周 杰，楊鈺明，蘭琳英，徐艷芳，鄭清冬，謝泰祥，艾 葉*

(1.福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院，福建 福州 350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院，福建 福州 350002)

建蘭(Cymbidium ensifolium)為蘭科(Orchidaceae)蘭屬(Cymbidium)地生蘭，主要分布于我國(guó)福建、臺(tái)灣、浙江、安徽、江西、海南和廣東等地，因在福建省栽培早、分布多，故稱為建蘭[1]。建蘭株型姿態(tài)優(yōu)雅、花香淡雅、寓意高潔，在觀賞、文化和經(jīng)濟(jì)方面都有著較高的價(jià)值，受到眾多文人雅士喜愛。建蘭種植歷史悠久，種質(zhì)資源豐富，品種繁多[1—3]。野生建蘭耐蔭蔽，不耐強(qiáng)光直射，一般生長(zhǎng)在海拔600～1800 m的溝谷、疏林、灌木和草叢等郁閉度較高的環(huán)境中[1]。

光合作用是植物長(zhǎng)期適應(yīng)自然環(huán)境的生物過程，可將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化為植物體生長(zhǎng)、發(fā)育和繁育過程中所需的物質(zhì)和能量[4]。光合特性能反映環(huán)境因素對(duì)植物光合代謝的影響[5]，植物間的生長(zhǎng)、產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆性等方面存在不同程度的差異性，一定程度上是由植物間光合特性的差異所造成[6—8]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)水稻[9]、白菜[10]和蘋果[11]等植物的光合作用效率及機(jī)制有著較詳盡的研究，而對(duì)蘭科植物的光合特性研究相對(duì)較少。沈宗根等[12]對(duì)美花石斛(Dendrobium loddigesii)、春石斛(D.nobile)和鐵皮石斛(D.candidum)的葉綠素含量、葉綠素?zé)晒夂凸夂献饔脜?shù)進(jìn)行測(cè)定分析，發(fā)現(xiàn)三種石斛的光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)較低，且葉綠素a/b低于2.2，具有陰生植物的生理特性。王瑩博等[13]測(cè)定了白及(Rhizoma bletillae)在高溫、干旱、高溫干旱下葉片葉綠素?zé)晒夂凸夂献饔脜?shù)的變化情況，表明高溫和干旱脅迫會(huì)影響白及葉片光合參數(shù)。

建蘭品種繁多，且不同品種間的生長(zhǎng)習(xí)性差異較大，但目前對(duì)建蘭品種間的光合特性研究較少，不利于建蘭種質(zhì)資源保護(hù)、栽培以及開發(fā)利用。本研究以國(guó)內(nèi)常見的17個(gè)建蘭品種為材料，測(cè)定和分析建蘭品種的光合色素以及葉綠素?zé)晒庀嚓P(guān)參數(shù)，為建蘭良種選育及栽培管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以福建農(nóng)林大學(xué)金山校區(qū)森林蘭苑國(guó)蘭種質(zhì)資源圃(119°18′E，26°05′N)栽培多年的 17 個(gè)建蘭品種為材料(表1，圖1)。每品種選取3株長(zhǎng)勢(shì)一致、無(wú)病蟲害的健康植株。

1.2 方法

1.2.1 光合色素含量測(cè)定

在每株葉片的中上部隨機(jī)選取3個(gè)小圓片(直徑1 cm)，避開葉脈，每品種共9個(gè)小圓片。參照沈偉其[14]的方法測(cè)定，將無(wú)水乙醇和丙酮等量配制成葉綠素提取液[15]，小圓片剪成寬1 mm細(xì)絲，放入含20 mL提取液的容器中，置于陰暗環(huán)境24 h，溫室保持在 25 ℃，搖晃容器至葉細(xì)絲發(fā)白后，分別于470 nm、645 nm和663 nm下測(cè)定吸光度值(ABS)。用Arnon運(yùn)算公式計(jì)算提取液的葉綠素含量，包括葉綠素a (Chla)、葉綠素b (Chlb)、總?cè)~綠素(Chl)和類胡蘿卜素(Car)。

1.2.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定

每株自葉尖下6 cm處隨機(jī)剪取3片新鮮葉片，每品種取9片。將剪取的葉片暗處理15 min后，轉(zhuǎn)至捷克FluorCam開放式葉綠素?zé)晒鈨x中，測(cè)定每片葉的葉綠素?zé)晒鈪?shù)，包括最大熒光產(chǎn)量(Fm)、初始熒光(Fo)、最大光量子效率(Fv/Fm)、Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng)最大熒光(Fp)、光適應(yīng)穩(wěn)態(tài)熒光產(chǎn)量(Ft_Lss)和穩(wěn)態(tài)光適應(yīng)光化學(xué)淬滅系數(shù)(Qp)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)測(cè)定 3次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)運(yùn)用Microsoft Excel 2019軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和圖表制作，采用IBM SPSS Statistics 25.0軟件進(jìn)行方差和相關(guān)性分析。

表1 建蘭品種Table 1 Different varieties of Cymbidium ensifolium

圖1 部分建蘭品種植株形態(tài)Fig.1 Plant morphology of some Cymbidium ensifolium cultivars

2 結(jié)果與分析

2.1 不同建蘭品種葉片光合色素含量差異

17個(gè)建蘭品種中，葉綠素a和葉綠素a+b含量最高的品種為‘鐵骨素’，皆顯著高于其他品種；其次為‘閩南黃蝶’、逸紅雙嬌’； 葉綠素a和葉綠素 a+b含量最低的品種為‘綠光登’和‘錦旗’。葉綠素b含量最高的為‘鐵骨素’、‘閩南黃蝶’和‘逸紅雙嬌’；‘玉女素’、‘市長(zhǎng)紅’、‘大寶島’、‘鐵骨素’、‘雁蕩素’、‘大鳳素’、‘天蛾素’、‘逸紅雙嬌’等的葉綠素a/b均較高；類胡蘿卜素含量最高的是‘逸虹雙嬌’和‘鐵骨素’，分別為 2.795 mg·g-1和 2.536 mg·g-1，‘錦旗’最低，僅 0.546 mg·g-1(表 2)。

表2 建蘭不同品種葉片的光合色素含量Table 2 Photosynthetic pigment content of different varieties of Cymbidium ensifolium

2.2 不同建蘭品種葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)差異

17個(gè)建蘭品種的葉綠素?zé)晒鈪?shù)存在差異。其中，F(xiàn)o值最高的是‘大鳳素’，為429.12；其次是‘雁蕩素’和‘閩南黃蝶’，分別為 407.32和394.91；‘天荷’和‘逸紅雙嬌’最低，分別為167.27和 159.43。Fm值最高的品種是‘鐵骨素’(Fm=923.00)；其次為‘雁蕩素’和‘大鳳素’，分別為 892.22和 889.92；‘逸紅雙嬌’最低(Fm=258.45)。Fp值較高的品種有‘鐵骨素’(Fp=828.35)、‘雁蕩素’(Fp=828.07)、‘大寶島’(Fp=811.43)和‘閩南黃蝶’(Fp=804.64)；其次‘大鳳素’和‘玉女素’，分別788.43和781.70；最低的是‘逸紅雙嬌’(Fp=240.31)?！}南黃蝶’的光適應(yīng)穩(wěn)態(tài)熒光產(chǎn)量(Ft_Lss)最高，達(dá)419.85；其次為‘玉女素’和‘雁蕩素’，分別為 355.96和346.18；‘天荷’和‘逸紅雙嬌’最低，分別為151.53和146.89。17個(gè)建蘭品種的Fv/Fm值均低于0.75，范圍為0.25～0.63，F(xiàn)v/Fm值最大的是‘鐵骨素 ’(Fv/Fm=0.63)； 其 次 為 ‘ 玉 女素’(Fv/Fm=0.60)、‘天蛾素’(Fv/Fm=0.60)、‘綠光 登 ’(Fv/Fm=0.59)和 ‘ 金 咀 連 城素’(Fv/Fm=0.59)；‘四季素’最低為(Fv/Fm=0.25)(表 3)。

表3 17個(gè)建蘭品種葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)Table 3 The chlorophyll fluorescence parameters of leaves of 17 varieties of Cymbidium ensifolium

17個(gè)建蘭品種中，NPQ值最高的是‘鐵骨素’，為0.48；其次為‘大寶島’(NPQ=0.43)；‘四季素’最低，僅為 0.04。各品種的 Qp值分布區(qū)間在0.24～0.47，其中‘逸紅雙嬌’和‘天荷’最高，分別為0.47和0.45；‘玉女素’最低，為0.26。

2.3 建蘭葉片光合色素及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的相關(guān)性分析

對(duì)建蘭各個(gè)品種的光合色素和葉綠素?zé)晒鈪?shù)作相關(guān)性分析(表 4)。在葉綠素?zé)晒鈪?shù)中除了 Qp與 Fo、Fm、Fp、Ft_Lss、Fv/Fm、NPQ 呈負(fù)相關(guān)外，其余葉綠素?zé)晒鈪?shù)間皆呈正相關(guān)。其中，葉綠素?zé)晒鈪?shù) Fo、Fm、Fp、Ft_Lss間呈極顯著正相關(guān)；Fm、Fp都與Fv/Fm呈極顯著正相關(guān)；Fv/Fm與 Ft_Lss、NPQ呈顯著正相關(guān)。在光合色素參數(shù)中，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素 a+b、葉綠素 a/b和類胡蘿卜素含量間均呈極顯著正相關(guān)。光合色素和葉綠素?zé)晒鈪?shù)間相關(guān)性不顯著。

3 結(jié)論與討論

在相同栽培環(huán)境下，17個(gè)建蘭品種的光合色素和葉綠素?zé)晒鈪?shù)存在著不同程度的差異，表明這些建蘭品種間光合特性存在差異，與黃佩璐等[6]在建蘭、張艷艷等[7]在兜蘭和Tsai等[8]在水稻上的研究結(jié)果相似，也驗(yàn)證了不同品種間的光合特性差異是由植物遺傳基因所導(dǎo)致的[16—17]。葉綠素含量直接影響植物光合效率[18—19]。類胡蘿卜素作為植物生理功能中重要的色素分子，決定植物根、莖、葉、花和果實(shí)等器官的色彩，同時(shí)在植物光合作用中具有防光破壞和捕獲光能的作用[20—21]。本研究中，‘鐵骨素’、‘逸紅雙嬌’和‘閩南黃蝶’葉綠素a、葉綠素 b、葉綠素 a+b和類胡蘿卜素含量均高于其他建蘭品種，結(jié)合這三個(gè)品種的生長(zhǎng)狀況以及葉片色彩豐度優(yōu)于其他品種，表明這三個(gè)品種有較強(qiáng)的吸收光能的能力，并有較良好的防御光破壞的能力。從建蘭不同品種的相關(guān)性分析結(jié)果可知，葉綠素?zé)晒鈪?shù)與光合色素含量間無(wú)顯著相關(guān)性，與宋楊等[5]對(duì)越橘和楊娟等[22]對(duì)枸杞的研究中發(fā)現(xiàn)部分光合色素與葉綠素?zé)晒鈪?shù)間存在顯著或極顯著正相關(guān)的結(jié)論有所不同，其機(jī)制還有待探索。

表4 17個(gè)建蘭品種光合色素和葉綠素?zé)晒鈪?shù)相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of photosynthetic pigments and chlorophyll fluorescence parameters of 17 varieties of Cymbidium ensifolium

植物的光合機(jī)理與外界環(huán)境間的聯(lián)系能通過葉綠素?zé)晒鈪?shù)來表現(xiàn)，且葉綠素?zé)晒鉁y(cè)定技術(shù)具備易操作、無(wú)損傷、速度快和可靠性高等特點(diǎn)[23]，被廣泛應(yīng)用于植物光合機(jī)理、植物脅迫生理、水生植物光合作用等研究[11,18,24]。Fv/Fm作為PS Ⅱ原初光能轉(zhuǎn)化效率的指示參數(shù)反映植物受到光抑制的程度，在良好生境下其數(shù)值穩(wěn)定在 0.75～0.85，但遭受光抑制時(shí)Fv/Fm值會(huì)驟減[25—26]。然而，17個(gè)建蘭品種的Fv/Fm值皆低于0.75，僅為0.25～0.63，結(jié)合部分品種植株瘦小和葉片泛黃等表征，表明這些建蘭品種受到不同程度的光抑制，或?yàn)樵耘嗵幷陉幮Ч^差導(dǎo)致。非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ能使植物耗散過剩的熱量，防御光破壞從而對(duì)植物光合作用起到保護(hù)[27]。本研究中，建蘭‘鐵骨素’的最大熒光產(chǎn)量(Fm)、Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng)最大熒光(Fp)、PS Ⅱ原初光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)和穩(wěn)態(tài)非光化熒光淬滅系數(shù)(NPQ)均高于其他品種，且光合色素含量高，表明‘鐵骨素’具有最優(yōu)良的光合生理特性。本研究?jī)H對(duì)建蘭不同品種的光合色素和葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行分析，今后應(yīng)結(jié)合建蘭實(shí)際生長(zhǎng)情況進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，為建蘭品種的篩選、開發(fā)和利用提供理論基礎(chǔ)。