留葉數(shù)對藍莓扦插生根及葉綠素熒光參數(shù)的影響

賴瑞云,林建忠,張雪芹,林麗霞,鐘贊華,謝志南

(福建省亞熱帶植物研究所/福建省亞熱帶植物生理生化重點公共實驗室,福建廈門,361006)

藍莓(VacciniumcorymbosumL.)是杜鵑花科(Ericaceae)越桔屬(Vaccinium)漿果類果樹,其果實含有豐富的花青素、黃酮類物質、果膠、維生素、微量元素等營養(yǎng)成分,具有防止腦神經衰老、強心明目及抗癌等功能[1]。近年來隨著人們對藍莓營養(yǎng)保健價值的深入認識,藍莓越來越受到青睞。隨著藍莓產業(yè)的發(fā)展,藍莓苗木需求劇增。扦插繁殖是藍莓繁殖的重要方法。影響植物扦插繁殖生根的因素很多。葉片的主要功能是進行光合作用,可為插穗生根提供糖、蛋白質等物質,從而可促進插穗生根成活[2]。插穗不同留葉量對扦插成活及植株生長有較大影響[3-4]。葉綠素熒光技術是以葉綠素熒光為探針快速、靈敏檢測植物對光能的吸收、傳遞、耗散、分配等光合作用狀態(tài),無損傷研究植物光合生理特性,評價植株光合能力的一種技術[5]。在藍莓扦插繁殖方面,已有的研究主要集中在生長調節(jié)劑與基質條件[6-8]或溫度、光照強度、濕度等外部環(huán)境條件[9-11]對生根的影響,而插穗留葉數(shù)對扦插生根和新植株光合能力的影響未見報道。為了探討藍莓插穗不同留葉數(shù)對扦插生根和新植株光合能力的影響,進而為藍莓扦插繁殖時插穗留葉數(shù)的制定提供依據(jù),在智能化溫室內以“維爾”藍莓留1～6片葉的半木質化插穗進行扦插后,對不同留葉量處理的扦插成活率、根系生長情況、保留葉片光合能力(葉綠素熒光參數(shù))、新梢生長情況進行了比較。

1 材料與方法

1.1 試驗材料試驗于2021年9月在福建省亞熱帶植物研究所智能化快繁溫室進行。苗床溫度為25～30 ℃,基質為珍珠巖+泥炭土(1∶1,體積比)、含水量75%～85%,空氣相對濕度為80.0%～85.0%,光照強度為5 000 lx。供試插穗來自福建省亞熱帶植物研究所藍莓地的4年生“維爾”藍莓植株,選擇生長健壯、無病蟲害、芽飽滿的當年生半木質化枝梢制備插穗,插穗長度約13～16 cm,8～10節(jié)左右,下端斜剪上端平剪,按試驗方案對葉片進行處理,葉片留在上部。

1.2 試驗設計插穗留葉數(shù)設6種處理:處理1為留1片葉;處理2為留2片葉;處理3為留3片葉;處理4為留4片葉;處理5為留5片葉;處理6為留6片葉(見圖1)。各處理每次重復扦插40枝插穗,3次重復。各處理插穗扦插前均用IBA 200 mg·L-1溶液浸穗30 min,扦插后管理條件一致,扦插苗床的環(huán)境條件由智能化系統(tǒng)調控管理。

圖1 “維爾”藍莓插穗不同留葉數(shù)處理

扦插后100 d觀測統(tǒng)計插穗成活率、生根數(shù)、根長、生根量、根粗、新梢數(shù)、新梢長、新梢量和新梢粗。同時,各處理選擇長勢良好且仍保留扦插時葉片的植株3株,測定扦插時保留葉片的葉綠素SPAD值含量和熒光參數(shù)。采用日本生產SPAD502葉綠素儀測定各處理頂部第一片葉片的SPAD值,每個處理3次重復,每片葉片測3次,取平均值。采用德國WALZ公司生產的MINI-PAM型便攜式脈沖調制式葉綠素熒光分析儀測定葉綠素熒光參數(shù)。于晴天時,每處理均選取頂部第一片葉片,于9:00、11:00、13:00、15:00、17:00實時測定PSII有效光化學量子產量(YIELD)、光合電子傳遞速率(ETR)、光化學熒光淬滅系數(shù)(qP)、非光化學熒光淬滅系數(shù)(qN),每處理3次重復,每片的葉數(shù)值均記錄3次。于19:30時運用葉綠素熒光誘導曲線測定程序Light-curve測定葉片光響應曲線,即選用Light-curve測定程序,按SET鍵激活,先打開一個飽和脈沖測量Fo、Fm和Fv/Fm,延遲一段時間后,打開已設定強度的光化光誘導產生熒光,間隔一定時間連續(xù)打開飽和脈沖進行淬滅分析。總測定時間設定3 min,每隔22.5 s測定一次,一個程序共測定完成9個點。

1.3 統(tǒng)計分析采用SPSS 20.0 統(tǒng)計分析軟件進行Duncan方差分析。

2 結果與分析

2.1 插穗留葉數(shù)對扦插成活率和根系生長的影響試驗結果看出,插穗留葉數(shù)對扦插成活率有顯著影響,隨插穗留葉數(shù)的增加,扦插成活率先升高后下降,以處理3的成活率最高,達82.50%。隨插穗留葉數(shù)的增加,根粗也是先增加后下降,處理4的根粗(0.403 3 cm)與處理3(0.379 0 cm)無顯著差異,但顯著大于其他處理。整體上,生根量、生根數(shù)和根長均隨插穗留葉數(shù)的增加而增加,以處理6的效果最佳,處理1的效果最差。綜合成活率和生根情況,處理3(留3片葉)是最適宜的扦插處理(見表1)。

表1 “維爾”藍莓不同留葉數(shù)半木質化插穗的扦插成活率和生根情況

2.2 插穗留葉數(shù)對扦插苗保留葉片SPAD值和新梢生長的影響試驗結果看出,隨插穗留葉數(shù)的增加,扦插苗保留葉片SPAD值、新梢量、新梢數(shù)、新梢長和新梢粗均先上升后下降,以處理3的各項指標最高?？梢?藍莓插穗留3片葉扦插,扦插成活后新梢生長效果最好(見表2)。

表2 “維爾”藍莓不同留葉數(shù)半木質化插穗扦插苗新梢生長情況和保留葉片SPAD值

2.3 插穗留葉數(shù)對扦插苗保留葉片實時葉綠素熒光參數(shù)日變化的影響實時YIELD和ETR的日變化:從圖2可以看出,藍莓葉片YIELD日變化總體呈先下降后上升的變化趨勢,上午9:00時起YIELD慢慢降低,13:00時降至最低,17:00時達到最高。在各個測定時間點,均以處理3的YIELD最高。

注:同一測定時間點不同小寫字母表示不同處理差異顯著(p<0.05),圖2至圖4同。圖2 “維爾”藍莓不同留葉數(shù)半木質化插穗扦插苗保留葉片實時光化學量子產量日變化

由圖3可以看出,各處理ETR日變化均呈先上升后下降的變化趨勢,于13:00時達到峰值。在9:00、13:00和15:00時三個測定時間點,處理3的ETR最高,與其他處理差異顯著;在11:00時,處理4和處理3的ETR無顯著差異,兩者顯著高于其他處理?？傮w上,處理3的ETR處于最高水平。

圖3 “維爾”藍莓不同留葉數(shù)半木質化插穗扦插苗保留葉片實時光合電子傳遞速率日變化

實時qP和qN的日變化:從圖4可以看出,各處理的葉片qP日變化趨勢均為先下降再上升,13:00時降至最低。在每個測定時間點,處理3的qP在各處理中均處于最高水平。

圖4 “維爾”藍莓不同留葉數(shù)半木質化插穗扦插苗保留葉片實時光化學熒光淬滅系數(shù)日變化

由圖5可以看出,各處理的葉片qN日變化趨勢均為先上升后下降,在13:00時最高。與qP相反,處理3的qN在多數(shù)時間點(除17:00外)處于最低水平。

圖5 “維爾”藍莓不同留葉數(shù)半木質化插穗扦插苗保留葉片實時非光化學熒光淬滅系數(shù)日變化

保留葉片光響應曲線:從圖6可以看出,在光照強度增至400 μmol·m-2·s-1之前,各處理的葉片光響應曲線變化趨勢基本一致,均隨光照強度的增強而逐漸上升。光照強度為0～100 μmol·m-2·s-1時,各處理的ETR比較接近;當光照強度達到和超過200 μmol·m-2·s-1時,處理3的ETR明顯高于其他處理。處理1的ETR,在光照強度為400 μmol·m-2·s-1時升至最高,此后隨著光照強度增強而略有下降。處理2的ETR,在光照強度為800～1 000 μmol·m-2·s-1時處于峰值。處理3的ETR,在光照強度為400～1 000 μmol·m-2·s-1時呈緩慢上升,在光照強度為1 000～1 500 μmol·m-2·s-1時處于峰值(17.1 μmol·m-2·s-1)。處理4、處理5和處理6的ETR,在光照強度達2 200 μmol·m-2·s-1前總體均呈上升趨勢;處理4和處理5ETR在光照強度1 000～2 200 μmol·m-2·s-1之間時上升幅度減小,慢慢趨于平穩(wěn)。在光照強度達1 000 μmol·m-2·s-1以前,隨著光照強度的增強,處理3的葉片ETR上升速度明顯快于其他處理。

圖6 “維爾”藍莓不同留葉數(shù)半木質化插穗扦插苗保留葉片光響應曲線

3 討論

在藍莓扦插繁殖時,插穗帶葉與否明顯地影響插穗成活率及根系生長[4]。本研究表明,藍莓插穗的生根量、生根數(shù)和根長均隨留葉數(shù)增多而增加,可見留葉數(shù)多可以促進插穗根系生長。這與油茶插穗留葉量多扦插苗根系生長越旺盛的情況[12]一致。本試驗發(fā)現(xiàn),藍莓插穗留1片葉和留2片葉時扦插成活率及根系生長情況較差;插穗留葉數(shù)較大(留4～6片葉)時扦插成活率及扦插苗保留葉片SPAD值比留3片葉的低,有可能較多的留葉數(shù)時,葉片相互遮擋,反而影響了光合作用。藍莓插穗留3片葉時,扦插成活后,新梢量和新梢數(shù)最多,新梢長最長,新梢粗最大,即新梢生長效果最好。可見,插穗留葉數(shù)并非越大越好。留葉數(shù)過少時起不到相應的促進作用,過多時,蒸騰作用強,增加了水分散失[13],也有可能留葉太多呼吸作用增強,營養(yǎng)消耗大,導致插穗體內水分及營養(yǎng)失衡,反而不利于插穗成活、根系生長和新梢生長。

葉綠素熒光參數(shù)能較好地反映葉片的光合能力,即反映植物對光能的吸收、傳遞、耗散、分配等光合系統(tǒng)“內在性”特點[14-16]。本研究結果表明,藍莓葉片YIELD和qP日變化均呈先下降再升高的變化,ETR和qN日變化則相反,隨著光強及溫度的升高,葉片開始將吸收的光能較多地分配到熱耗散,13:00時光強達到峰值且產生了光抑制。與其他留葉數(shù)相比,藍莓插穗留3片葉的YIELD、ETR、qP值全天保持較高水平,而qN值相反,說明留3片葉有較高的光能轉化效率,適應強光和抵御光抑制破壞的能力較優(yōu),葉片光合能力比更強,能積累更多的同化產物,從而可促進插穗生根成活及扦插苗生長發(fā)育。

從葉片光響應曲線來看,隨著光強的增加,藍莓插穗留葉數(shù)為3的ETR穩(wěn)定高于其他留葉數(shù)處理,當光照強度高于1 500 μmol·m-2·s-1時ETR開始略微下降,可見其光飽和度為1 500 μmol·m-2·s-1,說明其葉片對強光的適應性較好。有研究表明,在同等光強條件下,植物的ETR越高表明植株葉片可以形成的ATP和NADPH等活躍化學能越多,從而能為暗反應進行光合碳同化提供充足能力,可加快有機物的積累和碳同化運轉效率[17]。由此認為,藍莓插穗留葉數(shù)3片時,可以改善葉片的光合性能,較好地促進葉片電子傳遞能力的提高,有助于為光合碳同化提供更多的能量(ATP)和還原力(NADPH),形成更多的光合成產物[18],提高碳水化合物的積累,從而促進藍莓插穗的成活和生長。