龍凌云 毛立彥 劉功德 蘇艷蘭 黃秋偉 唐毓瑋 張宇

摘 要：以融安金柑、滑皮金柑和脆蜜金柑3個金柑品種為研究對象，測定其葉綠素含量和葉綠素熒光參數，并進行數據比較分析，探究3個品種間的光合生理特性，旨在為金柑品種的光合作用機理和栽培技術研究提供科學參考。研究結果表明融安金柑的葉綠素a（Chla）、葉綠素b（Chlb）、總葉綠素（Chl）及類胡蘿卜（Car）含量顯著高于滑皮金柑和脆蜜金柑，但葉綠素a與葉綠素b比值（Chla/Chlb）顯著低于滑皮金柑和脆蜜金柑。此外，3個金柑品種的葉片葉綠素熒光參數比較分析結果顯示，融安金柑的Fo和NPQ值顯著高于滑皮金柑和脆蜜金柑，F(xiàn)v/Fm、ΦPSII和ETR值顯著低于滑皮金柑和脆蜜金柑，滑皮金柑和脆蜜金柑之間的葉綠素熒光參數差異不顯著。綜合比較，滑皮金柑和脆蜜金柑的葉片光合效率高于融安金柑，但融安金柑對抵御光抑制的能力強于前兩者，具有較強的耐光性。

關鍵詞：金柑 葉綠素 葉綠素熒光

中圖分類號：S666.1 ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

Abstract： The chlorophyll content and fluorescence parameters of three kumquat varieties：“Rongan”，“Huapi”，“Cuimi”were determined and analyzed to study their photosynthetic physiologic characteristics， aiming to provide a reference for exploring the photosynthetic mechanism and cultivation techniques of kumquat varieties. Results indicated that the contents of chlorophyll （Chl）， Chla， Chlb and Car of“Rongan”were significantly higher than that of“Huapi”and“Cuimi”， but its ratio of Chla to Chlb （Chla/Chlb） was significantly lower than that of the latter two. The fluorescence parameters of Fo and NPQ of“Rongan”were significantly higher than that of“Huapi”and“Cuimi”， ?and its Fv/Fm、ΦPSII and ETR were significantly lower than that of the latter two. There were no significant differences in chlorophyll fluorescence parameters between“Huapi”and“Cuimi”. The photosynthetic efficiency of“Huapi”and“Cuimi”were higher than that of“Rongan”， but the photostability of “Rongan”was better than that of “Huapi”and“Cuimi”.

Key words： Kumquat; chlorophyll; chlorophyll fluorescence

金柑（Citrus japonica）原產于中國，屬于蕓香科（Rutaceae）金柑屬（Citrus）常綠果樹，在我國野生和栽培的有金棗、圓金柑、長葉金柑和山金柑4個種，以及金彈、長壽金柑兩個雜種金柑[1-2]。金柑是經濟價值較高的食、藥、賞兼用型果樹，在華南地區(qū)如廣西、廣東等省的栽培和食用歷史悠久[3]。開展金柑不同品種的栽培生理生化特性研究，可為篩選不同地區(qū)引進適宜栽培品種，以及改進與優(yōu)化田間栽培技術提供理論參考依據。光合作用是植物的一項重要的生理生態(tài)特征，植株光合作用能力強弱是決定植物生產力大小關鍵因素之一，對于果樹而言也是影響果實產量和品質的重要因素之一[4]。葉綠素是植物光合色素中一類重要色素，在植株對光能的吸收、傳遞和轉化等光合作用過程中扮演著極為重要的角色，它的含量高低、類型比值以及熒光特性，可作為評判植物光合作用能力大小的重要指標[5-6]。因此，在果樹的光合生理特性研究中，通過分析比較果樹不同品種葉片的葉綠素含量、類型及其熒光特性，可為認識果樹不同品種的光合特性和優(yōu)化田間栽培技術提供理論支持。

廣西是中國金柑主產區(qū)之一，又以融安縣出產的金柑最負盛名。融安縣現(xiàn)主栽金柑品種為融安金柑及其實生苗變異株選育出的滑皮金柑，近年來科研人員又從“滑皮金柑”芽變單株中選育出“脆蜜金柑”新品種[7]。目前，金柑相關研究主要集中在果實營養(yǎng)與功能成分[8-9]、遺傳育種與多樣性[10-11]、高效栽培技術[12-13]、花器官發(fā)育機理[14-15]、果皮油腺細胞形成機理[16-17]等方面，而關于金柑不同品種的光合生理特性研究報道較少。葉綠素熒光（chlorophyll fluorescence，CF）技術是以葉綠素熒光為探針快速、靈敏檢測植物對光能的吸收、傳遞、耗散、分配等光合作用狀態(tài)，無損傷研究植物光合生理特性，評價植株光合能力強弱的一種技術[18]。經文獻檢索，目前尚未見有將葉綠素熒光技術應用于金柑不同品種葉綠素熒光特性研究的報道。本研究通過測定融安金柑、滑皮金柑和脆蜜金柑3個品種葉片的葉綠素含量和類型，并利用葉綠素熒光成像技術對3個品種的葉綠素熒光參數進行測定和比較，探究3個品種內在的光合生理特性差異，研究結果將為調整和優(yōu)化融安金柑、滑皮金柑和脆蜜金柑3個品種的豐產栽培技術提供基礎理論數據參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為融安金柑、滑皮金柑和脆蜜金柑來自廣西亞熱帶作物研究所科研基地溫室大棚，葉綠素含量和熒光參數測定在廣西亞熱帶優(yōu)勢作物繁育及綜合開發(fā)新技術實驗室中進行。選用上述3個金柑品種的3年生嫁接盆栽苗（盆徑50 cm，栽培基質為園土：泥炭土：椰糠：蛭石體積比為2∶2∶1∶1）作為研究對象。每個品種隨機選擇4盆長勢健壯的植株，每盆植株選定同等數目且受光一致、長勢健壯的成熟葉片進行測定。

1.2 方法

1.2.1 葉綠素和類胡蘿卜素提取與測定

從每盆金柑中采集新鮮葉片，去除葉脈后剪碎并稱取0.1 g作為測試樣品。參照李玲等[19]的乙醇提取和測定方法，將樣品放入離心管中，加入10 ml 95 %乙醇，黑暗處常溫放置24 h，待提取至無綠色后，分別在665 nm、649 nm和470 nm波長處測定提取液的吸光度，并按公式計算葉綠素a（Chla）、葉綠素b（Chlb）、總葉綠素（Chl）、類胡蘿卜素含量（Car）及葉綠素a/葉綠素b比值（Chla/Chlb）。

1.2.2 葉綠素熒光參數測定

采用葉綠素熒光成像系統(tǒng)CF Imager測定3個金柑品種的葉片葉綠素熒光參數。測定前，將葉片暗處理20 min，處理后用弱光1.0 μmol/（m2·s）測定暗適應下的最小初始熒光F0，然后給周期性飽和脈沖[6000 μmol/（m2·s），脈沖時間0.8 s]，測得PSII反應中心潛在的激發(fā)能捕獲效率Fv/Fm、PSII實際光化學量子效率ΦPSII和非光化學淬滅系數NPQ，并計算出電子傳遞速率ETR。

1.3 數據統(tǒng)計分析

以上每個品種各參數重復測試3次，測定的數據采用Excel 2007和SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析，差異顯著性分析采用新復極差法（Duncan）。

2 結果與分析

2.1 不同品種金柑葉片光合色素的含量

3個品種金柑的葉片光合色素含量及變化如表1所示，3個品種金柑的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和總葉綠素含量均值呈融安金柑>滑皮金柑>脆蜜金柑的趨勢，融安金柑的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和總葉綠素含量均顯著高于滑皮金柑和脆蜜金柑，而滑皮金柑和脆蜜金柑上述測定參數之間的差異性不顯著。脆蜜金柑的葉綠素a/葉綠素b比值最高，滑皮金柑次之，融安金柑最低，且融安金柑的葉綠素a/葉綠素b比值顯著低于滑皮金柑和脆蜜金柑，而滑皮金柑和脆蜜金柑兩者之間差異性不顯著。

2.2 不同品種金柑葉綠素熒光參數比較

3個品種金柑的葉片葉綠素熒光參數如表2所示。融安金柑的初始熒光Fo顯著高于脆蜜金柑和滑皮金柑，后兩者的差異不顯著，脆蜜金柑Fo值最低，這與葉綠素含量測定的結果一致。Fv/Fm指PSII反應中心潛在的激發(fā)能捕獲效率，反映出植物光合系統(tǒng)潛在的光化學效率，正常生長環(huán)境條件下通常恒定在0.75～0.85之間[20，21]，融安金柑等3個品種的Fv/Fm值均在0.78～0.80之間符合這個范圍，差異性分析結果顯示融安金柑的Fv/Fm值顯著低于脆蜜金柑和滑皮金柑，表明融安金柑潛在的光化學效率低于脆蜜金柑和滑皮金柑。PSII實際光化學量子效率ΦPSII值大小與PSII反應中心開放程度成正比，在一定范圍內，ΦPSII值越大說明PSII反應中心的光能轉化效率越高，更有利于有機物的積累。從表2中可知，脆蜜金柑和滑皮金柑的ΦPSII值顯著高于融安金柑，說明脆蜜金柑和滑皮金柑有較高的PSII光能捕獲效率。非光化學淬滅系數NPQ可用于反映植物將過剩光能耗散成熱，防御光抑制破壞的能力[22]。由表2可知融安金柑的NPQ值顯著高于滑皮金柑和脆蜜金柑，說明融安金柑抵御光抑制破壞能力強于滑皮金柑和脆蜜金柑。研究表明，在同等光強條件下，植物的ETR越高表明植株葉片可以形成的ATP和NADPH等活躍化學能越多，從而為暗反應進行光合碳同化提供充足能力，可加快有機物的積累和碳同化運轉效率[23]。3個金柑品種中，脆蜜金柑和滑皮金柑的ETR值顯著高于融安金柑，結合ΦPSII值的比較分析結果，表明這2個品種的糖分等有機物積累能力高于融安金柑。

3 討論與結論

葉綠素是植物光合色素中最重要一個類型，與植物光合作用過程密切相關，參與了植物對光能的吸收、傳遞和轉化等過程，其中葉綠素a是光合反應中心復合體的主要組成部分，參與了對光能的吸收和轉化成電能的過程，葉綠素b作為捕光色素蛋白復合體的重要組成部分，其主要作用是捕獲和傳遞光能，而類胡蘿卜素是植物光合色素不可缺少的組分，在保護光合器官免受單線態(tài)氧的傷害中起著重要作用[5-6]。有研究表明，植物葉綠素含量的高低可影響葉片的光合速率，葉綠素a與葉綠素b比值可反映出植株對光能的利用能力大小，通常葉綠素a/葉綠素b比值高的植物對光照的需求量較大[23-25]。本研究中發(fā)現(xiàn)脆蜜金柑和滑皮金柑的葉綠素與類胡蘿卜素含量均顯著低于融安金柑，但兩者的葉綠素a/葉綠素b比值顯著高于融安金柑，結合葉綠素熒光特性比較分析結果，發(fā)現(xiàn)脆蜜金柑和滑皮金柑的Fv/Fm、ΦPSII和ETR均顯著高于融安金柑，而兩者的NPQ值卻顯著低于融安金柑。試驗結果表明，在耐陰能力和適應強光、抵御光抑制破壞能力方面融安金柑優(yōu)于脆蜜金柑和滑皮金柑，但在光合效率和有機物積累能力方面，脆蜜金柑和滑皮金柑優(yōu)于融安金柑。因此，與原有的融安金柑栽培技術相比較，在脆蜜金柑和滑皮金柑的栽培過程中可采取適宜增強修剪枝條力度，降低植株葉片密度;在采取地表鋪設反光膜增加日光照量措施時，應注意避免強光過度，而增強了脆蜜金柑和滑皮金柑葉片光合作用的光抑制強度。

植物體內葉綠素熒光特性與光合作用緊密相關，熒光參數指標可反映植物在光合作用過程中對光吸收、耗散和分配等方面的內在聯(lián)系和變化規(guī)律，作為反映植物光合效率高低的主要指標[26]。本研究結果顯示，融安金柑的Fv/Fm值顯著低于脆蜜金柑和滑皮金柑，但后兩者的Fv/Fm值差異不顯著。有研究表明當植物受到環(huán)境脅迫或者植株基因發(fā)生突變情況下，該值會發(fā)生顯著變化[21]結合3個品種之間的親緣關系分析，滑皮金柑來源于融安金柑實生苗變異株，脆蜜金柑來源于滑皮金柑芽變四倍體，推測融安金柑的Fv/Fm值與滑皮金柑、脆蜜金柑存在顯著差異，可能是因為實生苗變異更容易形成較多的基因變異。

本研究借助葉綠素熒光檢測技術測定和分析了3個金柑品種葉片葉綠素熒光參數的變化規(guī)律，結合葉片葉綠素含量變化，發(fā)現(xiàn)融安金柑的光合效率與滑皮金柑、脆蜜金柑存在顯著差異，這表明葉綠素熒光技術可直接、快速鑒定不同金柑品種間的光合特性，可為金柑不同品種的高效豐產栽培技術的研究和優(yōu)化提供理論參考。

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