張紅娜，蘇鉆賢，陳厚彬

（1.農(nóng)業(yè)部熱帶果樹(shù)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所，廣東 湛江 524091；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東 廣州 510642）

荔枝成花期誘導(dǎo)性低溫對(duì)其葉片光合特性的影響

張紅娜1，2，蘇鉆賢2，陳厚彬2

（1.農(nóng)業(yè)部熱帶果樹(shù)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所，廣東 湛江 524091；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東 廣州 510642）

以盆栽荔枝苗為試驗(yàn)材料，研究荔枝成花期誘導(dǎo)性低溫對(duì)其葉片光合特性和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響。結(jié)果表明，在低溫處理下，糯米糍和妃子笑兩種荔枝葉片的Pn、Tr和Gs隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，而Ci則呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明低溫處理下荔枝光合效率的下降可能來(lái)源于非氣孔因素抑制。低溫處理后糯米糍品種的Fo有所增加，F(xiàn)m和Fv變化不大，F(xiàn)v/Fm稍有下降；而妃子笑品種的Fo和Fv/Fm無(wú)明顯變化，F(xiàn)m和Fv呈下降趨勢(shì)。兩種荔枝的ФPSⅡ均呈下降趨勢(shì)，品種間差異不顯著。說(shuō)明低溫對(duì)兩個(gè)荔枝品種的光化學(xué)效率都有一定的影響，是造成其葉片光合速率下降的主要原因。

荔枝；低溫；光合特性；葉綠素?zé)晒?；成花誘導(dǎo)

荔枝（Litchi chinensis Sonn.）是我國(guó)熱帶亞熱帶地區(qū)廣泛栽培的特產(chǎn)果樹(shù)，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。溫度是影響荔枝營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的主要因素之一，0℃以下時(shí)荔枝秋梢出現(xiàn)凍害，0～4℃時(shí)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)基本停止，8～10℃時(shí)生長(zhǎng)開(kāi)始恢復(fù)，10～12℃時(shí)生長(zhǎng)緩慢，13～18℃時(shí)生長(zhǎng)增快，21℃以上生長(zhǎng)良好［1］。冬季低溫與荔枝花芽分化密切相關(guān)，一般認(rèn)為10～15℃低溫有利于誘導(dǎo)荔枝成花，而20℃是一些荔枝品種成花的邊緣溫度［2-4］。孫谷疇［5］指出，荔枝葉片光合作用的最適溫度是22～26℃，當(dāng)葉溫高于或低于此范圍時(shí)，光合作用降低。一直以來(lái)，有關(guān)不同栽培措施（遮蔭［6-7］、環(huán)剝［8］和間伐回縮［9］等）與荔枝葉片光合作用的關(guān)系已有一些研究報(bào)道。然而，隨著近年來(lái)區(qū)域性小氣候的異常變化，特別是冬季極端低溫頻繁出現(xiàn)，有必要探索不同荔枝品種對(duì)環(huán)境溫度的響應(yīng)，特別是荔枝成花期間誘導(dǎo)性低溫對(duì)荔枝葉片光合特性影響的基礎(chǔ)研究。為此，本研究以糯米糍和妃子笑荔枝盆栽苗葉片為研究對(duì)象，利用人工氣候室給予一定的誘導(dǎo)性低溫處理，分析低溫處理不同時(shí)間對(duì)不同品種葉片光合和熒光特性的影響，了解成花誘導(dǎo)期間荔枝葉片對(duì)溫度的耐受能力，為該屬植物的低溫光合生理特性研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)人工氣候室進(jìn)行，選用樹(shù)齡3～4年、植株健壯、長(zhǎng)勢(shì)一致的盆栽糯米糍和妃子笑品種為試材，每個(gè)品種各選10株。人工氣候室設(shè)置兩個(gè)不同溫室，分別為常溫室26℃/23℃（非誘導(dǎo)成花的溫度）、低溫室15℃/10℃（誘導(dǎo)成花的溫度），將處于相同枝梢生長(zhǎng)狀態(tài)的兩種盆栽荔枝置于常溫中，常規(guī)管理，待其末次梢葉片完全老熟1周后，將其移入低溫室進(jìn)行低溫誘導(dǎo)處理，并于處理后0、7、26 d時(shí)隨機(jī)選取不同方向的健壯枝條，取頂部向下數(shù)第2片復(fù)葉中的第2片小葉，每株測(cè)定6個(gè)葉片，對(duì)低溫室中兩個(gè)荔枝品種的光合作用指標(biāo)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行測(cè)定。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 光合作用指標(biāo)測(cè)定 氣體交換參數(shù)采用美國(guó)Li-cor公司生產(chǎn)的Li-6400便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定，蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）等可同步測(cè)得，葉片瞬時(shí)水分利用效率（WUE）計(jì)算公式為：WUE = Pn/Tr。光合有效輻射（PAR）設(shè)為1 200 μmol/m2·s、大氣CO2濃度（Ca）設(shè)為400 μmol/mol。大氣溫度（Ta）、葉溫（TL）、相對(duì)濕度（RH）等參數(shù)均采用儀器自控系統(tǒng)控制，隨外界環(huán)境變化而變化。

1.2.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定 葉綠素?zé)晒鈪?shù)采用FM S-2便攜調(diào)制式熒光儀進(jìn)行活體測(cè)定，在自然光下測(cè)定初始熒光（Fo）和最大熒光（Fm），再將葉片暗適應(yīng)20 min后測(cè)光合機(jī)構(gòu)全部光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）等指標(biāo)?？勺儫晒猓‵v）和最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）計(jì)算公式為：Fv=Fm-Fo，F(xiàn)v/Fm=（Fm-Fo）/ Fm。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft office 2007和SPSS16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 誘導(dǎo)性低溫對(duì)荔枝葉片光合特性的影響

從圖1可以看出，在誘導(dǎo)性低溫處理下，糯米糍和妃子笑荔枝葉片的Pn、Tr和Gs都呈持續(xù)下降趨勢(shì)，且低溫處理的時(shí)間越長(zhǎng)，下降幅度越大。妃子笑和糯米糍兩種荔枝在低溫處理26 d后其Pn分別降至2.46、2.27 μmol/m2·s，比處理前分別下降了68.5%和50.9%。品種間的Pn和Tr差異不顯著（圖1），Gs則表現(xiàn)為糯米糍品種稍高于妃子笑（圖1C）；低溫處理后，糯米糍和妃子笑荔枝葉片的Ci變化趨勢(shì)與Pn等相反，呈逐漸增加趨勢(shì)，且妃子笑品種的Ci明顯高于糯米糍品種（圖1D）。

2.2 誘導(dǎo)性低溫對(duì)荔枝葉片熒光特性的影響

低溫處理后糯米糍品種的Fo有所增加，而妃子笑品種的Fo無(wú)明顯變化（圖2A）；從圖2B、C可以看出，常溫時(shí)妃子笑品種的Fm和Fv明顯高于糯米糍品種，而誘導(dǎo)性低溫對(duì)糯米糍的Fm和Fv影響不大，但妃子笑的Fm和Fv隨著低溫處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)；在誘

導(dǎo)性低溫處理后，妃子笑荔枝葉片的Fv/Fm變幅不大，而糯米糍品種的Fv/Fm稍有下降（圖2D）。從圖2E可以看出，低溫處理后，糯米糍和妃子笑葉片的ФPSⅡ均呈下降趨勢(shì)。

圖1 低溫處理對(duì)兩種荔枝葉片光合特性的影響

圖2 低溫處理對(duì)兩種荔枝葉片熒光特性的影響

3 結(jié)論與討論

凈光合速率是光合系統(tǒng)功能的直接體現(xiàn)，也是判斷植株光合系統(tǒng)工作正常與否的指標(biāo)之一［10］。植物在生長(zhǎng)過(guò)程中常受外界低溫的脅迫，會(huì)損傷植物膜系統(tǒng)，導(dǎo)致光合機(jī)構(gòu)不穩(wěn)定，光合酶活性降低，表現(xiàn)出葉片凈光合速率下降的現(xiàn)象［11-12］。Pn下降主要由氣孔限制因素和非氣孔限制因素兩個(gè)原因引起。氣孔是植物與大氣進(jìn)行H2O和CO2交換的通道，氣孔對(duì)CO2導(dǎo)度的變化會(huì)引起細(xì)胞間隙CO2濃度變化，進(jìn)而影響植物的光合速率。氣孔限制因素引起的Pn下降表現(xiàn)為Gs和Ci均下降，非氣孔限制因素引起的Pn下降表現(xiàn)為Gs下降、Ci升高［13］。Martin等［14］發(fā)現(xiàn)經(jīng)低溫處理的番茄葉片光合作用顯著下降，其中75%歸因于葉綠體受損，25%歸因于氣孔導(dǎo)度下降。吳雪霞等［15］在研究低溫對(duì)茄子幼苗葉片光合特性影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，Ci在處理時(shí)間較短時(shí)隨著溫度的降低而降低，但隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)Ci隨著溫度的降低反而增加。類似的結(jié)果在楊梅上也有報(bào)道［16］。本研究發(fā)現(xiàn)，妃子笑和糯米糍兩種荔枝在低溫處理26 d后其Pn分別下降了68.5%和50.9%，且隨低溫處理時(shí)間的延長(zhǎng)，兩個(gè)品種的Pn、Gs和Tr含量均持續(xù)下降，而Ci含量持續(xù)上升。因此，荔枝成花誘導(dǎo)期Pn下降可能是由于低溫造成光合器官損傷，引起Ci升高，導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，非氣孔因素可能是引起成花誘導(dǎo)期荔枝光合速率降低的主要原因，這與Farquhar等［17］的研究結(jié)果相吻合。

植物體內(nèi)葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)是以光合作用理論為基礎(chǔ)，利用體內(nèi)葉綠素發(fā)射的熒光作為天然探針來(lái)研究完整植株或部分器官在各種環(huán)境條件下光合作用的真實(shí)行為，經(jīng)常被用于評(píng)價(jià)光合機(jī)構(gòu)功能和環(huán)境脅迫對(duì)光合能力的影響，具有快速、靈敏、無(wú)損傷等優(yōu)點(diǎn)［18-19］。初始熒光強(qiáng)度（Fo）是指植物葉片暗適應(yīng)后，PSⅡ反應(yīng)中心都開(kāi)放時(shí)的熒光強(qiáng)度，其值大小主要與激發(fā)光的強(qiáng)度及葉綠素含量有關(guān)，可反映逆境對(duì)植物葉片PSⅡ永久性傷害程度［20］。低溫處理后糯米糍品種的Fo有所增加，而妃子笑品種的Fo無(wú)明顯變化，說(shuō)明糯米糍品種的PSⅡ反應(yīng)中心在低溫處理后受到不可逆轉(zhuǎn)的失活或破壞，最終引起光合速率下降。最大熒光Fm是已經(jīng)暗適應(yīng)的光合機(jī)構(gòu)全部的 PSⅡ中心都關(guān)閉時(shí)的熒光強(qiáng)度，可反映 PSⅡ電子傳遞情況［21］?？勺儫晒釬v可反映PSⅡ反應(yīng)中心的活性，F(xiàn)v愈強(qiáng)，PSⅡ活性愈高［22］。 本研究發(fā)現(xiàn)低溫誘導(dǎo)下妃子笑品種的Fm和Fv呈下降趨勢(shì)，而糯米糍品種無(wú)明顯變化，表明低溫可對(duì)妃子笑品種葉片PSⅡ反應(yīng)中心的電子傳遞潛力產(chǎn)生明顯抑制，PSⅡ活性降低，致使其光能轉(zhuǎn)換效率降低。PSⅡ光化學(xué)效率通常用暗適應(yīng)的光合機(jī)構(gòu)可變熒光和最大熒光的比值Fv/Fm來(lái)表示，可用Fv/ Fm的大小來(lái)表征PSⅡ受光抑制的程度。Genty等［23］研究表明，F(xiàn)v/Fm在非脅迫條件下比較恒定，一般介于0.80～0.85之間，不受物種和生長(zhǎng)條件的影響，但在脅迫條件下該參數(shù)明顯下降，因此Fv/Fm被認(rèn)為是表征植物抗冷性的指標(biāo)之一。本試驗(yàn)中，低溫處理使糯米糍品種的Fv/Fm下降，說(shuō)明PSⅡ潛在的活性中心已受損，光合作用原初反應(yīng)產(chǎn)生抑制，誘導(dǎo)性低溫對(duì)糯米糍品種的葉片產(chǎn)生一定的脅迫。PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率（ΦPSⅡ）反映了在照光條件下，PSⅡ反應(yīng)中心部分關(guān)閉情況下的實(shí)際原初光能捕獲效率，表示光化學(xué)反應(yīng)消耗的能量比例［24］。誘導(dǎo)性低溫處理后，兩個(gè)品種的ФPSⅡ均呈下降趨勢(shì)，表明低溫對(duì)兩個(gè)荔枝品種的光化學(xué)效率都有一定影響。綜上所述，成花誘導(dǎo)期低溫造成荔枝葉片光合速率下降的主要原因可能是低溫降低其光化效率，導(dǎo)致其不能充分的利用光能。

［1］ 李建國(guó). 荔枝學(xué)［M］. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2007：206-290.

［2］ Menzel C. The control of floral initiation in lychee：A review［J］. Scientia Horticulturae，1983，21（3）：201-215.

［3］ Menzel C M，Simpson D R. Effect of temperature on growth and flowering of 1itchi（Litchi chinensis Sonn. ）cultivars［J］. Journal of Horticultural Science，1988，63：349-360.

［4］ 季作梁，葉自行. 氣溫對(duì)荔枝開(kāi)花坐果的影響［J］. 果樹(shù)科學(xué)，1995，12（4）：250-252.

［5］ 孫谷疇. 荔枝的光合特性［J］. 武漢植物學(xué)研究，1987，5（2）：165-172.

［6］ 莫偉平，周琳耀，張靜逸，等. 遮蔭和環(huán)剝對(duì)荔枝枝梢生長(zhǎng)和光合生理的影響［J］. 園藝學(xué)報(bào)，2013，40（1）：117-124.

［7］ 周琳耀，莫偉平，張靜逸，等. 遮陰對(duì)荔枝光合特征及礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)積累的影響［J］. 果樹(shù)學(xué)報(bào)，2014，31（2）：270-275.

［8］ 戴宏芬，邱燕萍，袁沛元，等. 螺旋環(huán)剝對(duì)幼齡‘桂味’荔枝果期光合和蒸騰作用的影響［J］.園藝學(xué)報(bào)，2010，37（8）：1241-1246.

［9］ 戴宏芬，邱燕萍，袁沛元，等. 間伐回縮修剪對(duì)荔枝葉片光合和蒸騰作用的影響［J］. 果樹(shù)學(xué)報(bào)，2016（6）：701-708.

［10］ Zhou J，Yang L F，Hao F G，et al. Photosynthesis and chlorophyll-fluorescence of Magnolia grandiflora seedlings under low temperature stress. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，2009，29（1）：136-142.

［11］ 張振文，鄭永清，葉劍秋，等. 木薯葉片光合特性研究［J］. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，22（2）：300-303.

［12］ 何潔，劉鴻先，王以柔，等. 低溫與植物的光合作用［J］. 植物生理學(xué)通訊，1986（2）：1-6.

［13］ 劉建，項(xiàng)東云，陳健波，等. 低溫脅迫對(duì)桉樹(shù)光合和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響［J］. 桉樹(shù)科技，2009，26（1）：1-6.

［14］ Martin B，Ort D R，Boyer J S. Impairment of photosynthesis by chilling-temperatures in tomato［J］. Plant Physiol，1981，68：329-334.

［15］ 吳雪霞，陳建林，查丁石. 低溫脅迫對(duì)茄子幼苗葉片光合特性的影響［J］. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2008，23（5）：185-189.

［16］ 劉輝，郭延平，胡美君. 楊梅光合作用的低溫光抑制［J］. 熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào)，2005，13（14）：338-342.

［17］ Farquhar G D，Sharkey T D. Stomatal conductance and photosynthesis. Annual Review of Plant Physiology，1982，33（3）：317-345.

［18］ 王立豐，王紀(jì)坤. 葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)原理及在熱帶作物研究中的應(yīng)用［J］. 熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，33（11）：16-22.

［19］ Krause G H，Weis E. Chlorophyll fluorescence and photosynthesis［J］. Annual Review Plant Physiology and Plant Molecular Biology，1991，42：313-349.

［20］ 張守仁. 葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)的意義及討論［J］. 植物學(xué)通報(bào)，1999，16（4）：444-448.

［21］ Baker N R. Chlorophyll fluorescence：a probe of photosynthesis in vivo［J］. Annual Review of Plant Biology，2008，59：89-113.

［22］ 許大全，張玉忠，張榮銑. 植物光合作用的光抑制［J］. 植物生理學(xué)通訊，1992，28（4）：237-243.

［23］ Genty B，Briantais J M，Baker N R. The relationship between the quantum yield of photosynthetic electron transport and quenching of chlorophyll fluorescence［J］. Biochimica Biophysica Acta，1989，990：87-92.

［24］ Bilger W，Bjorkman O. Role of the xanthophylls cycle in photoprotection elucidated by measurements of light induced absorbance changes fluorescence and photosynthesis in leaves of Hedera anriensis［J］. Photosynth Research，1990，25：173-185.

（責(zé)任編輯 白雪娜）

Effects of low temperature on photosynthetic and chlorophyll fluorescence parameters of litchi leaves during flowering induction period

ZHANG Hong-na1，2，SU Zuan-xian2，CHEN Hou-bin2
（1.Key Laboratory of Ministry of Agriculture for Tropical Fruit Biology，South Subtropical Crops Research Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Zhanjiang 524091，China；2.College of Horticulture，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China）

Potted litchi trees were used to investigate the influences of low temperature on its photosynthetic and chlorophyll fluorescence parameters during flowering induction period. The results showed that net photosynthetic rate （Pn），transpiration rate （Tr） and stomatal conductance （Gs） decreased over time under low temperature induction，while intercellular CO2（Ci） concentration increased. The decreasing of Pn by low temperature treatment was mostly caused by non-stomatal limitation. The results also showed that after the low temperature treatment，F(xiàn)o of Nuomici ascended slightly，F(xiàn)m and Fv had no obvious changes，F(xiàn)v/Fm descended slightly，while Fo and Fv/Fm of Feizixiao unchanged significantly，their Fm and Fv descended over time. ФPSⅡof both species were on the decline，but there was no obvious difference between varieties. The results suggested that low temperature had certain influence on the photochemistry efficiency of litchi，which was the main reason for the decreasing of Pn.

litchi （Litchi chinensis Sonn.）；low temperature；photosynthetic parameter；chlorophyll fluorescence；floral induction

S667.1

A

1004-874X（2016）10-0059-05

2016-08-09

國(guó)家荔枝龍眼現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-33）；廣東省省級(jí)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（重要熱帶作物）產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心建設(shè)項(xiàng)目

張紅娜（1986-），女，博士，助理研究員，E-mail：zhanghongna6789@163.com

陳厚彬（1963-），男，博士，研究員，E-mail：hbchen@scau.edu.cn

張紅娜，蘇鉆賢，陳厚彬. 荔枝成花期誘導(dǎo)性低溫對(duì)其葉片光合特性的影響［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，43（10）：59-63.