毛竹莖稈發(fā)育過(guò)程中不同節(jié)間葉綠素?zé)晒獾淖兓?/h1>
2019-07-24 08:19:20王柯楊卜柯麗馬元丹栗青麗王靈杰高海波張汝民
浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào) 2019年4期
王柯楊，卜柯麗，馬元丹，栗青麗，王靈杰，高 巖，高海波，張汝民
（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 311300；2.臨沂大學(xué) 生命科學(xué)院，山東 臨沂276000）
葉綠素是植物體中參與光合作用的重要色素，它能夠捕捉光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能用于植物生長(zhǎng)和代謝過(guò)程。在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，其光合色素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)均上升，光合效率增加。隨葉片發(fā)育，板栗Castanea millissima［1］和紫丁香Syringa oblate［2］的葉綠素含量逐漸增加；在銀杏Ginkgo biloba葉片展開(kāi)過(guò)程中，葉綠素含量和凈光合速率均增加［3］；在綠豆Vigna radiata幼苗脫黃化初期，葉片葉綠素a和葉綠素b含量隨光照時(shí)間增加而逐漸上升，而葉綠素a/b比值逐漸降低［4］。玉米Zea mays葉片展開(kāi)過(guò)程中從葉基到葉尖光化學(xué)活性逐漸完善［5］；楊樹(shù)Populus葉片在春季發(fā)育過(guò)程中，光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）最大光化學(xué)效率、光能吸收、傳遞效率和反應(yīng)中心數(shù)目均趨于穩(wěn)定，且光系統(tǒng)也漸漸發(fā)育完善［6］；與針葉相比，挪威云杉Picea abies營(yíng)養(yǎng)芽的性能指標(biāo)（PIABS）顯著下降，PSⅡ最大光化學(xué)效率和光合效率也略有下降［7］。毛竹Phyllostachys edulis作為中國(guó)森林資源重要的組成部分，分布面積大，開(kāi)發(fā)利用程度高，是集經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益于一體的筍材兩用竹種。目前，對(duì)毛竹的研究主要集中在毛竹林生態(tài)系統(tǒng)生物量及其碳通量的變化特征［8-9］，毛竹葉片葉綠素含量的年動(dòng)態(tài)變化［10］，毛竹葉片的光合途徑［11］，毛竹發(fā)育過(guò)程中葉片的光合生理、莖稈的光合色素、光合酶活性的變化［12-13］等方面。但對(duì)毛竹快速生長(zhǎng)期莖稈葉綠素?zé)晒鈪?shù)的研究較為匱乏。鑒于此，本研究以毛竹出筍后快速生長(zhǎng)期高度為6 m的莖稈為研究對(duì)象，分析了毛竹生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，不同節(jié)間的光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化，為進(jìn)一步研究毛竹快速生長(zhǎng)機(jī)制提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)地概況
試驗(yàn)地位于浙江省杭州市臨安區(qū)（29°56′～30°27′N(xiāo)， 118°51′～119°52′E）現(xiàn)代毛竹示范園內(nèi)， 毛竹林為純林。該區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖濕潤(rùn)，四季分明。年平均氣溫15.8℃，7月氣溫最高，平均為28.1℃，1月氣溫最低，平均為3.4℃。極端最高氣溫為41.9℃，極端最低氣溫-13.3℃。年平均降水量為1 628.6 mm，年平均日照時(shí)數(shù)為1 939.0 h，無(wú)霜期為234.0 d，森林覆蓋率達(dá)76.5%。毛竹林土壤屬山地紅壤，土層深度60 cm以上。每年3，7和11月施肥，來(lái)年從毛竹密度大的區(qū)域收獲竹筍。
1.2 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)材料為2017年當(dāng)年生毛竹筍竹，2017年4月末，選取生境條件一致，生長(zhǎng)狀況良好，株高6 m左右，基徑約15 cm的自然狀態(tài)下的毛竹筍竹，從莖稈地上部分的基部將其伐倒，將節(jié)間按照從基部至頂部的順序編號(hào)，每間隔2個(gè)節(jié)間選取測(cè)定點(diǎn)，從基部至頂部依次選取編號(hào)為1，4，7，10，13，16，19，22的節(jié)間，測(cè)定時(shí)間為10：00-12：00。選取5株筍竹，每株作為1個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，共5次重復(fù)。
1.3 測(cè)定方法
1.3.1 光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定 稱(chēng)取0.5 g莖稈外層綠色組織，取樣厚度為2 mm，將其迅速剪成碎塊后放入具塞的試管中，加入體積分?jǐn)?shù)為80%的丙酮5 mL，室溫下遮光萃取48 h，至莖稈外層綠色組織完全變白，取上清液分別在波長(zhǎng)為663，646和470 nm處測(cè)定其光密度值（D）。參照LICHTENTHALER［14］的公式分別計(jì)算光合色素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
1.3.2 快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線(xiàn)的測(cè)定 采用非調(diào)制式葉綠素?zé)晒鈨x（YZQ-500，中國(guó)）進(jìn)行快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線(xiàn)的測(cè)定。測(cè)定前暗適應(yīng)20 min，然后暴露在飽和脈沖光（3 000 μmol·m-2·s-1藍(lán)光）下1 s，以10 μs（2 ms之前）和1 ms（2 ms之后）的間隔記錄熒光信號(hào)，測(cè)得快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)（OJIP）。
1.4 葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)分析
依照STRASSER等［15-16］提出的能量流動(dòng)模型，天線(xiàn)色素吸收的能量（ABS）其中一小部分主要以熱能和熒光的形式耗散掉，大部分則被反應(yīng)中心（RC）所捕獲，在反應(yīng)中心激發(fā)能被轉(zhuǎn)化為還原能，將初級(jí)醌受體（QA）還原為QA-，QA-又可以被重新氧化，從而產(chǎn)生電子傳遞（ET）用于固定二氧化碳或其他途徑，以此為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的數(shù)據(jù)處理就被稱(chēng)為JIP-test。根據(jù)JIP-test［15-16］計(jì)算得到的部分參數(shù)見(jiàn)表1。
1.5 數(shù)據(jù)分析
所有數(shù)據(jù)均為5次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，利用Origin 9.0統(tǒng)計(jì)分析和作圖。采用one-way ANOVA，進(jìn)行 Turkey多重比較（P＜0.05）。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同節(jié)間色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異分析
從表2可看出：隨著毛竹莖稈節(jié)間升高，葉綠素a，葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體呈逐漸下降的趨勢(shì)。在第1～7節(jié)中3種光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均基本保持不變；從第7節(jié)往上不斷下降，第16節(jié)與第7節(jié)相比，葉綠素a，葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別降低了58.9%，67.4%和56.6%（P＜0.05），葉綠素總量降低了61.0%（P＜0.05）；葉綠素a/b比值整體呈上升趨勢(shì)，第22節(jié)比第7節(jié)比值升高了59.1%（P＜0.05）。
表1 快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)（OJIP）的參數(shù)Table 1 Formulae and glossary of terms for the analysis of the fluorescence transient OJIP
2.2 不同節(jié)間快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)的變化
毛竹莖稈在暗適應(yīng)后的最小熒光O點(diǎn)，PSⅡ處于 “完全開(kāi)放”狀態(tài)。O點(diǎn)熒光強(qiáng)度隨著莖稈節(jié)間的升高而上升（圖1A），且隨著節(jié)間的升高上升越明顯。P點(diǎn)表示PSⅡ反應(yīng)中心完全關(guān)閉，不接受光量子，此時(shí)熒光產(chǎn)量最高。中下部節(jié)間的P點(diǎn)熒光強(qiáng)度變化不顯著，從第22節(jié)開(kāi)始下降（圖1A）。在O～P點(diǎn)變化過(guò)程中，還存在2個(gè)拐點(diǎn)（J點(diǎn)和I點(diǎn)）。J點(diǎn)和I點(diǎn)相對(duì)可變熒光強(qiáng)度均隨節(jié)間升高而上升，從22節(jié)開(kāi)始下降（圖1B）。由上可知，毛竹莖中下部的O相，J相和I相均高于上部，而P相變化不明顯。
2.3 不同節(jié)間最小熒光Fo，最大熒光Fm，反應(yīng)密度RC/CSo和性能指數(shù)PIABS的變化
從表3可以看出：從16節(jié)Fo逐漸上升，第16節(jié)比第10節(jié)上升了22.6%（P＜0.05）。FP隨著節(jié)間的升高而下降，第16節(jié)比第10節(jié)下降了6.7%（P＜0.05）。RC/CSo呈先上升后下降的趨勢(shì)，第16節(jié)比第10節(jié)上升了12.0%、第22節(jié)比第16節(jié)下降了44.7%（P＜0.05）。1～13節(jié)PIABS變化不顯著，從第16節(jié)往上逐漸下降，比第10節(jié)下降了81.9%（P＜0.05）。
2.4 不同節(jié)間量子產(chǎn)額的變化
從表4可以看出：1～13節(jié)φPo，φEo，ψo(hù)和φDo變化不顯著，從16節(jié)φPo，φEo和ψo(hù)逐漸下降，分別比第13節(jié)下降了9.6%，36.1%和22.0%（P＜0.05）；φDo比13節(jié)上升了36.0%（P＜0.05）。
表2 毛竹莖稈不同節(jié)間光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異Table 2 Differences of pigment contents in the Phyllostachys edulis stems of different internodes
圖1 毛竹莖稈不同節(jié)間葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)的變化Figure 1 Changes of chlorophyll fluorescence induction kinetics curves in different internodes of Phyllostachys edulis
表3 毛竹莖稈不同節(jié)間的葉綠素?zé)晒鈪?shù)Table 3 Chlorophyll fluorescence parameters in the Phyllostachysedulis stems of different internodes
表4 毛竹莖稈不同節(jié)間量子產(chǎn)額的變化Table 4 Changes of quantum yield in the Phyllostachys edulis stems of different internodes
2.5 不同節(jié)間單位面積能量吸收和分配的變化
從表5可以看出：ABS/CSo和DIo/CSo從第16節(jié)逐漸上升，分別比第13節(jié)上升了21.7%和52.1%（P＜0.05）。TRo/CSo和ETo/CSo從第16節(jié)逐漸下降，分別比第13節(jié)降低了20.4%和18.4%（P＜0.05）。
2.6 不同節(jié)間反應(yīng)中心能量吸收和分配的變化
從表6可以看出：ABS/RC和DIo/RC從第16節(jié)逐漸上升，分別比第10節(jié)上升了9.2%和44.9%（P＜0.05）。隨著節(jié)間的升高，ETo/RC和TRo/RC變化不顯著。
表5 毛竹莖稈不同節(jié)間單位面積比活性的變化Table 5 Changes of specific activity per internode area in the Phyllostachys edulis stems of different internodes
表6 毛竹莖稈不同節(jié)間反應(yīng)中心比活性的變化Table 6 Change of specific activity of reflecting center in the Phyllostachys edulis stems of different internodes
3 討論
葉綠素含量的變化對(duì)植物光合作用具有一定影響，可作為植物表現(xiàn)光合生理狀態(tài)的良好指示劑［18］。在毛竹出筍后的快速生長(zhǎng)期，不同部位葉綠素a，葉綠素b，類(lèi)胡蘿卜素和總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均增加，60 d時(shí)最高［19］。隨著毛竹年齡的增加，莖稈和葉片中的葉綠素a，葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均增加［20］。本研究中，毛竹莖稈中部及下部發(fā)育較為成熟，其表面包被的筍籜已逐漸脫落，莖稈外層由下至上接受的光照面積和光照時(shí)間逐漸減少，進(jìn)而導(dǎo)致莖稈皮層綠色組織中光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減小，葉綠素a/b逐漸增加（表2）。在毛竹快速生長(zhǎng)期，莖稈中下部較高的葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其較強(qiáng)的吸收光能和同化二氧化碳能力可能是維持毛竹筍竹快速生長(zhǎng)的原因之一。
植物光合原初反應(yīng)和葉綠素?zé)晒獯嬖谥芮械年P(guān)系，快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)（OJIP）能夠提供關(guān)于PSⅡ供體側(cè)、受體側(cè)及PSⅡ反應(yīng)中心電子氧化還原狀態(tài)等光化學(xué)信息［21-22］。在毛竹快速生長(zhǎng)期，上部節(jié)間的ψO和φPo均減小，故而φEo下降，且歸一化處理后上部節(jié)間的J相和I相熒光強(qiáng)度仍下降，表明上部節(jié)間PSⅡ反應(yīng)中心吸收的光能用于電子傳遞較少，受體側(cè)的傳遞電子能力較弱，電子在PSⅡ反應(yīng)中心受體側(cè)QA-處大量積累，QA到QB的電子傳遞鏈過(guò)程受到了抑制［23］，同時(shí)其QA和QB被還原的能力相對(duì)較弱。PIABS性能指數(shù)可以準(zhǔn)確地反映植物光合機(jī)構(gòu)的整體狀態(tài)［5］。上部節(jié)間ABS/RC較高，TRo/RC和ETo/RC變化不明顯（表6），同樣表明上部節(jié)間單位反應(yīng)中心所吸收的能量并沒(méi)有更多地用于還原QA和電子傳遞。PIABS和φPo整體均減小，但PIABS的變化幅度比φPo大，表明這與PSⅡ有活性反應(yīng)中心的數(shù)目和在PSⅡ和PSⅠ之間的傳遞電子數(shù)量有著極大關(guān)系。
快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)（OJIP）還可反映植物光合器官對(duì)光能的吸收、轉(zhuǎn)化和耗散等狀況［17］。OJIP曲線(xiàn)上的O點(diǎn)（Fo）可理解為植物PSⅠ的活性［24］，毛竹莖稈上部節(jié)間的ABS/CSo和Fo均高于中下部，表明上部單位面積吸收的光能更多地分配給了PSⅠ，使PSⅠ活性增強(qiáng)，而PSⅡ獲得的激發(fā)能較少。上部的TRo/CSo和ETo/CSo低于中下部，表明上部節(jié)間單位面積吸收的光能較多，但單位面積光合利用率較低，PSⅡ反應(yīng)中心活性和光合能力也相對(duì)較弱。上部節(jié)間FP低于中下部，表明上部節(jié)間有活性的反應(yīng)中心數(shù)量較少，這與RC/CSO的變化相一致。中下部節(jié)間RC/CSo和φPo均高于上部，表明中下部PSⅡ反映中心活性較強(qiáng)，色素所吸收和捕獲的能量用于光化學(xué)部分的比例較高，優(yōu)先推動(dòng)了PSⅡ電子傳遞（ETo/RC）［25］，通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成與光合作用有關(guān)的化學(xué)能，有效地發(fā)揮了光合機(jī)構(gòu)的功能，提高了莖稈中PSⅡ反應(yīng)中心內(nèi)原初的轉(zhuǎn)化效率，這與溫星等［12］對(duì)毛竹葉片的研究結(jié)果一致。在光合機(jī)構(gòu)捕獲光能發(fā)生電子傳遞的同時(shí)，其中一部分以熱能和熒光的形式耗散掉，而光能利用和耗散方式之間存在著相互競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系［26］。上部節(jié)間φDo，DIo/CSo和DIo/RC均比中、下部高，這是因?yàn)榍o稈發(fā)育過(guò)程中，上部節(jié)間的光合系統(tǒng)還未發(fā)育成熟，實(shí)際用于光合作用的能量較少，PSⅡ和PSⅠ之間電子傳遞較慢，光合效率較低，通過(guò)耗散更多的能量來(lái)維持整個(gè)能量的合理分配，避免過(guò)剩的激發(fā)能對(duì)光合系統(tǒng)的破壞，這與孫山等［1］對(duì)板栗的研究結(jié)果一致。
綜上所述，在毛竹快速生長(zhǎng)期，莖稈不同節(jié)間的葉綠素?zé)晒鈪?shù)存在明顯差異，中下部PSⅡ的結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本發(fā)育完整，此時(shí)PSⅡ反應(yīng)中心活性較強(qiáng)，電子傳遞速率較快，能量耗散較少，光能利用效率較高，生長(zhǎng)較快；上部節(jié)間則與中下部相反，生長(zhǎng)比較緩慢。研究成果對(duì)明確毛竹快速生長(zhǎng)機(jī)制具有參考價(jià)值。
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1.2 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)材料為2017年當(dāng)年生毛竹筍竹，2017年4月末，選取生境條件一致，生長(zhǎng)狀況良好，株高6 m左右，基徑約15 cm的自然狀態(tài)下的毛竹筍竹，從莖稈地上部分的基部將其伐倒，將節(jié)間按照從基部至頂部的順序編號(hào)，每間隔2個(gè)節(jié)間選取測(cè)定點(diǎn)，從基部至頂部依次選取編號(hào)為1，4，7，10，13，16，19，22的節(jié)間，測(cè)定時(shí)間為10：00-12：00。選取5株筍竹，每株作為1個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，共5次重復(fù)。
1.3 測(cè)定方法
1.3.1 光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定 稱(chēng)取0.5 g莖稈外層綠色組織，取樣厚度為2 mm，將其迅速剪成碎塊后放入具塞的試管中，加入體積分?jǐn)?shù)為80%的丙酮5 mL，室溫下遮光萃取48 h，至莖稈外層綠色組織完全變白，取上清液分別在波長(zhǎng)為663，646和470 nm處測(cè)定其光密度值（D）。參照LICHTENTHALER［14］的公式分別計(jì)算光合色素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
1.3.2 快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線(xiàn)的測(cè)定 采用非調(diào)制式葉綠素?zé)晒鈨x（YZQ-500，中國(guó)）進(jìn)行快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線(xiàn)的測(cè)定。測(cè)定前暗適應(yīng)20 min，然后暴露在飽和脈沖光（3 000 μmol·m-2·s-1藍(lán)光）下1 s，以10 μs（2 ms之前）和1 ms（2 ms之后）的間隔記錄熒光信號(hào)，測(cè)得快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)（OJIP）。
1.4 葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)分析
依照STRASSER等［15-16］提出的能量流動(dòng)模型，天線(xiàn)色素吸收的能量（ABS）其中一小部分主要以熱能和熒光的形式耗散掉，大部分則被反應(yīng)中心（RC）所捕獲，在反應(yīng)中心激發(fā)能被轉(zhuǎn)化為還原能，將初級(jí)醌受體（QA）還原為QA-，QA-又可以被重新氧化，從而產(chǎn)生電子傳遞（ET）用于固定二氧化碳或其他途徑，以此為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的數(shù)據(jù)處理就被稱(chēng)為JIP-test。根據(jù)JIP-test［15-16］計(jì)算得到的部分參數(shù)見(jiàn)表1。
1.5 數(shù)據(jù)分析
所有數(shù)據(jù)均為5次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，利用Origin 9.0統(tǒng)計(jì)分析和作圖。采用one-way ANOVA，進(jìn)行 Turkey多重比較（P＜0.05）。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同節(jié)間色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異分析
從表2可看出：隨著毛竹莖稈節(jié)間升高，葉綠素a，葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體呈逐漸下降的趨勢(shì)。在第1～7節(jié)中3種光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均基本保持不變；從第7節(jié)往上不斷下降，第16節(jié)與第7節(jié)相比，葉綠素a，葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別降低了58.9%，67.4%和56.6%（P＜0.05），葉綠素總量降低了61.0%（P＜0.05）；葉綠素a/b比值整體呈上升趨勢(shì)，第22節(jié)比第7節(jié)比值升高了59.1%（P＜0.05）。
表1 快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)（OJIP）的參數(shù)Table 1 Formulae and glossary of terms for the analysis of the fluorescence transient OJIP
2.2 不同節(jié)間快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)的變化
毛竹莖稈在暗適應(yīng)后的最小熒光O點(diǎn)，PSⅡ處于 “完全開(kāi)放”狀態(tài)。O點(diǎn)熒光強(qiáng)度隨著莖稈節(jié)間的升高而上升（圖1A），且隨著節(jié)間的升高上升越明顯。P點(diǎn)表示PSⅡ反應(yīng)中心完全關(guān)閉，不接受光量子，此時(shí)熒光產(chǎn)量最高。中下部節(jié)間的P點(diǎn)熒光強(qiáng)度變化不顯著，從第22節(jié)開(kāi)始下降（圖1A）。在O～P點(diǎn)變化過(guò)程中，還存在2個(gè)拐點(diǎn)（J點(diǎn)和I點(diǎn)）。J點(diǎn)和I點(diǎn)相對(duì)可變熒光強(qiáng)度均隨節(jié)間升高而上升，從22節(jié)開(kāi)始下降（圖1B）。由上可知，毛竹莖中下部的O相，J相和I相均高于上部，而P相變化不明顯。
2.3 不同節(jié)間最小熒光Fo，最大熒光Fm，反應(yīng)密度RC/CSo和性能指數(shù)PIABS的變化
從表3可以看出：從16節(jié)Fo逐漸上升，第16節(jié)比第10節(jié)上升了22.6%（P＜0.05）。FP隨著節(jié)間的升高而下降，第16節(jié)比第10節(jié)下降了6.7%（P＜0.05）。RC/CSo呈先上升后下降的趨勢(shì)，第16節(jié)比第10節(jié)上升了12.0%、第22節(jié)比第16節(jié)下降了44.7%（P＜0.05）。1～13節(jié)PIABS變化不顯著，從第16節(jié)往上逐漸下降，比第10節(jié)下降了81.9%（P＜0.05）。
2.4 不同節(jié)間量子產(chǎn)額的變化
從表4可以看出：1～13節(jié)φPo，φEo，ψo(hù)和φDo變化不顯著，從16節(jié)φPo，φEo和ψo(hù)逐漸下降，分別比第13節(jié)下降了9.6%，36.1%和22.0%（P＜0.05）；φDo比13節(jié)上升了36.0%（P＜0.05）。
表2 毛竹莖稈不同節(jié)間光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異Table 2 Differences of pigment contents in the Phyllostachys edulis stems of different internodes
圖1 毛竹莖稈不同節(jié)間葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)的變化Figure 1 Changes of chlorophyll fluorescence induction kinetics curves in different internodes of Phyllostachys edulis
表3 毛竹莖稈不同節(jié)間的葉綠素?zé)晒鈪?shù)Table 3 Chlorophyll fluorescence parameters in the Phyllostachysedulis stems of different internodes
表4 毛竹莖稈不同節(jié)間量子產(chǎn)額的變化Table 4 Changes of quantum yield in the Phyllostachys edulis stems of different internodes
2.5 不同節(jié)間單位面積能量吸收和分配的變化
從表5可以看出：ABS/CSo和DIo/CSo從第16節(jié)逐漸上升，分別比第13節(jié)上升了21.7%和52.1%（P＜0.05）。TRo/CSo和ETo/CSo從第16節(jié)逐漸下降，分別比第13節(jié)降低了20.4%和18.4%（P＜0.05）。
2.6 不同節(jié)間反應(yīng)中心能量吸收和分配的變化
從表6可以看出：ABS/RC和DIo/RC從第16節(jié)逐漸上升，分別比第10節(jié)上升了9.2%和44.9%（P＜0.05）。隨著節(jié)間的升高，ETo/RC和TRo/RC變化不顯著。
表5 毛竹莖稈不同節(jié)間單位面積比活性的變化Table 5 Changes of specific activity per internode area in the Phyllostachys edulis stems of different internodes
表6 毛竹莖稈不同節(jié)間反應(yīng)中心比活性的變化Table 6 Change of specific activity of reflecting center in the Phyllostachys edulis stems of different internodes
3 討論
葉綠素含量的變化對(duì)植物光合作用具有一定影響，可作為植物表現(xiàn)光合生理狀態(tài)的良好指示劑［18］。在毛竹出筍后的快速生長(zhǎng)期，不同部位葉綠素a，葉綠素b，類(lèi)胡蘿卜素和總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均增加，60 d時(shí)最高［19］。隨著毛竹年齡的增加，莖稈和葉片中的葉綠素a，葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均增加［20］。本研究中，毛竹莖稈中部及下部發(fā)育較為成熟，其表面包被的筍籜已逐漸脫落，莖稈外層由下至上接受的光照面積和光照時(shí)間逐漸減少，進(jìn)而導(dǎo)致莖稈皮層綠色組織中光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減小，葉綠素a/b逐漸增加（表2）。在毛竹快速生長(zhǎng)期，莖稈中下部較高的葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其較強(qiáng)的吸收光能和同化二氧化碳能力可能是維持毛竹筍竹快速生長(zhǎng)的原因之一。
植物光合原初反應(yīng)和葉綠素?zé)晒獯嬖谥芮械年P(guān)系，快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)（OJIP）能夠提供關(guān)于PSⅡ供體側(cè)、受體側(cè)及PSⅡ反應(yīng)中心電子氧化還原狀態(tài)等光化學(xué)信息［21-22］。在毛竹快速生長(zhǎng)期，上部節(jié)間的ψO和φPo均減小，故而φEo下降，且歸一化處理后上部節(jié)間的J相和I相熒光強(qiáng)度仍下降，表明上部節(jié)間PSⅡ反應(yīng)中心吸收的光能用于電子傳遞較少，受體側(cè)的傳遞電子能力較弱，電子在PSⅡ反應(yīng)中心受體側(cè)QA-處大量積累，QA到QB的電子傳遞鏈過(guò)程受到了抑制［23］，同時(shí)其QA和QB被還原的能力相對(duì)較弱。PIABS性能指數(shù)可以準(zhǔn)確地反映植物光合機(jī)構(gòu)的整體狀態(tài)［5］。上部節(jié)間ABS/RC較高，TRo/RC和ETo/RC變化不明顯（表6），同樣表明上部節(jié)間單位反應(yīng)中心所吸收的能量并沒(méi)有更多地用于還原QA和電子傳遞。PIABS和φPo整體均減小，但PIABS的變化幅度比φPo大，表明這與PSⅡ有活性反應(yīng)中心的數(shù)目和在PSⅡ和PSⅠ之間的傳遞電子數(shù)量有著極大關(guān)系。
快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)（OJIP）還可反映植物光合器官對(duì)光能的吸收、轉(zhuǎn)化和耗散等狀況［17］。OJIP曲線(xiàn)上的O點(diǎn)（Fo）可理解為植物PSⅠ的活性［24］，毛竹莖稈上部節(jié)間的ABS/CSo和Fo均高于中下部，表明上部單位面積吸收的光能更多地分配給了PSⅠ，使PSⅠ活性增強(qiáng)，而PSⅡ獲得的激發(fā)能較少。上部的TRo/CSo和ETo/CSo低于中下部，表明上部節(jié)間單位面積吸收的光能較多，但單位面積光合利用率較低，PSⅡ反應(yīng)中心活性和光合能力也相對(duì)較弱。上部節(jié)間FP低于中下部，表明上部節(jié)間有活性的反應(yīng)中心數(shù)量較少，這與RC/CSO的變化相一致。中下部節(jié)間RC/CSo和φPo均高于上部，表明中下部PSⅡ反映中心活性較強(qiáng)，色素所吸收和捕獲的能量用于光化學(xué)部分的比例較高，優(yōu)先推動(dòng)了PSⅡ電子傳遞（ETo/RC）［25］，通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成與光合作用有關(guān)的化學(xué)能，有效地發(fā)揮了光合機(jī)構(gòu)的功能，提高了莖稈中PSⅡ反應(yīng)中心內(nèi)原初的轉(zhuǎn)化效率，這與溫星等［12］對(duì)毛竹葉片的研究結(jié)果一致。在光合機(jī)構(gòu)捕獲光能發(fā)生電子傳遞的同時(shí)，其中一部分以熱能和熒光的形式耗散掉，而光能利用和耗散方式之間存在著相互競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系［26］。上部節(jié)間φDo，DIo/CSo和DIo/RC均比中、下部高，這是因?yàn)榍o稈發(fā)育過(guò)程中，上部節(jié)間的光合系統(tǒng)還未發(fā)育成熟，實(shí)際用于光合作用的能量較少，PSⅡ和PSⅠ之間電子傳遞較慢，光合效率較低，通過(guò)耗散更多的能量來(lái)維持整個(gè)能量的合理分配，避免過(guò)剩的激發(fā)能對(duì)光合系統(tǒng)的破壞，這與孫山等［1］對(duì)板栗的研究結(jié)果一致。
綜上所述，在毛竹快速生長(zhǎng)期，莖稈不同節(jié)間的葉綠素?zé)晒鈪?shù)存在明顯差異，中下部PSⅡ的結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本發(fā)育完整，此時(shí)PSⅡ反應(yīng)中心活性較強(qiáng)，電子傳遞速率較快，能量耗散較少，光能利用效率較高，生長(zhǎng)較快；上部節(jié)間則與中下部相反，生長(zhǎng)比較緩慢。研究成果對(duì)明確毛竹快速生長(zhǎng)機(jī)制具有參考價(jià)值。
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