紅花檐木3個實生變異株系表型與光合特性的比較分析

中圖分類號：S687 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-060X（2025）05-0085-06

引用格式：，等.紅花木3個實生變異株系表型與光合特性的比較分析[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2025（5）：85-90.DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2025.005.016

Abstract：ToexploretheecologicaladaptabilityandhorticulturalapplicationsofdiferentvariantsofLoropetalumchinnsevar. rubrum，thisstudycomparedthephenotypesoffowersandleaves，anatomicalstructureofleaves，pigmentcontent，andcloophl fluorescence parametersof'Zaohua1'（Z1），'Shixuan 3'（S3），and'Dahual'（D1）.Theresultsaredescribedas follows.（l）The phenotypesofleavesandflowers variedamong thethreevariants.Specifically，S3adyellowishgreen young leaves，dark green mature leaves，andreamywhitefowers;Z1adpurplishredyoungleaves，brownish-redmatureleaves，androseredfowers;Dl hadthelargestfowersandleavespuplish-redyoungleaves，dark greenmatureleaves，ndlargerose-redfowers.（2）Thestoatal longitudinal diameter and stomatal area of the three variants followed the trend of D1gt;Z1gt;S3 ；thestomatal transverse diameter and stomatal circumference were in the descending order of D1gt;S3gt;Z1 ; the leaf thickness followed the order of D1gt;S3gt;Z1 .（3）The contentofchlorophyllinleavesdidnotvarysignificantlyamongthetreevariants，whileZandDadsignifcantlyhgherontent ofcarotenoidsandanthocyanins than S3.（4）Theoriginalfuorescence，maximumfluorescence，andvariablefluorescencewerethe highestinZ1，moderate inS3，andthelwestinD1.Whentheyarestable，Z1hadthehighestnon-photochemicalquenching，andD1 hadthehighestphotochemicalquenhing.Takentogether，Dshowcasessignificantseasonalchanges，goodomamentalvalue，nd stronglightprotetionabilityeingstableforsolitaryplantingatlandscapenodes;Zasothexcelentlighteergyuilatio capacityandstresesistance，ervingasacanddateforplantinginsunyenviroments;Swithweakligtprotetionabltdor photosynthetic performance should be cultivated in the environment without strong light.

Key words： Loropetalum chinense var.rubrum; seedling variants;phenotypesof flowers and leaves;photosynthetic pigments;chlorophyllfluorescencecharacteristics

紅花木（Loropetalumchinensevar.rubrumYieh），又稱紅桎木，是金縷梅科繼木屬變種植物。作為我國南方地區(qū)園林綠化中常見的彩葉樹種，紅花木憑借其獨特的觀賞價值和突出的環(huán)境適應(yīng)能力，在城市景觀營造和生態(tài)建設(shè)中扮演著重要角色[1]。隨著植物種質(zhì)資源開發(fā)利用的深入，紅花檐木的變異株系選育取得了顯著進展。侯伯鑫等[結(jié)合人工誘導(dǎo)變異和自然變異選擇，選育出‘大葉紅’‘冬艷紫紅’和‘大葉玫紅’等10個紅花木新品種；李炎林等[3-4]選育出紅花木花葉芽變株系，這些變異株系在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和適應(yīng)能力方面表現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性，為彩葉植物新品種選育提供了寶貴的試驗材料。

目前紅花檐木新品種選育主要有芽變選種、實生選種、誘變育種和引種等途徑[5]。新選育的品種在觀賞性上得到了顯著提升，花色更豐富，葉色和株型也更多樣化。同時，新品種的抗逆性研究也取得了進展[6-]。這些研究表明，優(yōu)良品種選育需兼顧觀賞價值和生態(tài)適應(yīng)性，以提高其在不同生態(tài)區(qū)域的推廣應(yīng)用潛力。

植物的表型特征，如葉片的形態(tài)、尺寸和色澤，花朵的結(jié)構(gòu)和顏色等，直接關(guān)聯(lián)植物的觀賞價值與生態(tài)適應(yīng)性，是植物適應(yīng)生境的直觀表現(xiàn)[8-9]。蔡亞有等[1對14個觀賞向日葵品種的物候特征和表型性狀進行了評價，發(fā)現(xiàn)各品種的物候特征具有差異且表型變異較為豐富；蔡鴻宇等[1對南天竹和火焰南天竹的葉色表型和色素含量進行了測定與分析，發(fā)現(xiàn)隨著環(huán)境溫度升高，兩者的葉片顏色會由紅色變成綠色，這為南天竹在園林景觀中的季節(jié)性應(yīng)用提供了指導(dǎo)。光合特性是評估植物生產(chǎn)力和環(huán)境適應(yīng)能力的關(guān)鍵指標(biāo)[12]。陳曉林等[13]比較了不同品種紅花檐木的葉片光合特性，發(fā)現(xiàn)各品種在光能利用效率和環(huán)境適應(yīng)性方面存在顯著差異。本研究比較了紅花木3個實生變異株系的花葉表型、葉片解剖結(jié)構(gòu)、色素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)，探討了不同株系的生態(tài)適應(yīng)性和園林應(yīng)用方式，以期為紅花繼木的園林應(yīng)用提供參考。

1材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)選育的優(yōu)良品種‘花葉繼木1號’自然授粉的實生苗（編號H1），該品種由湖南省林木品種審定委員會審定（審定編號：湘S-SV-LC-060-2010），其新葉為黃綠色間雜紫紅色的斑葉，成熟葉片為墨綠色且含不明顯暗紅色斑點，花為復(fù)色花，花色為玫紅與白色相間。經(jīng)過多年系統(tǒng)觀察和遺傳穩(wěn)定性測試，篩選出3個具有優(yōu)良變異性狀的株系，即‘實選3號'（S3）‘早花1號'（Z1）和‘大花1號’（D1）。

1.2試驗方法

1.2.1形態(tài)學(xué)特性調(diào)查于3—5月調(diào)查紅花木的形態(tài)學(xué)特性，使用游標(biāo)卡尺測量花瓣長、花瓣寬、葉片長、葉片寬和節(jié)間長，每個指標(biāo)重復(fù)測量3次；使用SMZ-161體視顯微鏡觀察花器官形態(tài)結(jié)構(gòu)；采用英國皇家園藝協(xié)會比色卡（RHSCC）測定葉片和花瓣顏色；使用YS3010測色儀（深圳市三恩時科技有限公司）測定幼葉和成熟葉的色相，記錄明度 （L^* ）紅綠色度（ a^* ）和黃藍色度 （b^*） ），重復(fù)3次，取平均值并計算色差（ ΔE ），其中 1.2.2葉片橫切解剖結(jié)構(gòu)觀察參考張藝帆等[14]的方法，用土豆將紅花木葉片夾住，切取葉片薄片，將切片置于滴有1滴蒸餾水的載玻片上，蓋上蓋玻片，置于光學(xué)顯微鏡（目鏡 10× ，物鏡 20×ρ 下觀察并拍照保存。采用ImageJ軟件測量葉片上表皮、下表皮、柵欄組織和海綿組織的厚度，重復(fù)3次。1.2.3葉片氣孔形態(tài)觀察選取紅花繼木成熟葉片，用塑料袋封好帶回實驗室，在干凈載玻片中央滴加1滴蒸餾水，用鑷子撕取葉片下表皮，置于水滴中展平后蓋上蓋玻片。將制備好的臨時裝片置于光學(xué)顯微鏡下觀察并采集清晰的氣孔圖像，用ImageJ軟件測量氣孔橫徑、縱徑、周長和面積，重復(fù)3次。1.2.4葉片光合色素含量測定采用乙醇浸提法測定葉綠素含量[15]。稱取 0.2g 剪碎的紅花木葉片放入離心管中，加入 10mL 95% 乙醇作為提取液，置于 4^°C 冰箱中避光浸泡 24h ，將上清液轉(zhuǎn)移到光徑為 1cm 的比色皿中，用紫外分光光度計分別在665、649和 470nm 波長下測定吸光度，根據(jù)公式（1）～（4）計算葉綠素a（ ∣Chla ）、葉綠素b（Chlb）、總?cè)~綠素[Chl（a+b）] 和類胡蘿卜素（ Car ）含量，每個樣品3次重復(fù)。

Chla=（13.95A₆₆₅-6.88A₆₄₉）×V/（W×1000）

hlb/=（24.95A₆₄₉-7.32A₆₆₅）×V/（W×1000）

Thl（a+b）=Chla+Chlb

式中， A₆₆₅ A₆₄₉ 和 A₄₇₀ 分別表示在波長665、649和 470nm 處的吸光度， V 表示提取液體積， W 表示樣品鮮重。

1.2.5花色素苷含量測定采用 pH 示差法測定花色素苷含量[]。取 0.15g 紅花木葉片置于離心管中，液氮速凍后研磨成細粉，加入 1.5mL0.05% 鹽酸甲醇提取液，于 4^°C 避光浸提 24h ， 8000r/min 轉(zhuǎn)速下離心 20min ；取 0.2mL 上清液與 0.8mL0.4mol/L KCI均勻混合（K溶液， pH 值1.0），取 0.2mL 上清液與 0.8mL1.2mol/L 檸檬酸均勻混合（N溶液，pH 值4.5），用紫外分光光度計測定混合溶液在波長510和 700nm 處的吸光度，重復(fù)3次，根據(jù)公式（5）和（6）計算花色素苷含量（T）。

T=ΔA×M×D×V/（ε×m）

ΔA=（K₅₁₀-K₇₀₀）-（N₅₁₀-N₇₀₀）

式中， ΔA 表示校正吸光度， K₅₁₀ 人 K₇₀₀ A N₅₁₀ 和N₇₀₀ 分別表示2種混合溶液在510和 700nm 處的吸光度， M 表示花色素苷分子量， D 表示稀釋倍數(shù)， V 表示提取液總體積， ε 表示摩爾消光系數(shù)， m 表示樣品鮮重。

1.2.6葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定參考王香菲等[17]的方法測定葉綠素?zé)晒鈪?shù)。自上而下選取紅花繼木植株第3～4片健康功能葉，每株選取3片葉，暗處理

20min ，使用FluorPenFP110手持式葉綠素?zé)晒鈨x測定初始熒光（ ）最大熒光（ F_m ）和可變熒光 （F_v） 計算PSI最大光化學(xué)效率（ F_v/F_m ）、PSI潛在光化學(xué)活性（ F_v/F_o ）、非光化學(xué)淬滅系數(shù)（NPQ）和光化學(xué)淬滅系數(shù) （qP ）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Excel2018進行數(shù)據(jù)整理和繪圖，使用SPSS19進行差異顯著性分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1紅花權(quán)木實生變異株系的花、葉表型分析2.1.1花表型由表1可知，紅花繼木3個實生變異株系的花瓣長寬和節(jié)間長均與母本H1具有顯著差異，且3個實生變異株系的葉片長寬、節(jié)間長和花瓣寬均表現(xiàn)為 D1gt;Z1gt;S3 。由圖1可知，母本H1的花色與3個實生變異株系具有明顯差異。對3個實生變異株系的花瓣進行比色，發(fā)現(xiàn)D1花瓣為偏明亮的玫紅色（RHS63B），花萼為淺粉色，花朵最大；S3花瓣為米白色（RHS157B），花萼為綠色；Z1花瓣為玫紅色（RHS67A），花萼為紫紅色。

2.1.2葉表型由圖2可知，變異株系S3的幼葉為黃綠色，成熟葉為深綠色；Z1幼葉為紫紅色，成熟葉為棕褐色；D1幼葉為紫紅色，成熟葉為墨綠色。由表2可知，S3幼葉與Z1、D1幼葉的色差分別為46.29和42.01，視覺感知差異顯著；Z1幼葉和D1幼葉的色差僅為4.97，差異不明顯。Z1成熟葉與S3、D1成熟葉的色差分別為19.41和12.02，而S3成熟葉與D1成熟葉的色差為7.74，說明Z1與S3、D1的成熟葉葉色差異較大，S3和D1成熟葉葉色的差異相對較小。

2.2紅花權(quán)木實生變異株系的葉片顯微結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果

2.2.1葉片橫切面結(jié)構(gòu)由圖3可知，Z1的葉片上表皮、柵欄組織、海綿組織和下表皮中均有花色素昔分布，D1只在葉片下表皮中有少量花色素昔分布，S3葉片中未發(fā)現(xiàn)花色素昔。由表3可知，3個實生變異株系的柵欄組織、海綿組織和下表皮厚度均存在顯著差異，而上表皮厚度差異不顯著，其中D1的柵欄組織、海綿組織和下表皮厚度均顯著大于S3和Z1。

2.2.2葉片氣孔形態(tài)由表4可知，D1的氣孔橫徑、面積和周長顯著大于S3和Z1，S3與Z1的氣孔縱徑、面積和周長差異不顯著；葉片氣孔縱徑和面積表現(xiàn)為 D1gt;Z1gt;S3 ，氣孔橫徑和周長表現(xiàn)為 D1gt; S3gt;Z1 。

2.3紅花權(quán)木實生變異株系的葉片色素含量分析

由表5可知，3個實生變異株系葉片的葉綠素a 和葉綠素b含量差異不顯著，Z1和D1的類胡蘿卜 素和花色素苷含量顯著高于S3；3個實生變異株系葉 片中總?cè)~綠素與花色素昔的比值表現(xiàn)為 S3gt;D1gt; Z1，這與肉眼觀察到的葉片色相一致。

2.4紅花繼木實生變異株系的葉綠素?zé)晒鈪?shù)分析

由表6可知，3個變異株系的初始熒光和最大熒光具有顯著差異，最大光化學(xué)效率差異不顯著。實生變異株系葉片的初始熒光、最大熒光和可變熒光均表現(xiàn)為 Z1gt;S3gt;D1;Z1 的潛在光化學(xué)活性最?。?.99）且顯著低于其他2個株系。光合電子傳遞無法完全消耗PSI所吸收的光能時，過剩光能會以熱的形式耗散，這是植物重要的光保護機制，這一過程一般由非光化學(xué)淬滅系數(shù)（NPQ）表征[18]由圖4可知，正常光照下，3個實生變異株系均在40s內(nèi)快速上升，之后逐漸下降，160s后趨于穩(wěn)定，NPQ表現(xiàn)為 Z1gt;D1gt;S3 ，表明這3個變異株系的光保護能力從強到弱依次為Z1、D1和S3。光化學(xué)淬滅系數(shù)（ qP ）反映了光適應(yīng)下PSⅡ?qū)⒉东@的光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的效率，是衡量光合電子傳遞活性的重要指標(biāo)[19]。3個株系的 qP 均呈緩慢上升趨勢，其中D1的 qP 高于其他株系，表明其PSI反應(yīng)中心具有更強的光能轉(zhuǎn)化和電子傳遞能力。

3 討論與結(jié)論

紅花木實生變異會改變其表型特征和光合性能，進而影響植株的觀賞價值和生態(tài)適應(yīng)性。本研究發(fā)現(xiàn)紅花木3個實生變異株系（S3、Z1和D1）在花葉表型、葉片顯微結(jié)構(gòu)、葉片色素含量和葉綠素?zé)晒馓匦陨媳憩F(xiàn)出明顯差異。D1的花葉均最大且花朵為玫紅色，幼葉為紫紅色，成熟葉為墨綠色，氣孔面積最大。Z1為玫紅色小花，幼葉呈紫紅色，成熟葉為棕褐色，葉片較為瘦長，氣孔較小。S3為白花綠葉，葉片最小，氣孔面積最小。

光合色素和花色素苷含量直接影響紅花檐木的葉片顏色和光合能力[20]，葉綠素?zé)晒鈪?shù)也能反映植物葉片光合性能的強弱[21-22]。研究表明，植物葉片的花色素昔含量越高，光保護能力越強，越能適應(yīng)強光環(huán)境[23-24]。本研究發(fā)現(xiàn)，Z1的總?cè)~綠素和花色素昔含量均最高，兩者比值最小，光保護能力強，光合性能最好；S3的總?cè)~綠素和花色素昔含量均最低，比值最大，穩(wěn)定后NPQ最小，光保護能力和光能傳遞效率最弱，光合性能一般；D1的色素含量介于兩者之間， qP 最大，光合電子傳遞活性強，光合性能較好。

綜合而言，‘大花1號’（D1）具有玫紅色大花和紫紅色幼葉，季相變化顯著，觀賞性較好且抗強光能力較強，適合作景觀節(jié)點孤植樹種；‘早花1號’（Z1）光合性能最佳，兼具良好的光能利用能力和抗逆性，適宜種植于向陽環(huán)境；‘實選3號’（S3）光保護能力弱，光合性能差，應(yīng)避免強光環(huán)境栽培。

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（責(zé)任編輯：王婷）