姜玉萍 丁小濤 張兆輝 楊曉峰

摘要：在溫室條件下，研究了根部淹水3d及淹水恢復(fù)3d后對黃瓜、絲瓜、苦瓜、黑籽南瓜葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響。結(jié)果表明，淹水對黃瓜、黑籽南瓜造成的脅迫最大，其光適應(yīng)下初始熒光(FO)、光適應(yīng)下最大熒光(Fm)、表觀光合電子傳遞速率(ETR)、實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量(Yeild)、光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)顯著降低，非光化學(xué)猝滅系數(shù)(qN)極顯著升高；絲瓜表現(xiàn)為最耐淹水，苦瓜次之；淹水恢復(fù)3d后，黃瓜、黑籽南瓜的光系統(tǒng)Ⅱ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)和其對照出現(xiàn)顯著性差異，說明淹水對其光抑制的表現(xiàn)可能在恢復(fù)時(shí)才顯現(xiàn)出來；試驗(yàn)中黃瓜恢復(fù)最慢，而黑籽南瓜恢復(fù)相對較快；淹水對黑籽南瓜脅迫較重可能和其處理時(shí)葉片數(shù)量較多有關(guān)。

關(guān)鍵詞：淹水：葫蘆科作物：葉綠素?zé)晒?/p>

淹水是水分脅迫的一種重要表現(xiàn)方式，對植物形態(tài)、生理和代謝等都會(huì)產(chǎn)生影響。淹水一般會(huì)抑制根系生長、吸收和運(yùn)輸?shù)然顒?dòng)，使整株植物生長量降低，地上部分生長受到抑制，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致果實(shí)脫落。葉綠素?zé)晒馀c光合作用中各個(gè)反應(yīng)過程緊密相關(guān)，任何逆境對光合作用各過程產(chǎn)生的影響都可通過體內(nèi)葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)變化反映出來。因此，可以利用葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)方法快速、靈敏、無損傷地研究和探測各種逆境對植物光合生理的影響。本試驗(yàn)擬以不同耐淹水的葫蘆科作物為材料。通過測量根部淹水及淹水恢復(fù)后的葉綠素?zé)晒馇闆r，進(jìn)而分析鑒定不同葫蘆科作物的耐淹水情況。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料與處理

試驗(yàn)在上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院莊行試驗(yàn)基地五連棟溫室內(nèi)進(jìn)行。所用黃瓜材料為春秋王，絲瓜為早熟香絲瓜，苦瓜為翠綠苦瓜，黑籽南瓜為云南黑籽南瓜。將上述瓜類同時(shí)浸種催芽后，播于50孔穴盤中，待第1片真葉展開后移栽至20cm×20cm塑料花盆中，育苗及移栽基質(zhì)均為田園營養(yǎng)土，以自來水和營養(yǎng)液交替澆苗，苗齡35d后(此時(shí)黃瓜7片真葉，絲瓜8片真葉，苦瓜7片真葉，黑籽南瓜9～10片真葉展開)進(jìn)行根部淹水，淹水以剛好過表1cm為標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)處理6株，共8個(gè)處理(4個(gè)淹水處理。4個(gè)對照)，重復(fù)3次。各處理瓜苗淹水3d開始進(jìn)行恢復(fù)，(試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)黃瓜淹水4d或超過4d，很多植株莖部開始腐爛。不利于研究其恢復(fù)情況和其他葫蘆科作物的比較，所以本試驗(yàn)選擇淹水3d后即轉(zhuǎn)入正常條件開始恢復(fù)生長)即不再進(jìn)行淹水處理，放到正常環(huán)境中。

1.2試驗(yàn)方法

用PAM-2100便攜式脈沖調(diào)制式葉綠素?zé)晒鈨x(Walz，德國產(chǎn))測定初始熒光(FO)、最大熒光(Fm)、光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)的最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)，并計(jì)算PsⅡ潛在活性(Fv/FO)，測定前葉片充分暗適應(yīng)30min；同時(shí)測定光下熒光參數(shù)：光下最小熒光(FO)、光下最大熒光(Fm)、表觀光合電子傳遞速率(ETR)、實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量(Yield)、光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)和非光化學(xué)猝滅系數(shù)(qN)。以上測定均在淹水3d后和淹水恢復(fù)3d后進(jìn)行，選取植株中部展開葉，所有指標(biāo)重復(fù)測定5次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示。

2結(jié)果與分析

2.1淹水3d后不同葫蘆科作物熒光參數(shù)的變化

從圖1可以看出，淹水處理并沒有明顯改變4種作物PSⅡ的Fv/Fm，各處理之間差異不顯著；Fv/FO常用于度量PSⅡ的潛在活性，筆者發(fā)現(xiàn)根部淹水3d后。各處理的Fv/FO也沒有發(fā)生明顯的變化。FO表示光下最小熒光，是光適應(yīng)狀態(tài)下全部PSⅡ中心都開放時(shí)的熒光強(qiáng)度，淹水3d后，黃瓜、黑籽

南瓜的FO顯著降低，絲瓜略有升高，而苦瓜基本無變化。Fm表示光下最大熒光，在光適應(yīng)狀態(tài)下全部PsⅡ中心都關(guān)閉時(shí)的熒光強(qiáng)度，處理后黃瓜、黑籽南瓜的Fm降低更為明顯，苦瓜略有降低。絲瓜變化差異不顯著；ETR表示表觀光合電子傳遞速率，各處理均有不同程度降低，黃瓜、黑籽南瓜降低非常明顯，而絲瓜、苦瓜略有降低。Yeild表示實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量，它反映PSⅡ反應(yīng)中心在部分關(guān)閉情況下的實(shí)際原初光能捕獲效率。Yeild的變化情況和ETR相似，淹水的降低幅度為黑籽南瓜>黃瓜>苦瓜>絲瓜。光化學(xué)猝滅系數(shù)qP，反映的是PSⅡ天線色素吸收的光能用于光化學(xué)電子傳遞的份額，要保持高的光化學(xué)猝滅系數(shù)，就要使PSⅡ反應(yīng)中心處于“開放”狀態(tài)，所以光化學(xué)猝滅系數(shù)又在一定程度上反映了PSⅡ反應(yīng)中心的開放程度，即光合活性的高低。淹水3d，4種作物的qP都有所降低，黑籽南瓜、黃瓜為顯著降低，絲瓜、苦瓜降低不顯著。非光化學(xué)猝滅系數(shù)qN反映的是PSⅡ天線色素吸收的光能不能用于光合電子傳遞而以熱的形式耗散掉的光能部分，反映了植物的光保護(hù)能力，淹水使黃瓜、黑籽南瓜的qN極顯著增加，苦瓜顯著增加，絲瓜增加不顯著。

2.2淹水恢復(fù)3d后不同葫蘆科作物熒光參數(shù)的變化

圖2顯示：淹水恢復(fù)3d后，各處理的Fv/Fm略有降低，黃瓜、黑籽南瓜恢復(fù)后和對照比較差異顯

著，絲瓜、苦瓜變化不顯著。Fv/FO在恢復(fù)后各處理也都略有降低，但是和對照差異不顯著。FO在恢復(fù)后各處理均略有升高。但和其各自對照差異不明顯；各處理的Fm只有黃瓜在恢復(fù)后降低差異顯著，其他處理差異不顯著。淹水恢復(fù)3d后，黃瓜、黑籽南瓜的ETR和Yeild較其對照的差異明顯減小，黃瓜表現(xiàn)為極顯著降低。絲瓜、苦瓜、黑籽南瓜為顯著降低。4種作物恢復(fù)3d后和各自對照比較，并沒有使其qP有所增高，反而與對照差異更為明顯，黃瓜仍表現(xiàn)為極顯著降低。絲瓜、苦瓜、黑籽南瓜為顯著降低。qN在恢復(fù)后表現(xiàn)為和對照差異有所減小，除黃瓜表現(xiàn)為顯著升高外，其他處理差異不顯著。

3討論與結(jié)論

葉綠素?zé)晒馐翘綔y和分析植物光合功能的重要手段，為研究光系統(tǒng)及其電子傳遞過程提供了豐富的信息，同時(shí)，葉綠素?zé)晒庖步?jīng)常被用于評價(jià)環(huán)境脅迫對植物生長的影響。Fv/Fm被認(rèn)為是反映光抑制程度的可靠指標(biāo)，4種作物根部淹水3d，并沒有發(fā)現(xiàn)各處理有明顯的變化。同時(shí)PSⅡ的潛在活性Fv/F0也沒有明顯變化，說明淹水3d并沒有導(dǎo)致葫蘆科幾種作物發(fā)生明顯的光抑制。淹水處理使黃瓜和黑籽南瓜的FO、Fm、ETR、Yeild、qP都顯著降低，并且黑籽南瓜降低更為明顯。說明淹水對黃瓜和黑籽南瓜都造成了嚴(yán)重的脅迫。其中黑籽南瓜遭受脅迫更為嚴(yán)重，這和筆者觀察到的黃瓜和黑籽南瓜淹水后葉片在晴天明顯萎蔫相一致，黑籽南瓜生長較快，試驗(yàn)時(shí)已經(jīng)有9～10片真葉展開(黃瓜7片真葉，絲瓜8片真葉。苦瓜7片真葉)，并且葉片相對較大，淹水處理3d均為晴天，強(qiáng)烈的蒸騰與淹水時(shí)有限的根系吸水，可能導(dǎo)致黑籽南瓜遭受到更為嚴(yán)重的脅迫。同時(shí)，淹水使黃瓜和黑籽南瓜的qN極顯著增大，說明其需要以熱的形式耗散掉PSⅡ反應(yīng)中心吸收的過量光能，以保護(hù)其光合機(jī)構(gòu)，也說明淹水使黃瓜和黑籽南瓜用于光合作用的能量減少。絲瓜、苦瓜的ETR、Yeild、qP也有所降低，并且以絲瓜降低最少，絲瓜的qN在淹水后基本不變，而苦瓜有所升高，說明試驗(yàn)中絲瓜抗淹水能力最強(qiáng)，其次為苦瓜。張雪芹等研究淹水對番木瓜的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，淹水使ETR、Yeild、qP值顯著降低，qN值則明顯升高，并且隨淹水時(shí)間越長，對植物傷害越嚴(yán)重。

植物對環(huán)境脅迫的適應(yīng)能力，更主要應(yīng)該從其脅迫后的恢復(fù)情況來看。淹水恢復(fù)3d后，黃瓜、黑籽南瓜的Fv/Fm和其對照出現(xiàn)了顯著性差異，說明這時(shí)候其光合系統(tǒng)才表現(xiàn)出光抑制；恢復(fù)3d，黃瓜、黑籽南瓜的FO、Fm、ETR、Yeild、qP和其對照的差異明顯減小，其中黑籽南瓜和對照差異減少最多，說明2種作物葉片系統(tǒng)得到了一定的恢復(fù)，并且以黑籽南瓜恢復(fù)效果較好?；謴?fù)后只有黃瓜的qN和對照相比差異顯著，其他作物差異均不顯著，這也說明淹水對黃瓜傷害最為嚴(yán)重。其恢復(fù)最慢。試驗(yàn)中淹水3d測量時(shí)為晴天，恢復(fù)時(shí)測量為陰到多云天氣，這可能是一些數(shù)據(jù)(如ETR、qN)差異較大的原因。

有研究表明，淹水主要造成植物根部缺氧，低氧脅迫下植物葉片蛋白質(zhì)、葉綠素、類胡蘿卜素含量等降低，進(jìn)而對植物光合等系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。近來，也有人通過試劑外施提高植物抗淹水能力。關(guān)于淹水對植物造成的傷害和傷害機(jī)理，以及如何尋找到更好的緩解淹水的措施，需要今后更加深入的研究。通過本試驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)，葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)可以較快的鑒定淹水對葫蘆科幾種作物的傷害及傷害程度，并可以通過測量恢復(fù)情況，確定植物的耐淹性。