孫云飛 張文明 巢建國(guó) 谷巍 陸奇杰

摘要：以茅蒼術(shù)為材料，采用盆栽試驗(yàn)方法，研究不同鹽濃度（0.0%、0.2%、0.4%、0.8%、1.6%）脅迫后茅蒼術(shù)葉片葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，低濃度鹽脅迫（NaCl濃度≤0.2%）對(duì)茅蒼術(shù)葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響不明顯，但隨著鹽濃度增加，茅蒼術(shù)葉綠素含量、光下最大熒光（Fm′）、PSⅡ有效光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv′/Fm′）、PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）、PSⅡ潛在光化學(xué)活性（Fv/Fo）、光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）和表觀電子傳遞速率（ETR）逐漸下降，初始熒光（Fo）和非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）逐漸升高;尤其在0.8%和1.6%處理組茅蒼術(shù)葉綠素含量、葉綠素?zé)晒鈪?shù)均有顯著變化。綜上可知，在低濃度鹽脅迫（NaCl濃度≤0.2%）土壤中茅蒼術(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育基本正常，但在高濃度鹽脅迫（NaCl濃度>0.4%）土壤中其生長(zhǎng)發(fā)育受到明顯抑制。

關(guān)鍵詞：茅蒼術(shù);鹽脅迫;葉綠素?zé)晒?葉綠素含量

中圖分類(lèi)號(hào)： S567.21+1.01文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）04-0146-04

收稿日期：2018-08-06

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：81573520）;2017年中醫(yī)藥公共衛(wèi)生服務(wù)補(bǔ)助專(zhuān)項(xiàng)“全國(guó)中藥資源普查項(xiàng)目”[編號(hào)：財(cái)社（2017）66號(hào)];江蘇省基礎(chǔ)研究計(jì)劃（自然科學(xué)基金）面上項(xiàng)目（編號(hào)：BK20171312）。

作者簡(jiǎn)介：孫云飛（1982—），男，江蘇南京人，碩士，副主任中藥師，主要從事生藥學(xué)研究。E-mail：630344554@qq.com。

通信作者，巢建國(guó)，碩士，教授，主要從事中藥資源與開(kāi)發(fā)研究。E-mail：jgchao1016@163com。

茅蒼術(shù)為菊科植物茅蒼術(shù)[Atractylodes lancea（Thunb.） DC.]的干燥根莖，具有燥濕健脾、祛風(fēng)散寒、明目之功效[1]。茅蒼術(shù)道地產(chǎn)區(qū)為江蘇茅山，近些年來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、使用土地不當(dāng)?shù)纫蛩?，造成此地區(qū)鹽漬化土壤面積日益擴(kuò)大，這嚴(yán)重制約了植物正常的生長(zhǎng)發(fā)育。鹽脅迫對(duì)植物的傷害是多方面的，例如植物生物量的減少、細(xì)胞膜的氧化損傷、光合作用的下降等[2]。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下黃連幼苗的光合生理受到明顯抑制，其中Fo和NPQ值持續(xù)上升，F(xiàn)v/Fm、Fv′/Fm′、qP等值持續(xù)下降[3]。秦紅艷等對(duì)山葡萄進(jìn)行不同濃度的鹽脅迫，結(jié)果表明，鹽濃度超過(guò)0.3%處理組山葡萄葉Fo值顯著升高，F(xiàn)v/Fm、Fv/Fo、qP和ETR等值顯著下降，且濃度越大下降速率越快[4]。目前，鹽脅迫下茅蒼術(shù)葉片葉綠素?zé)晒馓匦缘淖兓芯可形匆?jiàn)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以茅蒼術(shù)為試驗(yàn)材料，研究不同濃度鹽水溶液對(duì)茅蒼術(shù)葉片葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，以期闡明鹽脅迫對(duì)茅蒼術(shù)的傷害機(jī)制，為其耐鹽能力評(píng)價(jià)及實(shí)際生產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)材料

供試材料為江蘇省鎮(zhèn)江茅山地區(qū)的茅蒼術(shù)，種植于南京中醫(yī)藥大學(xué)藥用植物園內(nèi)。經(jīng)南京中醫(yī)藥大學(xué)中藥資源與鑒定系巢建國(guó)教授鑒定為菊科植物茅蒼術(shù)[Atractylodes lancea（Thunb.） DC.]。

1.2?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽試驗(yàn)方法，土樣取自南京中醫(yī)藥大學(xué)藥苑。選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致的茅蒼術(shù)植株種植于塑料花盆內(nèi)，盆直徑23.5 cm，高17.0 cm，帶托盤(pán)。每個(gè)花盆裝土5 kg，種植5株茅蒼術(shù)，適量澆水，防止鹽脅迫后土壤鹽分的淋溶。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組方法，參照土壤鹽漬化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)確定NaCl濃度。以不添加NaCl的蒸餾水為對(duì)照組，分別加入質(zhì)量為0、0.01、0.02、0.04、0.08 kg的NaCl配制成不同鹽濃度（%，干土質(zhì)量）的5個(gè)處理組分別為CK（0，對(duì)照）、A（0.2%）、B（0.4%）、C（0.8%）、D（1.6%），每盆澆灌不同鹽濃度溶液500 mL，將托盤(pán)中滲出的水分重新倒入花盆中以防NaCl的缺失，每個(gè)處理進(jìn)行3次重復(fù)。之后正常管理，以蒸餾水補(bǔ)充每天損失的水分。于2016年5月初在南京中醫(yī)藥大學(xué)藥用植物園中開(kāi)始試驗(yàn)，分別在處理0、3、6、9、12、15 d后，隨機(jī)在每盆每株上隨機(jī)選取2～3張生長(zhǎng)旺盛的功能葉，做標(biāo)記后進(jìn)行茅蒼術(shù)葉片葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定，每次測(cè)定重復(fù)3次。

1.3?測(cè)定指標(biāo)與方法

采用CCM-200 PLUS葉綠素測(cè)定儀（美國(guó)OP-TI-sciences公司）進(jìn)行茅蒼術(shù)葉綠素含量的測(cè)定。使用LI-6400型便攜式熒光-光合作用系統(tǒng)（美國(guó)基因公司）測(cè)定茅蒼術(shù)葉片的光下最大熒光（Fm′）、PSⅡ有效光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv′/Fm′）、初始熒光（Fo）、PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）、PSⅡ潛在光化學(xué)活性（Fv/Fo）、光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）、非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）、表觀電子傳遞速率（ETR），以開(kāi)放式氣路系統(tǒng)測(cè)量[5]。

1.4?統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)處理及圖表繪制采用Microsoft Excel 2013完成，數(shù)據(jù)之間的多重比較采用SPSS 22.0。

2?結(jié)果與分析

2.1?鹽脅迫對(duì)茅蒼術(shù)葉綠素含量的影響

葉綠素含量可以直接反映植物的光合能力強(qiáng)弱[6]。由圖1可知，鹽脅迫后CK組茅蒼術(shù)葉片葉綠素含量呈持續(xù)升高趨勢(shì)，A處理組呈先上升后下降趨勢(shì)，B～D處理組則是持續(xù)下降。鹽脅迫后的第6天，和CK組相比，A處理組茅蒼術(shù)葉片葉綠素含量升高了4.20%，B～D處理組葉綠素含量分別降低了17.25%、15.39%、27.16%;鹽脅迫后15 d時(shí)，和CK組相比，A～D處理組葉綠素含量分別降低了4.50%、24.49%、27.55%、37.08%。

2.2?鹽脅迫對(duì)茅蒼術(shù)葉片熒光參數(shù)Fm′、Fv′/Fm′的影響

Fm′為光下最大熒光，可反映出植物葉片吸收和傳遞光能的能力[7]。由圖2-A可見(jiàn)，A處理組茅蒼術(shù)葉片F(xiàn)m′值先上升后下降，而B(niǎo)～D處理組Fm′值均呈持續(xù)下降趨勢(shì)。在脅迫后15 d時(shí)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，A～D處理組茅蒼術(shù)葉片F(xiàn)m′值分別比CK組降低了36.05%、55.79%、65.27%、75.07%，均和CK組達(dá)到了顯著性差異。

Fv′/Fm′為PSⅡ有效光化學(xué)量子產(chǎn)量，可反映開(kāi)放的PSⅡ反應(yīng)中心原初光能捕獲效率[8]。由圖2-B可見(jiàn)，A處理組茅蒼術(shù)葉片F(xiàn)v′/Fm′值在鹽脅迫后3 d時(shí)比CK組略高，此后開(kāi)始下降。B～D處理組茅蒼術(shù)葉片F(xiàn)v′/Fm′值隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)均呈持續(xù)下降趨勢(shì)，且鹽濃度越大，下降速率越快。在脅迫后15 d時(shí)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，A～D處理組茅蒼術(shù)葉片F(xiàn)v′/Fm′值分別比CK組降低了17.42%、39.35%、59.23%、77.55%。

2.3?鹽脅迫對(duì)茅蒼術(shù)葉片熒光參數(shù)Fv/Fm、Fv/Fo的影響

Fv/Fm為PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量，反映植物葉片PSⅡ反應(yīng)中心原初光能轉(zhuǎn)換效率[9]。由圖3-A可知，鹽脅迫下不同處理組茅蒼術(shù)葉片F(xiàn)v/Fm值變化趨勢(shì)各不相同，CK和A處理組的Fv/Fm值在整個(gè)脅迫期間變化幅度不大，脅迫后15 d時(shí)分別是脅迫前（0 d）的1.00、0.94倍，而B(niǎo)～D處理組的Fv/Fm值呈持續(xù)下降趨勢(shì)，分別是脅迫前（0 d）的0.85、0.78、0.75倍。

Fv/Fo為PSⅡ潛在光化學(xué)活性，其變化趨勢(shì)和Fv/Fm較為相似，但變化幅度要大于Fv/Fm。由圖3-B可知，CK組茅蒼術(shù)葉片F(xiàn)v/Fo值總體呈持續(xù)上升趨勢(shì)，而B(niǎo)～D處理組Fv/Fo值呈持續(xù)下降趨勢(shì)，脅迫后15 d時(shí)其Fv/Fo值分別是脅迫前（0 d）的0.64、0.50、0.33、0.19倍。

2.4?鹽脅迫對(duì)茅蒼術(shù)葉片熒光參數(shù)Fo、ETR的影響

Fo為初始熒光，反映出植物葉片色素吸收的能量中以熱和熒光形式散失部分[10]。由圖4-A可知，除CK組外，其余各處理組茅蒼術(shù)葉片F(xiàn)o值在整個(gè)測(cè)定期均有不同程度的上升，且隨著鹽濃度的增大，上升趨勢(shì)越明顯。在脅迫后15 d時(shí)A～D處理組Fo值分別比CK組增加了12.36%、29.88%、47.78%、60.86%。

ETR為表觀電子傳遞速率，可反映出光化學(xué)反應(yīng)中用于碳固定的電子傳遞情況[11]。由圖4-B可知，在整個(gè)測(cè)定期內(nèi)，CK組茅蒼術(shù)葉片ETR值呈逐漸上升趨勢(shì)，A～D處理組ETR值呈持續(xù)下降趨勢(shì)，且在脅迫后6 d時(shí)下降速率顯著加快。在脅迫后15 d 時(shí)A～D處理組ETR值分別比CK組降低了15.31%、24.47%、40.99%、60.26%。

2.5鹽脅迫對(duì)茅蒼術(shù)葉片熒光參數(shù)qP、NPQ的影響

qP為光化學(xué)猝滅系數(shù)，反映了PSⅡ原初電子受體質(zhì)體醌A（QA）的還原狀態(tài)，其值越大，說(shuō)明PSⅡ的電子傳遞活性越高[12]。由圖5-A顯示的結(jié)果可知，各處理組茅蒼術(shù)葉片qP值變化趨勢(shì)存在一定差異。A處理組qP值先上升后下降，B～D處理組整體呈持續(xù)下降趨勢(shì)。在脅迫后的0～15 d內(nèi)，A～D處理組qP值分別比脅迫前（0 d）降低了3.87%、12.10%、18.41%、24.13%。

NPQ為非光化學(xué)淬滅系數(shù)，即熱能途徑中耗散的光能，其值升高對(duì)光合機(jī)構(gòu)有一定的保護(hù)作用[13]。由圖5-B可知，在脅迫后的0～15 d內(nèi)，CK組茅蒼術(shù)葉片NPQ值變化不大，A～D處理組NPQ值有不同程度的增加，分別比脅迫前（0 d）增加了10.54%、22.36%、31.15%、40.29%。

3?討論與結(jié)論

葉綠素含量多少可以直接反映植物光合能力強(qiáng)弱，是衡量植物抗逆能力的重要指標(biāo)之一[14-15]。研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫后植物葉片葉綠素含量降低可能是由于其葉綠體色素合成酶活性降低、葉綠素分解加速、葉綠體功能紊亂或結(jié)構(gòu)受損等原因造成的[16]。本研究結(jié)果表明，鹽濃度為0.2%處理組茅蒼術(shù)葉綠素含量呈先上升后下降趨勢(shì)?而鹽濃度高于0.2%處理組葉綠素含量均隨時(shí)間的延長(zhǎng)持續(xù)降低，且鹽濃度越高下降幅度越大，這說(shuō)明高鹽脅迫下，茅蒼術(shù)葉片葉綠素含量會(huì)顯著下降，葉綠體結(jié)構(gòu)明顯受損。

植物葉綠素吸收的光能主要用于光合電子傳遞、葉綠素?zé)晒夂蜔岷纳⑦@3種途徑，這三者間有著此消彼長(zhǎng)的關(guān)系[17]。葉綠素含量的降低必然會(huì)影響光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化，而葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化可以更好地反映出逆境下植物內(nèi)在光能利用和熱耗散情況。本研究中，CK組的Fm′、Fv′/Fm′、Fv/Fm、Fv/Fo、Fo、ETR、qP、NPQ值在鹽脅迫后一段時(shí)間內(nèi)變化不大。A處理組的熒光參數(shù)大多呈先上升后下降趨勢(shì)，B～D處理組Fm′、Fv′/Fm′、Fv/Fm、Fv/Fo、ETR、qP值均呈持續(xù)下降趨勢(shì)，F(xiàn)o和NPQ呈與之相反的變化趨勢(shì)，各熒光參數(shù)變化幅度均隨鹽濃度的增加而加大。此結(jié)果表明，鹽濃度超過(guò)0.2% 處理組會(huì)使茅蒼術(shù)葉片吸收和傳遞光能的能力減弱、PSⅡ反應(yīng)中心活性降低、光化學(xué)反應(yīng)效率和電子傳遞速率降低，從而導(dǎo)致茅蒼術(shù)類(lèi)囊體上ATP合成受阻，暗反應(yīng)階段CO2固定量降低，光合作用進(jìn)程受阻。而Fo的持續(xù)升高，說(shuō)明茅蒼術(shù)葉片PSⅡ反應(yīng)中心遭到破壞或可逆性失活，NPQ的增加說(shuō)明在鹽脅迫下茅蒼術(shù)會(huì)以增加吸收光能中熱耗散比例方式來(lái)減輕鹽脅迫對(duì)其光合機(jī)構(gòu)的傷害。當(dāng)鹽濃度超過(guò)0.4%時(shí)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，茅蒼術(shù)葉片葉綠素?zé)晒飧黜?xiàng)指標(biāo)與脅迫前差異均較為顯著，這說(shuō)明茅蒼術(shù)葉片PSⅡ反應(yīng)中心遭到嚴(yán)重破壞，光合作用受到顯著抑制。

綜述所述，低濃度鹽脅迫（NaCl濃度≤0.2%）下茅蒼術(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育基本正常，其葉片葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)與對(duì)照相比無(wú)顯著性差異，高濃度鹽脅迫（NaCl濃度>0.4%）下其葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)均發(fā)生顯著變化，生長(zhǎng)受到抑制，亦說(shuō)明茅蒼術(shù)具有一定的耐鹽能力。

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