張錫齊 穆紅梅

摘 要：以1年生觀賞葫蘆品種亞腰葫蘆為實(shí)驗(yàn)材料，測(cè)定了夏末秋初1天的葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化。結(jié)果表明，隨著溫度和光照的時(shí)間變化，初始熒光（F0）、相對(duì)可變熒光（Vj）和單位反應(yīng)中心熱耗散的能量（DI0/RC）呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì);最大熒光產(chǎn)量（Fm）、PSⅡ最大光合效率（Fv/Fm）和光化學(xué)性能指數(shù)（PI abs）呈現(xiàn)出先下降后升高的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：葫蘆;葉綠素?zé)晒鈪?shù);日變化，相關(guān)性分析

中圖分類號(hào) Q945.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2020）01-0012-04

Abstract：In this study，1-year-old ornamental Gourd Variety Yayao gourd planted in the same year was used as the experimental material.The changes of chlorophyll fluorescence parameters at the end of summer and the beginning of autumn were measured.The results show that：with the change of temperature and light time，F(xiàn)0，Vj and DI0/RC show a trend of rising first and then declining.Fm，F(xiàn)v/Fm and PI abs show a trend of first decreasing and then increasing.

Key words：Lagenaria siceraria;Chlorophyll fluorescence parameters;Diurnal variation;Correlation analysis

葫蘆科植物分布廣泛，在全世界約125個(gè)屬，960個(gè)種[1]。具有多種化學(xué)成分，如黃酮類、脂肪酸類、氨基酸類、甾醇類、糖苷類、揮發(fā)性成分及三萜類等化合物[2]。葫蘆化學(xué)成分的復(fù)雜與多樣性決定了其重要的醫(yī)學(xué)研究意義。研究表明，葫蘆主要成分具有較強(qiáng)的抗氧化、利尿、抗高血糖、抗癌、鎮(zhèn)痛和抗抑郁作用。葫蘆果實(shí)成熟后，果皮堅(jiān)硬，可做樂(lè)器、瓢、工藝品以及蟲(chóng)具、小裝飾品等[3]，具有較高的藝術(shù)與觀賞價(jià)值。

目前，對(duì)葫蘆的研究主要集中在栽培技術(shù)[4-8]、化學(xué)成分分析、藥理研究[9-12]、種子引發(fā)及破除休眠[13-17]、DNA條形碼篩選及分子標(biāo)記[18-24]等方面。在光合作用及葉綠素?zé)晒馓匦苑矫嫜芯可胁欢嘁?jiàn)。因此，本研究通過(guò)測(cè)定葫蘆的夏末秋初的自然條件下葉綠素?zé)晒馓匦匀兆兓?，?lái)探究葫蘆葉綠素?zé)晒獾捻憫?yīng)機(jī)制，旨在為觀賞葫蘆的優(yōu)質(zhì)栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)于2019年8月在聊城大學(xué)農(nóng)學(xué)院生態(tài)園進(jìn)行，選取2019年5月定植的生長(zhǎng)狀況良好的觀賞葫蘆品種亞腰葫蘆1年生盆栽苗作為試驗(yàn)材料。

1.2 測(cè)定方法 采用浙江托普云農(nóng)科技公司研制的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀（TNHY-8-G）對(duì)當(dāng)日的光照強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)定，采用英國(guó)HANSATECH公司研制的便攜式Handy PEA熒光儀在8月份晴天對(duì)盆栽常規(guī)養(yǎng)護(hù)的葫蘆苗進(jìn)行葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定，選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的植株5棵，以健康成熟的功能葉為測(cè)試葉片。測(cè)試前，暗處理30min，從早上8∶00到傍晚18∶00，每隔2h測(cè)定1次。測(cè)定的熒光數(shù)據(jù)有初始熒光（F0）、相對(duì)可變熒光（Vj）、最大熒光產(chǎn)量（Fm）、PSⅡ最大光合效率（Fv/Fm）、單位反應(yīng)中心熱耗散的能量（DI0/RC）和光化學(xué)性能指數(shù)（PI abs）。

1.3 數(shù)據(jù)分析 采用IBM SPSS Statistics 22和Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并進(jìn)行差異顯著性分析及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 光合有效輻射日變化 通過(guò)光合有效輻射日變化的折線圖（圖1），可以看出隨著時(shí)間的推移（早上8∶00到傍晚18∶00），光合有效輻射呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，在中午12∶00達(dá)到最大，為906μmol·m-2·s-1，在傍晚18∶00達(dá)到最小值為32μmol·m-2·s-1。在9∶00到15∶00期間，光合有效輻射變化較平緩，在15∶00到17∶00，光合有效輻射值從715μmol·m-2·s-1到107μmol·m-2·s-1急劇下降。

2.2 初始熒光F0的日變化 初始熒光F0，是PSⅡ光化學(xué)反應(yīng)中心處于完全開(kāi)放時(shí)的熒光值，F(xiàn)0反映了植物體色素含量的多少[25]。一般來(lái)說(shuō)，F(xiàn)0值的高低與光化學(xué)系統(tǒng)對(duì)能量的利用率成反比。PSⅡ系統(tǒng)的熱耗散增加或者PSⅡ可逆失活可以引起F0值的波動(dòng)變化，因此，可根據(jù)F0參數(shù)變化程度推測(cè)植物的光保護(hù)機(jī)制和PSⅡ反應(yīng)中心的狀況[26]。從圖2可以看到，隨著時(shí)間的變化，F(xiàn)0呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，在中午12∶00時(shí)達(dá)到最高值，為689.75，此時(shí)的光照強(qiáng)度最高，抑制了葫蘆的光合作用，PSⅡ系統(tǒng)對(duì)能量的利用效率最低，流向光化學(xué)部分的能量減少。下午14∶00—18∶00時(shí)，隨著光照強(qiáng)度的減弱，F(xiàn)0值逐漸下降（圖2）。

由表1可以看出，F(xiàn)0在8∶00、12∶00時(shí)存在顯著性差異（P<0.05）。

2.3 相對(duì)可變熒光Vj的日變化 Vj表示在快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線參數(shù)中J相的相對(duì)可變熒光強(qiáng)度，反映了照光2ms時(shí)有活性的反應(yīng)中心的關(guān)閉程度。Vj升高，表明了在PSⅡ的受體側(cè)，原初電子供體QA到次級(jí)電子供體QB間的電子傳遞受到嚴(yán)重抑制，導(dǎo)致QA-的積累[26]。從圖3可以看到，Vj的變化趨勢(shì)是先上升后下降，在12∶00—14∶00時(shí)處于巔峰值，為0.649，比10∶00時(shí)最低值增長(zhǎng)了36.92%（圖3）。通過(guò)表1的顯著性差異分析，Vj在12∶00、14∶00時(shí)與其他時(shí)間段存在顯著性差異（P<0.05）。

2.4 最大熒光Fm的日變化 Fm為最大熒光產(chǎn)量，是光系統(tǒng)PSⅡ反應(yīng)中心處于完全關(guān)閉時(shí)的熒光產(chǎn)量，通過(guò)Fm可以反映出PSⅡ的電子傳遞情況[27]。Fm的下降和Fv/Fm一樣，都被作為重要表現(xiàn)特征來(lái)指示光抑制。從圖4可以看到，F(xiàn)m的變化呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢(shì)，在8∶00—12∶00時(shí)逐漸下降，在12∶00時(shí)達(dá)到最小，為2163，比8∶00時(shí)下降了35.17%;12∶00—18∶00時(shí)開(kāi)始上升，F(xiàn)m在中午12∶00—14∶00時(shí)處于最低，此時(shí)，光照強(qiáng)度較大，光抑制現(xiàn)象較明顯。通過(guò)對(duì)Fm的方差分析可以發(fā)現(xiàn)，8∶00、12∶00、14∶00與其他時(shí)刻之間存在顯著性差異，其他時(shí)刻間沒(méi)有顯著差異（P<0.05）。

2.5 最大光合效率Fv/Fm的日變化 Fv/Fm為PSⅡ最大光合效率，即最大光化學(xué)量子產(chǎn)量，最大光能轉(zhuǎn)換效率，反映了植物潛在的最大光合能力，其數(shù)值的下降被看作是植物產(chǎn)生光抑制的重要條件。公式為Fv/Fm=（Fm-F0）/Fm，反映 PSⅡ反應(yīng)中心內(nèi)稟光能的轉(zhuǎn)換效率，是植物產(chǎn)生光抑制的敏感指標(biāo)[28]，用來(lái)反映光抑制程度，其值越高說(shuō)明發(fā)生光抑制的程度越低，值越低光抑制程度越高。由圖5可知，F(xiàn)v/Fm日變化的總體趨勢(shì)是先下降后上升，在8∶00—14∶00持續(xù)下降，14∶00達(dá)到最低，為0.706，下降幅度為17.23%，說(shuō)明隨著溫度和光強(qiáng)的逐漸增加，葫蘆的光合活性受到了暫時(shí)的抑制。14∶00—18∶00，隨著光照強(qiáng)度的減弱，F(xiàn)v/Fm上升，光合活性得到恢復(fù)。

2.6 反應(yīng)中心熱耗散能量DI0/RC的日變化 DI0/RC是單位反應(yīng)中心熱耗散能量的多少，其數(shù)值上升時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)中心在熱耗散方面消耗的能量增加。由圖6可知，DI0/RC的日變化呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)，在14∶00時(shí)達(dá)到峰值（1.16），與Fv/Fm先降后升截然相反，說(shuō)明了Fv/Fm降低與熱耗散的增加有關(guān)。此外，DI0/RC的變化趨勢(shì)還說(shuō)明葫蘆會(huì)通過(guò)增加熱耗散的能量來(lái)免受強(qiáng)光和高溫對(duì)其造成的傷害，是葫蘆光合反應(yīng)中心的一種保護(hù)機(jī)制[26]。

2.7 光化學(xué)性能指數(shù)PI abs的日變化 光化學(xué)性能指數(shù)PI abs，能夠反映植物葉片的光合綜合性能，也是判斷光合活性是否受損的一個(gè)指標(biāo)。從圖7可以看出，從8∶00到12∶00，隨著光強(qiáng)和溫度的升高，PI abs值從2.03降低到0.46，與Fv/Fm的變化趨勢(shì)相同，說(shuō)明高光強(qiáng)和高溫對(duì)葫蘆的光合活性造成了嚴(yán)重抑制，14∶00到18∶00光強(qiáng)和溫度降低，PI abs值又逐漸恢復(fù)，表明在一定范圍內(nèi)，可逆的PSⅡ功能下調(diào)是對(duì)強(qiáng)光和高溫傷害的一種保護(hù)機(jī)制[26]。

2.8 電子傳遞速率psi（Eo）的日變化 psi（Eo）是單位反映中心將電子傳遞鏈中超過(guò)QA的其他電子受體的概率，即推動(dòng)電子傳遞的效率，公式為psi（Eo）=ET0/TRO=（1-Vj）。其日變化如圖8，在10∶00達(dá)到最高，為0.53，在12∶00和14∶00最低，分別為0.37、0.36。

2.9 葫蘆葉綠素?zé)晒鈪?shù)的相關(guān)性分析 由表2可以看出，F(xiàn)0與Vj、DI0/RC成顯著正相關(guān)，與Fm、Fv/Fm、PI abs、psi（Eo）成負(fù)相關(guān);Fm與Fv/Fm、PI abs、psi（Eo）成正相關(guān)，與日變化趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)。

3 結(jié)論與討論

本研究中，在8∶00—14∶00，F(xiàn)v/Fm下降，反應(yīng)中心熱耗散能量DI0/RC上升，F(xiàn)0上升，說(shuō)明此時(shí)PSⅡ反應(yīng)中心出現(xiàn)光抑制，這可能是因?yàn)楦邷?、高?qiáng)度光照下的反應(yīng)中心的可逆失活及熱耗散的增加。最大熒光Fm、光化學(xué)性能指數(shù)PI abs、電子傳遞速率psi（Eo）的日變化趨勢(shì)與Fv/Fm相同，都是先下降后上升。這些參數(shù)在14∶00—18∶00都出現(xiàn)了恢復(fù)性上升，說(shuō)明反應(yīng)中心的失活是可逆的，是葫蘆對(duì)高溫高強(qiáng)度光照的一種自我保護(hù)機(jī)制。此次研究針對(duì)的是常規(guī)管理下的葫蘆的熒光參數(shù)日變化，下一步將對(duì)鹽脅迫、干旱脅迫逆境環(huán)境下的熒光參數(shù)進(jìn)行研究，以期為逆境環(huán)境下葫蘆的栽培管理提供理論依據(jù)與指導(dǎo)。

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（責(zé)編：張 麗）