粉玉草莓與淡雪和雪兔草莓光合特性的比較

趙博，柳愛(ài)春，肖文斐，余紅

(杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310024)

草莓(FragariaananassaDuchesne) 屬于薔薇科(Rosaceae) 薔薇亞科(Rosoideae) 草莓屬(Fragaria) 多年生草本植物。草莓是果品中上市最早、周期最短的水果，素有“水果之王”和“水果皇后”的美稱[1]。粉玉1號(hào)、粉玉2號(hào)是杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的粉果草莓新品種。粉玉1號(hào)和粉玉2號(hào)都是以早熟、大果、品質(zhì)優(yōu)異、抗白粉病的草莓品種香野為母本，抗炭疽病、抗灰霉病較強(qiáng)、果實(shí)白色的育種材料2012-W-02為父本,雜交選育而成。粉玉1號(hào)屬早熟品種，葉片黃綠色，連續(xù)開(kāi)花能力強(qiáng)，不斷果，果實(shí)風(fēng)味佳、口感好。粉玉2號(hào)長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，葉片深綠色，果實(shí)品質(zhì)好且硬度高。粉玉系列草莓新品種綜合性狀優(yōu)良，具有廣闊的發(fā)展前景。

光合作用是植物最重要的生理功能，是植物合成有機(jī)物質(zhì)、獲得能量的根本源泉[2]。葉片光合產(chǎn)物的形成由光合能力決定，并在不同品種間存在差異[3]。本試驗(yàn)以杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院培育的草莓新品種粉玉1號(hào)和粉玉2號(hào)以及栽培草莓淡雪和雪兔為對(duì)照，分析粉玉系列草莓葉片的光合指標(biāo)、葉綠素含量等生理指標(biāo)，以期為粉玉系列草莓的光合生理研究提供理論依據(jù)，探討粉玉系列草莓新品種的優(yōu)勢(shì)，對(duì)科學(xué)栽培管理、提高產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院的基地進(jìn)行，供試材料為粉玉1號(hào)、粉玉2號(hào)、淡雪和雪兔4個(gè)草莓品種。每個(gè)品種定植30株，株距30 cm，行距40 cm，常規(guī)田間管理，選取葉位、葉齡一致的葉片進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定，3次重復(fù)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 光合參數(shù)的測(cè)定

在結(jié)果期,每個(gè)品種選取長(zhǎng)勢(shì)一致、無(wú)病蟲(chóng)害的草莓3株,于晴朗9：00 用Li-6 400 光合儀對(duì)功能葉進(jìn)行光合參數(shù)指標(biāo)測(cè)定。測(cè)定時(shí)光合有效輻射(PAR)采用儀器自控系統(tǒng)控制。在溫度25±1 ℃、相對(duì)濕度 50% 的條件下，光強(qiáng)從 0～1 200 μmol·m-2·s-1分15個(gè)梯度(1 200、1 000、800、600、400、300、200、150、100、60、50、30、20、10、0)進(jìn)行光合(Pn-PAR) 響應(yīng)曲線測(cè)定。每一光強(qiáng)下適應(yīng) 2 min 后記錄數(shù)值。

1.2.2 光合色素含量的測(cè)定

采用95%乙醇浸提法測(cè)定[4]。稱取新鮮草莓幼葉約0.2 g，擦凈組織表面污物，剪碎(去掉中脈)，研磨成勻漿、過(guò)濾，隨即浸入盛有95%乙醇的10 mL具塞試管中，葉片發(fā)白后，將葉綠素提取液倒入光徑1 cm的比色皿中，以95%乙醇為空白，分別用紫外分光光度計(jì)在665、649、470 nm 波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度值，計(jì)算葉綠素a、葉綠素b以及類胡蘿卜素的濃度。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

采用植物光合作用對(duì)光響應(yīng)的直角雙曲線修正模型[5]，采用 Excel 2010、SPSS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及圖表制作。計(jì)算得到暗呼吸速率(Rd)、最大凈光合速率(Pnmax)、光飽和點(diǎn)(LSP)和光補(bǔ)償點(diǎn)(LCP)。實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)均為3個(gè)重復(fù)，對(duì)結(jié)果存在的差異進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 4個(gè)草莓品種光響應(yīng)曲線及光合參數(shù)比較

光響應(yīng)曲線描述的是光強(qiáng)與植物凈光合速率間的關(guān)系，通過(guò)光響應(yīng)曲線可以求出各種光合生理參數(shù)，從而比較不同草莓品種之間光合作用能力的大小。對(duì)其光響應(yīng)曲線進(jìn)行擬合發(fā)現(xiàn)，4個(gè)草莓品種光補(bǔ)償點(diǎn)為6.6～13.6 μmol·m-2·s-1，光飽和點(diǎn)為 525～1 006 μmol·m-2·s-1，最大光合速率為3.1～14.1 μmol·m-2·s-1，暗呼吸速率為0.4～1.1 μmol·m-2·s-1(圖1和表1)。粉玉1號(hào)草莓的光補(bǔ)償點(diǎn)、暗呼吸速率、光飽和點(diǎn)、最大凈光合速率分別為6.6、0.4、902、12.4 μmol·m-2·s-1，粉玉2號(hào)草莓的光補(bǔ)償點(diǎn)、暗呼吸速率、光飽和點(diǎn)、最大凈光合速率分別為13.6、0.8、1 006、14.1 μmol·m-2·s-1，淡雪草莓的光補(bǔ)償點(diǎn)、暗呼吸速率、光飽和點(diǎn)、最大凈光合速率分別為11.8、0.9、555、3.1 μmol·m-2·s-1，雪兔草莓的光補(bǔ)償點(diǎn)、暗呼吸速率、光飽和點(diǎn)、最大凈光合速率分別為13.0、1.1、525.0、4.3 μmol·m-2·s-1。結(jié)果表明粉玉系列草莓新品種的光飽和點(diǎn)、最大凈光合速率均高于日系品種淡雪、雪兔，其中粉玉1號(hào)的暗呼吸速率在4個(gè)草莓品種中最小,粉玉2號(hào)光飽和點(diǎn)、最大凈光合速率在4個(gè)草莓品種中數(shù)值最大，表明粉玉2號(hào)對(duì)太陽(yáng)光的利用能力較強(qiáng)，光合生產(chǎn)力強(qiáng)，這也與粉玉2號(hào)植株生長(zhǎng)旺盛的表型一致。

圖1 草莓粉玉1號(hào)、粉玉2號(hào)、淡雪和雪兔的Pn-PAR響應(yīng)曲線

表1 草莓粉玉1號(hào)、粉玉2號(hào)、淡雪和雪兔的光飽和點(diǎn)、光補(bǔ)償點(diǎn)暗呼吸速率和最大凈光合速率

2.2 4個(gè)草莓品種光合色素含量的比較

光合色素含量的高低是反映植物光合能力的重要指標(biāo)之一[6]。由表2可知，粉玉1號(hào)和粉玉2號(hào)草莓葉片的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量均顯著高于日系白草莓品種淡雪和雪兔，其中粉玉2號(hào)的葉綠素含量在4個(gè)品種中最高，總含量在1.70 mg·g-1。結(jié)果表明，粉玉系列草莓光合作用較強(qiáng)，能夠生產(chǎn)更多的光合產(chǎn)物。

表2 草莓粉玉1號(hào)、粉玉2號(hào)、淡雪和雪兔的光合色素含量

3 討論

光合作用是植物最基本的生命活動(dòng)，是植物合成有機(jī)物質(zhì)、獲得能量的根本源泉[7-8]。LSP、LCP分別代表植物可利用的光合有效輻射的上限與下限，體現(xiàn)植物對(duì)強(qiáng)光和弱光的利用能力和對(duì)光照條件的要求[9-11]，LCP、LSP 較高的植物對(duì)光環(huán)境的適應(yīng)性相對(duì)較強(qiáng)。本研究中粉玉1號(hào)和粉玉2號(hào)的LSP均高于淡雪和雪兔，表明粉玉系列草莓能更好的適應(yīng)強(qiáng)光環(huán)境；粉玉1號(hào)的LCP顯著低于其他3個(gè)草莓品種，表明粉玉1號(hào)葉片利用弱光的能力較差。Rd反映植物消耗有機(jī)物的能力[8]，在本研究中粉玉1號(hào)草莓的Rd明顯低于其他3個(gè)品種(表1)，表明粉玉1號(hào)的呼吸消耗較少，從而能夠積累更多的光合產(chǎn)物。

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素,也是影響著光合作用的直接因素，從而影響產(chǎn)量[12-13]。葉綠素a是參與光合作用的主要色素，葉綠素b和類胡蘿卜素是輔助色素[2]。在本研究中，粉玉1號(hào)和粉玉2號(hào)草莓葉片的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量均顯著高于日系白草莓品種淡雪和雪兔(表2)，反映出粉玉系列草莓的光合能力較強(qiáng)。

綜上，粉玉1號(hào)草莓的暗呼吸速率在4個(gè)草莓品種中最小,光飽和點(diǎn)、最大凈光合速率及總?cè)~綠素含量均高于日系品種淡雪和雪兔。產(chǎn)生的光合產(chǎn)物多，消耗的光合產(chǎn)物少，從而積累的光合產(chǎn)物較多，這使得粉玉1號(hào)果實(shí)比較香甜。粉玉2號(hào)草莓光飽和點(diǎn)、最大凈光合速率及總?cè)~綠素含量在4個(gè)草莓品種中最大，產(chǎn)生的光合產(chǎn)物最多，使得粉玉2號(hào)草莓長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、果實(shí)較大，在生長(zhǎng)過(guò)程中有更強(qiáng)的活力。