梁秋霞 ，黃群策 ，曹剛強(qiáng) ，應(yīng)芳卿 ，黃文

（1.鄭州大學(xué)河南省離子束生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，450052；2.鄭州大學(xué)生物工程系；3.鄭州市蔬菜研究所）

番茄是一種適應(yīng)性較強(qiáng)的作物，但是不同的品種適應(yīng)性有一定的差異，高溫常常是影響其生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素。目前快速發(fā)展起來(lái)的溫室栽培農(nóng)業(yè)也同時(shí)帶來(lái)一些負(fù)面影響，如溫室的溫度、濕度及其病蟲害的傳播，因此急需要選育一些抗病、耐高溫的溫室品種資源為種植者所用。本文所用材料是突變體Mutant-1番茄和對(duì)照河南4號(hào)番茄，該突變體是利用低能離子注入技術(shù)獲得的穩(wěn)定突變體，自交十幾代，性狀穩(wěn)定，檸檬形、粉色果實(shí)，耐貯運(yùn)，可以作為大棚溫室番茄的新種質(zhì)進(jìn)行利用[1]。本文通過(guò)研究二者的光合特性旨在為低能離子注入誘變技術(shù)在番茄新種質(zhì)的創(chuàng)造方面提供一定的理論依據(jù)和參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

河南4號(hào)番茄的穩(wěn)定突變株系Mutant-1番茄的種子（該突變體是由低能離子注入誘變后發(fā)現(xiàn)的穩(wěn)定突變體），由鄭州大學(xué)河南省離子束生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和鄭州市蔬菜研究所番茄育種組共同開發(fā)提供。

1.2 試驗(yàn)方法

①葉綠體色素的定量測(cè)定 參照鄒琦[2]的方法測(cè)定，數(shù)據(jù)的分析采用Excel軟件計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，所有數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)平均值，并采用最小顯著差異法（LSD）進(jìn)行植物樣品差異顯著性檢驗(yàn)。

②光合效應(yīng)的分析 本試驗(yàn)在鄭州市蔬菜研究所試驗(yàn)基地 （鄭州市南郊）的日光溫室內(nèi)進(jìn)行，2008年7月21日穴盤基質(zhì)播種育苗，8月5日5葉1心時(shí)將幼苗移栽定植到溫室中。栽培管理技術(shù)與一般生產(chǎn)試驗(yàn)相同。光合速率的測(cè)定采用 CB-1102便攜式光合蒸騰儀測(cè)定。番茄株高為155 cm左右時(shí)，選取有代表性的長(zhǎng)勢(shì)一致的突變體Mutant-1和對(duì)照河南4號(hào)番茄的植株，在盛花期選擇晴天恒定條件下測(cè)定其功能葉片的凈光合速率和蒸騰速率。每個(gè)材料測(cè)定3株，每個(gè)功能葉片測(cè)定相對(duì)恒定的數(shù)值3個(gè)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[3～5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉綠體色素的定量測(cè)定

葉綠素存在于綠色植物細(xì)胞內(nèi)的葉綠體中，分為葉綠素a和葉綠素b，這兩種色素在高等植物綠葉中的比例通常是3∶1。前人研究發(fā)現(xiàn)，絕大部分的葉綠素a分子和全部的葉綠素b分子有吸收光能的作用，可進(jìn)行光合作用，把吸收的二氧化碳與水合成有機(jī)物，作為植物生長(zhǎng)所需要的能量貯存起來(lái)。本文測(cè)定了不同部位的真葉葉片的葉綠素色素濃度的消光值（表1和圖1），結(jié)果表明，測(cè)定液中突變株系中上部真葉的葉綠素a含量比河南4號(hào)番茄約高0.404 mg/g，葉綠素b含量比河南4號(hào)番茄約高1.127 mg/g,類胡蘿卜素的含量?jī)H比對(duì)照高約0.011 mg/g；中部真葉的葉綠素a含量比河南4號(hào)番茄約低0.697 mg/g，葉綠素b含量比河南4號(hào)番茄約低1.33 mg/g，而類胡蘿卜素的含量比對(duì)照約低0.115 mg/g；下部真葉的葉綠素a含量比河南4號(hào)番茄約高1.453 mg/g，葉綠素b含量比河南4號(hào)番茄約高0.485 mg/g，類胡蘿卜素含量比對(duì)照高約 0.16 mg/g。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，突變體番茄真葉上部和下部葉綠素中測(cè)定色素的平均值比對(duì)照均偏高，但是葉綠素a和葉綠素b二者的比值接近3∶1，這種情況可能與突變體材料本身的特性也有一定的關(guān)系。從總體來(lái)看，類胡蘿卜素的含量變化較小，同時(shí)說(shuō)明類胡蘿卜素分子屬于一種比較穩(wěn)定的色素，不容易被破壞，起到保護(hù)葉綠素的作用，防止強(qiáng)烈的光線照射損傷葉綠素功能。

表1 番茄不同部位真葉色素濃度

2.2 光合速率的測(cè)定

①突變體Mutant-1與對(duì)照河南4號(hào)番茄開花期凈光合速率的比較 番茄植株盛花期選擇植株長(zhǎng)勢(shì)一致的功能葉片，也就是第一花序下的第二片葉在晴天9∶00～11∶00進(jìn)行光合速率的測(cè)定，結(jié)果表明，在番茄開花期，突變體Mutant-1番茄和對(duì)照河南4號(hào)番茄凈光合速率不同。Mutant-1的凈光合速率在此時(shí)間段低于對(duì)照，在9∶30時(shí)Mutant-1番茄和對(duì)照河南4號(hào)番茄凈光合速率均較高，因?yàn)榇嗽囼?yàn)是在日光溫室內(nèi)測(cè)定，早晨?jī)?nèi)部濕度較高，到了9∶30時(shí)，溫室內(nèi)的濕度基本降低到較低的值，這時(shí)番茄植株急需通過(guò)增強(qiáng)光合作用補(bǔ)充體內(nèi)養(yǎng)分，就會(huì)達(dá)到一個(gè)較高水平光合效率。到了10∶30時(shí)陽(yáng)光較強(qiáng)，光合作用反而有所下降，11∶30時(shí)，光合效率繼續(xù)降低可能是為了適應(yīng)強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射（圖2）。

②突變體Mutant-1與對(duì)照河南4號(hào)番茄開花期凈光合速率的日變化 測(cè)定結(jié)果顯示，突變體Mutant-1番茄的凈光合速率明顯低于對(duì)照河南4號(hào)番茄（圖3），8∶30～18∶30 測(cè)定河南 4 號(hào)番茄材料及其突變體Mutant-1番茄的凈光合速率，在8∶30左右和9∶00之前Mutant-1的凈光合速率明顯高于對(duì)照河南4號(hào)番茄，但是在其他時(shí)間，則是低于對(duì)照。8∶30～9∶30，二者的凈光合速率上升最快，是為了體內(nèi)養(yǎng)分的充分供應(yīng)，通過(guò)光合作用排除體內(nèi)的 CO2，吸收 O2。從 9∶30～11∶30 的測(cè)定結(jié)果看，二者的光合效率逐步降低，以適應(yīng)室外強(qiáng)烈陽(yáng)光的照射。11∶30～12∶30，突變體 Mutant-1 番茄凈光合速率升高，且達(dá)到一個(gè)較高的值 16.69 μmol·m-2·s-1，而對(duì)照河南4號(hào)番茄的凈光合速率則下降，但下降的幅度太大；12∶30～13∶30 這段時(shí)間突變體番茄的凈光合速率開始下降，而對(duì)照河南4號(hào)番茄的凈光合速率則急劇上升，13∶30時(shí)達(dá)到一天相對(duì)最高的值 26.23 μmol·m-2·s-1，但是突變體番茄的最高凈光合速率出現(xiàn)在 9∶30，為 20.24 μmol·m-2·s-1。13∶30～15∶30，二者的凈光合速率處于下降趨勢(shì)而且下降的幅度較大，因?yàn)榇穗A段的陽(yáng)光最強(qiáng)烈，日光溫室內(nèi)的大多數(shù)番茄葉片出現(xiàn)萎蔫狀態(tài)，葉片下耷，只有通過(guò)降低光合作用，減少體內(nèi)能量的損耗來(lái)適應(yīng)此環(huán)境。16∶30，二者的凈光合速率都上升到相對(duì)較高的值，突變體Mutant-1和對(duì)照的凈光合速率分別為 5.73 μmol·m-2·s-1和 14.07 μmol·m-2·s-1，之后開始下降。由此表明，河南4號(hào)突變體Mutant-1因其葉片細(xì)小、葉面積小于對(duì)照，決定了其光合效率較低。

圖1 突變體Mutant-1和對(duì)照河南4號(hào)番茄高代材料不同部位真葉的葉綠體色素含量

圖2 河南4號(hào)及其突變體Mutant-1番茄在開花期的凈光合速率（Pn）

③突變體Mutant-1與對(duì)照河南4號(hào)番茄開花期凈蒸騰速率的日變化 由圖4蒸騰速率（E）的測(cè)定值可以看出，河南4號(hào)番茄及其突變體Mutant-1番茄開花期的蒸騰速率（E）的日變化呈現(xiàn)單峰曲線變化。在15∶00時(shí)，Mutant-1番茄的蒸騰速率達(dá)到最大值 9.46 mol·m-2·s-1, 而對(duì)照河南 4 號(hào)番茄在17∶00時(shí)達(dá)到最高值，隨后二者的蒸騰速率均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。結(jié)合圖3來(lái)看，突變體和對(duì)照河南4號(hào)番茄在13∶30之后的凈光合速率均呈下降趨勢(shì)與蒸騰速率降低相關(guān)。

3 小結(jié)與討論

突變體Mutant-1番茄是經(jīng)過(guò)低能離子束注入輻射技術(shù)獲得的遺傳性狀穩(wěn)定的植物材料，隨著突變體世代的增加，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其有回復(fù)變異和出現(xiàn)新的變異類型，其果實(shí)檸檬類型，可以作為培養(yǎng)大棚溫室番茄的新種質(zhì)進(jìn)行利用，非常值得進(jìn)一步深入探索研究其特征特性變異。本文從光合效應(yīng)方面對(duì)Mutant-1及對(duì)照材料進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示突變體株系的上部和下部葉片葉綠素的含量均比對(duì)照高，但是葉綠素a和葉綠素b二者的比值接近3∶1。因?yàn)樵谥参矬w內(nèi)的色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素兩大類，由此推斷可能與突變體材料本身的特性也有一定的關(guān)系；而類胡蘿卜素的含量變化較小，類胡蘿卜素分子在植物體內(nèi)屬于一種比較穩(wěn)定的色素，主要起到保護(hù)葉綠素的作用。

光合效率的測(cè)定結(jié)果顯示，突變體株系與對(duì)照株系相比其凈光合速率普遍比對(duì)照低，但是在一天之中也有凈光合速率最高的點(diǎn)，相對(duì)來(lái)看，在中午以后（試驗(yàn)時(shí)間是13∶00之后）到16∶00左右其光合速率下降較快，這種現(xiàn)象也與植物的生理節(jié)奏適應(yīng)性有關(guān)，即“午休”現(xiàn)象。之后其凈光合速率上升，隨著光照的減弱，又再下降。但是試驗(yàn)中測(cè)得的蒸騰速率呈現(xiàn)先上升再下降的單峰變化趨勢(shì)。突變體番茄的蒸騰速率最高點(diǎn)在15∶00，而對(duì)照為17∶00，說(shuō)明與其植物材料本身的特征特性有一定的關(guān)系。

圖3 河南4號(hào)及其突變體Mutant-1番茄在開花期凈光合速率（Pn）的日變化

圖4 河南4號(hào)(control)及其突變體Mutant-1番茄在開花期蒸騰速率（E）的日變化

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