扦插苗。一年生地栽扦插苗雖然氣孔導(dǎo)度低，但葉片水分利用效率、瞬時羧化速率顯著高于四年生地栽扦插苗，這是懷玉山三葉青對環(huán)境做出的自我保護機制。對一年生和四年生地栽扦插苗的葉綠素?zé)晒鈪?shù)進行比較發(fā)現(xiàn)，光下最小熒光量子產(chǎn)量和光下最大熒光量子產(chǎn)量、葉片進行暗適應(yīng)處理30 min后測定的初始熒光量子產(chǎn)量、最大熒光量子產(chǎn)量、穩(wěn)態(tài)熒光量子產(chǎn)量、PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量相對一年生地栽扦插苗來說，四年生地栽扦插苗有所提升但提升不大，而暗處理30 min后四年生地栽扦插苗PSⅡ有效光化學(xué)量子產(chǎn)量、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率、光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)和非光化學(xué)淬滅系數(shù)等熒光指標(biāo)比一年生地栽扦插苗降低了一些。PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量可以反映葉片的最大光合潛力，常被作為判斷是否發(fā)生光抑制的標(biāo)準(zhǔn)；PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率反映葉片的實際光合性能；光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)反映了光合色素捕獲的光能用于光化學(xué)電子傳遞的份額；而非光化學(xué)淬滅系數(shù)反映光能以熱的形式耗散掉的部分［12］。由此可以得出，一年生地栽扦插苗相對于四年生地栽扦插苗來說生長更好。從葉綠素含量來看，一年生地栽扦插苗的葉綠素含量遠(yuǎn)高于四年生地栽扦插苗，而葉綠素含量越高，光合作用越強，植物更容易吸收光能，更容易進行光合作用，增加有機物的積累。所以一年生地栽扦插苗的凈光合速率也遠(yuǎn)高于四年生地栽扦插苗。葉長和葉寬以及葉形指數(shù)是反映植物形態(tài)特征和生產(chǎn)性能的一個重要指標(biāo)［12］。一年生與四年生地栽扦插苗的葉長、葉寬以及葉形指數(shù)無顯著性差異，表明生長年份對懷玉山三葉青地栽扦插苗葉形指數(shù)影響較小。綜上所述，通過各種數(shù)據(jù)的對比分析，在相同光照大棚種植環(huán)境下，懷玉山三葉青一年生地栽扦插苗光合作用強于四年生地栽扦插苗。究其原因是一年生地栽扦插苗處于營養(yǎng)生長時期，葉綠素含量高，光合效率提高；而四年生地栽扦插苗處于塊根膨大期，葉綠素含量偏低，光合效率下降。