李玉平， 劉建兵， 郭靜怡

(湖南省林產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心， 湖南 長沙 410007)

馬尾松苗木葉綠素熒光參數(shù)及相對水分虧缺測定

李玉平， 劉建兵， 郭靜怡

(湖南省林產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心， 湖南 長沙 410007)

對廣東信宜、浙江江山、湖南汝城、重慶黔江和湖北大悟等5個種源的馬尾松苗木進行干旱脅迫處理，并測定其葉綠素熒光參數(shù)Fv/Fm值及相對水分虧缺。結(jié)果表明：大部分種源馬尾松苗木葉綠素熒光參數(shù)Fv/Fm值在中度或重度干旱脅迫下低于對照，相對水分虧缺在中度或重度干旱脅迫下高于對照，均表現(xiàn)出積極的抗旱反應。

馬尾松苗木； 葉綠素熒光； 相對水分虧缺

葉綠素熒光和相對水分虧缺是測定苗木生理狀況的重要指標[1]，如測定苗木的休眠[2]、耐寒性[3]和抗旱性[4]等。葉綠素熒光參數(shù)中應用最廣的是Fv/Fm值。在非脅迫的情況下，該參數(shù)變化極小，不受物種和生長條件的影響，在脅迫條件下其變化明顯[5]。其中，F(xiàn)v是可變熒光，代表光系統(tǒng)Ⅱ反應中心完全關閉和完全開放兩種極端狀態(tài)下熒光產(chǎn)量的差別，表達的是光系統(tǒng)原初光化學量子產(chǎn)量或相當于開放的光系統(tǒng)Ⅱ原初光能轉(zhuǎn)換效率，其值為最大熒光Fm和固定熒光Fo之差。相對水分虧缺能夠直接反映脅迫程度下植物葉片水分狀況，F(xiàn)v值的大小通常與水分脅迫的程度呈正相關。作者通過測定干旱脅迫下不同種源馬尾松(PinusmassonianaL.)苗木針葉相對水分虧缺與葉綠素熒光參數(shù)Fv/Fm值的動態(tài)變化，比較馬尾松苗木的耐旱能力，以便為培育高質(zhì)量苗木提供有用的信息。

1 材料與方法

1.1試驗材料

選擇廣東信宜、浙江江山、湖南汝城、重慶黔江和湖北大悟等5個種源的馬尾松種子，于2010年2月在湖南省林業(yè)種苗中心苗圃的沙床播種，4月初將芽苗移植到規(guī)格為13cm×12cm(口徑×高)的黑色營養(yǎng)缽中培育待用。

1.2試驗方法

1.2.1 干旱脅迫 2010年8月8日開始對上述5個種源的1年生容器苗進行周期性干旱脅迫處理，即對照(每3天澆水1次)、中度干旱脅迫(每6天澆水1次)、重度干旱脅迫(每9天澆水1次)。每次澆水時將基質(zhì)澆透。18天為1個周期，循環(huán)3次，共計54天。10月1日結(jié)束試驗。

1.2.2 指標測定 每1個干旱脅迫周期結(jié)束即每隔18天，采集3種干旱脅迫處理的針葉，參照張志良[6]的方法測定針葉相對水分虧缺，最后2個脅迫周期結(jié)束后，參照馮玉龍、李延菊等[7-8]的方法，用便攜式FMS-1/2調(diào)制式葉綠素熒光儀(Hansatech-Instruments Ltd.)測定葉綠素熒光參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1干旱脅迫下馬尾松苗木葉綠素熒光參數(shù)Fv/Fm值的變化

由圖1可以看出：干旱脅迫前期(經(jīng)36天干旱脅迫，圖1A)，除浙江江山種源外，其它4個種源馬尾松苗木的Fv/Fm值隨脅迫程度的加深均呈下降的趨勢。隨著脅迫時間的延長(經(jīng)54天干旱脅迫，圖1B)，除湖北大悟種源外，其它4個種源馬尾松苗木在不同干旱脅迫程度下的Fv/Fm值差異逐漸減小。

Fv/Fm值是一個指示苗木光系統(tǒng)Ⅱ的光化學效率指標。苗木在干旱脅迫下，若Fv/Fm值下降，說明苗木光系統(tǒng)Ⅱ的光化學效率下降。在干旱脅迫前期(圖1A)，中度干旱脅迫下各種源馬尾松苗木光系統(tǒng)Ⅱ的光化學效率與對照相比均有下降，但降幅不一，其降幅依次為廣東信宜>浙江江山>湖北大悟>重慶黔江>湖南汝城；重度干旱脅迫下除浙江江山種源馬尾松苗木光系統(tǒng)Ⅱ的光化學效率與對照比較相差不大外，其它4個種源馬尾松苗木光系統(tǒng)Ⅱ的光化學效率與對照相比均有下降，但降幅不一，其降幅依次為廣東信宜>重慶黔江>湖北大悟>湖南汝城>浙江江山。到干旱脅迫后期(圖1B)，湖北大悟種源馬尾松苗木光系統(tǒng)Ⅱ的光化學效率最低，其它4個種源馬尾松苗木光系統(tǒng)Ⅱ的光化學效率相當。

圖1 干旱脅迫下不同種源馬尾松苗木葉綠素熒光參數(shù)Fv/Fm值Fig.1 Fv/Fm value of Pinus massoniana seedlings from different provenances under drought stress

方差分析結(jié)果(表1)表明，種源、干旱脅迫、脅迫時間及其交互作用對馬尾松苗木葉綠素熒光參數(shù)Fv/Fm都有極顯著影響。多重比較結(jié)果(表2)表明，在0.05顯著水平下，廣東信宜、浙江江山、重慶黔江種源間差異不顯著，其它種源間均存在顯著差異；不同干旱脅迫程度間的差異顯著，且隨脅迫程度的加深馬尾松各種源苗木葉綠素熒光參數(shù)Fv/Fm平均值呈下降趨勢。

表1 干旱脅迫下不同種源馬尾松苗木葉綠素熒光參數(shù)Fv/Fm值方差分析Tab1 AnalysisofvarianceforFv/FmvalueofPinusmassonianaseedlingsfromdifferentprovenancesunderdroughtstress變異來源自由度均方F值p值種源4009629833??0000干旱脅迫2006921451??0000脅迫時間1008526315??0000種源?干旱脅迫800092785??0007種源?脅迫時間400288747??0000干旱脅迫?脅迫時間200268157??0000種源?干旱脅迫?脅迫時間800113447??0001Error1500003 注：“?”即P<005，表示達005顯著水平；“??”即P<001，表示達001顯著水平。下表3同。

表2 干旱脅迫下不同種源馬尾松苗木葉綠素熒光參數(shù)Fv/Fm值多重比較Tab2 MultiplecomparisonforFv/FmvalueofPinusmassonianaseedlingsfromdifferentprovenancesunderdroughtstress種源平均值干旱脅迫程度平均值廣東信宜0659A對照0700A浙江江山0674A中度干旱0659B湖南汝城0723B重度干旱0633C重慶黔江0682A湖北大悟0582C 注：字母相同為005顯著水平下差異不顯著，字母不同為差異顯著。下表4同。

2.2干旱脅迫下馬尾松苗木相對水分虧缺的變化

由圖2可以看出：干旱脅迫對各種源馬尾松苗木針葉相對水分虧缺的影響比較復雜，各個脅迫時期內(nèi)的變化情況差異較大。干旱脅迫前期(經(jīng)18天干旱脅迫，圖2A)，中度干旱脅迫下廣東信宜、浙江江山和湖南汝城3個種源馬尾松苗木的相對水分虧缺明顯高出對照；重慶黔江和湖北大悟2個種源馬尾松苗木的相對水分虧缺與對照相差較小，甚至出現(xiàn)重度干旱脅迫下低于對照的情況。隨著脅迫時間的延長，在干旱脅迫36天(圖2B)和干旱脅迫54天后(圖2C)，除重慶黔江種源外，其它種源的變化情況與干旱脅迫18天相比波動較大，沒有穩(wěn)定的變化規(guī)律。各種源馬尾松針葉的相對水分虧缺隨脅迫時間總體上呈先增加后下降的趨勢，且脅迫最后除浙江江山種源和廣東信宜種源外，其它3個種源在重度干旱下與對照相差不大，說明它們抵抗重度干旱脅迫的能力相當。

圖2 干旱脅迫對不同種源馬尾松苗木針葉相對水分虧缺的影響Fig.2 Relative water deficit of Pinus massoniana seedlings from different provenances under drought stress

續(xù)圖2 干旱脅迫對不同種源馬尾松苗木針葉相對水分虧缺的影響Continued Fig.2 Relative water deficit of Pinus massoniana seedlings from different provenances under drought stress

方差分析結(jié)果(表3)表明，種源和干旱脅迫對馬尾松苗木針葉的相對水分虧缺有顯著影響，脅迫時間及其與種源、干旱脅迫的交互作用對馬尾松苗木針葉的相對水分虧缺有極顯著影響。多重比較結(jié)果(表4)表明，在0.05顯著水平下，浙江江山與湖南汝城種源之間、重慶黔江與湖北大悟種源之間差異均不顯著，其它種源間差異顯著；不同干旱脅迫程度之間差異顯著，且隨脅迫程度的加深馬尾松各種源苗木針葉相對水分虧缺呈升高趨勢；脅迫18天、脅迫54天均與脅迫36天之間差異顯著，且隨脅迫時間的延長馬尾松各種源苗木針葉相對水分虧缺呈先升高后降低趨勢。

表3 干旱脅迫下不同種源馬尾松苗木針葉相對水分虧缺方差分析Tab3 AnalysisofvarianceforneedlerelativewaterdeficitofPinusmassonianaseedlingsfromdifferentprovenancesun?derdroughtstress變異來源自由度均方F值P值種源4557153289?0015干旱脅迫2770614550?0013脅迫時間227587816287??0000種源?干旱脅迫8662523911??0001種源?脅迫時間8852375032??0000干旱脅迫?脅迫時間41064976287??0000種源?干旱脅迫?脅迫時間16382482258??0008Error9016938

表4 干旱脅迫下不同種源馬尾松苗木針葉相對水分虧缺多重比較Tab4 MultiplecomparisonforneedlerelativewaterdeficitofPinusmassonianaseedlingsfromdifferentprovenancesun?derdroughtstress種源平均值(%)干旱脅迫程度平均值(%)脅迫時間(天)平均值(%)廣東信宜2225A對照2086A脅迫182091A浙江江山2110B中度干旱2250B脅迫362513B湖南汝城2061B重度干旱2345C脅迫542078A重慶黔江2354C湖北大悟2386C

3 結(jié)論與討論

(1) 在干旱脅迫前期，各種源馬尾松苗木的Fv/Fm值明顯低于對照，并且隨著脅迫程度的加劇，F(xiàn)v/Fm值呈下降的趨勢。這與當前很多學者[9-14]的研究結(jié)論一致。這些學者認為Fv/Fm值的下降說明干旱脅迫使植物光系統(tǒng)Ⅱ原初光能轉(zhuǎn)換效率下降，潛在的活性中心受損，從而抑制了植物光合作用的原初反應。到脅迫后期，隨著干旱脅迫程度的加深，各種源馬尾松苗木Fv/Fm值與對照之間的差異逐漸減小。這與何軍等[15]對牛心樸子葉綠素熒光Fv/Fm值在干旱脅迫初期下降，隨脅迫時間延長又開始恢復的結(jié)果論相似。何軍等[15]認為牛心樸子具有較強的適應干旱的能力。從本文的結(jié)果來看，各種源馬尾松苗木Fv/Fm值在脅迫后期得到恢復，可能與馬尾松苗木自身具有耐旱的生理特性有關，具體原因有待進一步考證。

(2) 通常相對水分虧缺與干旱脅迫程度存在正相關，如廖聲熙等[16]對印楝、張衛(wèi)華等[17]對相思、汪貴斌等[18]對落羽杉及鮑思偉[19]對蠶豆的研究都表明，隨著水分脅迫程度的加深，植物葉片的相對水分虧缺呈增大趨勢。本文中脅迫后期大部分種源馬尾松苗木針葉相對水分虧缺在重度干旱脅迫下的絕對數(shù)值基本相同，與對照之間也相差不大，說明它們抵抗重度干旱脅迫的能力相當。謝寅峰[20]曾對我國南方7個造林樹種幼苗抗旱能力進行比較得出，馬尾松苗木的抗旱能力最高。而本研究中發(fā)現(xiàn)脅迫后期，大部分種源馬尾松苗木針葉相對水分虧缺在重度干旱脅迫下與對照相差不大。這可能與馬尾松樹種本身具有抗旱的特性有關，也進一步驗證了前人的研究結(jié)論。

[1] Hawkins CDB and Binder WD. State of the art seedling stock quality based on seedling physiology[J]. Seedling Symposium, 1990, 10:91-122.

[2] Hawkins CDB and Liser GR. In vitro chlorophyll fluorescence as a possible indicator of the dormancy state in Douglas-fir seedlings[J]. Can.J.For.Res, 1985, 15: 607-612.

[3] Binder WD and Fielder P. Chlorophyll fluorescence as an indicator of frost hardiness in white spruce seedlings from different latitudes[J]. New forests, 1996, 11: 233-253.

[4] Schreiber U, Bilger W and Neubauer C. Chlorophyll fluorescene as a non-destructive indicator for rapid assessment of in vivo photosynthesis[J]. Ecol. Study, 1994, 100: 49-70.

[5] 張守仁. 葉綠素熒光動力學參數(shù)的意義及討論[J]. 植物學通報, 1999, 16(4): 444-448.

[6] 張志良, 瞿偉菁. 植物生理學實驗指導[M].(第三版)，北京: 高等教育出版社, 2003.

[7] 馮玉龍，馮志立，曹坤芳.砂仁葉片光破壞的防御[J]．植物生理與分子生物學學報，2001，27(6)：483-488．

[8]李延菊，李憲利，高東升，等．扁桃葉綠素熒光特性的研究[J]．落葉果樹，2006(3)：1-4．

[9] 張永強, 毛學森, 孫宏勇.干旱脅迫對冬小麥葉綠素熒光的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報, 2002, 10(4): 13-15.

[10] 史勝青, 袁玉欣, 張金香，等.不同水分脅迫方式對核桃苗葉綠素熒光動力學特性的影響[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學學報, 2003,26(2): 20-24.

[11] 蒲光蘭, 周蘭英, 胡學華，等.干旱脅迫對金太陽杏葉綠素熒光動力學參數(shù)的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2005,23(3): 44-48.

[12] 胡學華, 蒲光蘭, 肖千文，等.水分脅迫下李樹葉綠素熒光動力學特性研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報, 2007,15(1): 75-77.

[13] 趙麗英, 鄧西平, 山侖.不同水分處理下冬小麥旗葉葉綠素熒光參數(shù)的變化研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報, 2007,15(1): 63-66.

[14] 陳小鳳, 李楊瑞, 葉燕萍，等.利用葉綠素熒光參數(shù)和凈光合速率評價引進禾本科牧草的抗旱性[J]. 草業(yè)科學, 2007,24(5): 53-58.

[15] 何軍, 許興, 李樹華，等.水分脅迫對牛心樸子葉片光合色素及葉綠素熒光的影響[J]. 西北植物學報, 2004, 24(9): 1594-1598.

[16] 廖聲熙, 楊玲, 鄭益興，等.印楝4個種源抗旱能力的比較[J]. 福建林學院學報, 2005,25(3): 279-283.

[17] 張衛(wèi)華, 張方秋, 張守攻，等. 3種相思幼苗抗旱性研究[J].林業(yè)科學研究, 2005, 18(6): 695-700.

[18] 汪貴斌, 曹福亮.鹽脅迫對落羽杉生理及生長的影響[J]. 南京林業(yè)大學學報：自然科學版, 2003,27(3): 11-14.

[19] 鮑思偉.水分脅迫對蠶豆葉片水分狀況的影響[J]. 天津師范大學學報, 2001,21(3): 67-70.

[20] 謝寅峰, 沈惠娟, 羅愛珍，等.南方7個造林樹種幼苗抗旱生理指標的比較[J]. 南京林業(yè)大學學報：自然科學版, 1999,23(4): 13-16.

(文字編校：唐效蓉)

DeterminationofChlorophyllfluorescenceparametersandrelativewaterdeficitintheseedlingsofPinusmassoniana

LI Yuping， LIU Jianbing， GUO Jingyi

(Center of Hunan Forestry Administration for Forestry Products Quality Testing and Inspection, Changsha 410007, China)

The chlorophyll fluorescence parameter (Fv/Fm) and relative water deficit ofPinusmassonianaseedling from five provenances (Guangdong Xinyi, Zhejiang Jiangshan, Hunan Rucheng, Chongqing Qianjiang and Hubei Dawu) were determinated under drought stress. The results showed that under moderate and severe drought, the chlorophyll fluorescence parameter(Fv/Fm) were lower than that of CK, and the relative water deficit were higher than that of CK.Pinusmassonianaseedlings from different provenances showed positive response to drought resistance.

seedlings ofPinusmassoniana; chlorophyll fluorescence; relative water deficit

2014-08-16

國家自然科學基金資助項目(30571485)。

李玉平(1971-)，男，湖南省會同縣人，碩士，工程師，主要從事林木種苗工作。

S 791.248

A

1003 — 5710(2014)06 — 0001 — 05

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 06. 001