2个品系木奶果幼苗叶绿素荧光参数日变化分析

 

摘要：为了给木奶果Baccaurearami?ora幼苗的遮阴养护提供基础支撑，以木奶果红皮和黄皮2个品系的盆栽幼苗作为试验材料，置于室外和室内2种条件下，测定其叶绿素荧光参数的日变化，分析木奶果幼苗的光适应性。2个品系的最大光化学效率（Fv/Fm）、PSII实际光合效率（Yield）和稳态光化学淬灭系数（qP）的日变化趋势基本一致，表现为在中午光照强度较高时数值较低，在早上和傍晚光照强度较低时数值较高；电子相对传递效率（ETR）和非光化学淬灭系数（NPQ）表现为在中午光照强度较高时数值较高，在早上和傍晚光照强度较低时数值较低。在不同条件下黄皮品系的各项参数比红皮更优，其光能利用率更高、热耗散更少和电子传递能力更强，对环境的适应能力更强。

 

木奶果Baccaurearamiflora为叶下珠科木奶果属常绿乔木，别名有木赖果、蒜瓣果、麦穗等，主要分布于马来西亚、印度、老挝和泰国以及我国西南部广西、广东、云南和海南等地区[1]。木奶果的树体优美，具有热带雨林植物“老茎生花”现象，果实着生于树干或老枝，具多种颜色，趣味性和观赏性强，可作行道树。但是，木奶果在幼苗期具有阴生植物的特性，在中龄时期具有阳生树种的特性。在高光强或者重度遮阴的条件下，木奶果幼苗的生长会受到一定的抑制[2]。对木奶果施加不同光照强度后，它们叶片的形态和生理功能会产生不同的变化，其中光照强度的变化对幼叶生成的影响最为显著[3]。不同品系木奶果苗木的光合生理特性确实存在差异[4]。

 

叶绿素荧光技术是一种以植物体内叶绿素为探针，对植物无损害，能够反映植物光合特性的新型诊断技术。它是通过分析各荧光参数，来获取有关光合作用过程中光能利用途径的信息。利用叶绿素荧光技术可以分析各种胁迫环境对植物的影响，且其与其他检测技术相比，具有不破碎细胞、方便、快捷等特点，因此在国内外受到广泛的应用。对不同品系的木奶果叶绿素荧光参数进行分析，可便捷地选择出光能利用率高的品系。

本实验以广西防港镇防城区那梭镇木奶果红皮和黄皮2个品系的幼苗为研究对象，对其在室内和室外2种环境下的叶绿素荧光参数的日变化进行测定，分析木奶果不同品系幼苗的光适应性，为木奶果养护提供基础支撑。

 

1材料与方法

 

1.1试验区概况

 

试验所在地广西防城港市防城区那梭镇（108°12′E，21°73′N，海拔20m）属南亚热带季风气候，年降水量超过3400mm，年平均气温为22°C。这里日照充实，气候适宜，雨水充裕，终年无霜冻期。

 

1.2试验材料

 

选择那梭镇木奶果红皮和黄皮2个品系的幼苗作为试验材料，采用盆栽的方法进行培育，给予正常的水肥管理。将每个品系幼苗分成2个组，每个组为5株，分别置于室内和室外环境下进行处理。室外为无遮挡的育苗地野外环境，室内为育苗地里的两侧无遮挡、有光亮的屋内环境。

 

用于试验的红皮和黄皮品系幼苗的平均株高分别为0.53m和0.56m，取当地的土壤，使用高50cm的黑色盆栽袋养护了1个月，生长状况良好。

 

1.3试验方法

 

2022年3月21日当地为晴，最高气温28℃，最低气温24℃，西南风3级，相对湿度92%，紫外线中等。于8:30—9:30、11:30—12:30、14:30—15:30、17:30—18:30四个时间段，使用2台便携式叶绿素荧光仪-PAM-2500同时测定室内和室外幼苗叶片的叶绿素荧光参数，每个组随机选取3株，然后在每株选择3片受光一致、生长状况良好的叶片，对其叶绿素荧光参数进行测量，重复测3次，取平均值。

获取参数的具体操作为：首先将叶片提前进行暗适应30min后，直接测得PSII（光系统II）最大光化学效率（Fv/Fm），接着打开光化光对叶片进行照射15s，测定各正常照光条件下的PSII实际光合效率或实际光化学量子效率（Yield）、电子相对传递速率（ETR）、光化学淬灭系数（qP）和非光化学淬灭系数（NPQ）的数值。

 

1.4数据记录与分析

 

用SPSS统计分析软件对数据进行处理和分析，用Origin软件进行绘图。

 

2结果与分析

 

2.1Fv/Fm比较

 

Fv/Fm是检测植物光合特性的重要指标，是较常用的叶绿素荧光参数，在测定前需要将待测叶片进行暗适应30min。Fv/Fm可反映植株在逆境胁迫下的光抑制情况[5]，其值愈高，则表明植株的光能转换效率更高[6]。

 

试验结果(图1)显示，在9:00-18:00,2个品系的Fv/F，在室内和室外环境条件下均出现了先下降后上升的趋势。12:00的FvlF，明显降低，主要因为中午光照强度较高，PSII光化学活性显著下降，叶片受到光抑制的程度高;而在早晨和晚间光照强度较低，Fvl只]，的值较大。通过比较发现，2个品系的FvlF，数值也呈现明显的差异，黄皮的Fv/F，数值在室内和室外全天皆高于红皮的值，说明黄皮品系在不同光强下受到光抑制的程度较低，其PSII的活性较高，光能转化效率更高。

 

2.2Yield比较

 

Yield代表了叶片在PSII反应中心部分闭合时真实的原初光能捕获效率[7]，从数值上可以判断出叶片的光合电子传递速率。Yield的数值愈大，则说明植株PSII的活化程度愈高，对光能的转化速率愈高，可为光合作用的碳同化过程积累更多所需的能量[8]。

 

试验结果（图2）显示，在室内和室外环境条件下，2个品系的Yield均出现了先下降后上升的趋势，主要原因为中午12:00光照强度较高，叶片受到了较为严重的光抑制，Yield出现明显下降；而早晨和晚间光照强度较低，叶片受到光抑制较弱，Yield的数值较大。同时通过对比，两个品系的Yield数值也呈现明显的差异，黄皮的Yield数值在全天皆高于红皮的值，说明黄皮品系具有更好的光合潜能和更高的光能利用率，在光合作用的过程中积累的有机物更多。

 

2.3qP比较

 

qP表示植物PSII捕获的光能转换成化学能的效率，值越大，表示PSII电子传递的效率和光合效率越高[9~10]。

 

试验结果（图3）显示，在室内和室外环境条件下，2个品系的qP值均呈现先下降后上升的趋势，12:00的qP值最低，主要因为中午光照强度和温度较高，植物PSII吸收的光能用于光合作用的比例较低，大部分光能以热耗散的形式被释放。同时通过比较发现，在室内和室外环境条件下2个品系的qP数值呈现明显的差异，黄皮的qP数值在全天皆高于红皮的值，说明黄皮PSII的电子转移能力更强，PSII激发能量的捕获效率更高，光合效率更高。

 

2.4NPQ比较

 

NPQ表示PSII天然色素吸收的光能中不用于光合作用，而是以热的形式进行耗散的部分，其反映植物在高强度光照下对其自身的保护能力[11]。

 

 

试验结果（图4）显示，在室内和室外环境条件下，2个品系的NPQ值均呈现先上升后下降的趋势。在早晨和晚间的NPQ值较低，主要原因为光照强度和温度较低时，植物吸收的光能被最大限度用于光合作用。在中午光照

 

强度和温度较高的情况下，光能以热的形式散失的比例大，因此NPQ的值较高。通过比较可知，在不同条件下2个品系的NPQ数值也呈现明显差异，红皮的NPQ数值在全天皆低于黄皮的值，说明其发生热耗散较少；黄皮在全天的NPQ数值明显较大，说明其热耗散较多和自我保护能力较强。

 

2.5ETR比较

 

ETR反映植物光合作用的电子传递效率的快慢，其数值随着光照强度的增加而增加，当光照强度达到饱和时，ETR的值便维持在一定的水平[12]。

 

试验结果（图5）显示，在室内和室外环境条件下，2个品系的ETR均呈现先上升后下降的趋势，在12:00ETR的值最高。这主要是因为中午光照强度较高，植物的光合电子传递速率随之较大；早晨和晚间的光照强度较低，ETR的数值较低，植物的光合电子传递速率随之较低。通过比较可知，在不同条件下2个品系的ETR数值也呈现明显的差异，黄皮的ETR数值在全天皆高于红皮的值，说明黄皮木奶果幼苗具有更高的光合电子传递效率。由此可推测黄皮品系的光饱和点高于红皮，黄皮品系的耐光抑制能力更强。

 

3结论

 

本实验在室内和室外环境下对2个品系木奶果幼苗的叶绿素荧光参数日变化进行了研究，在不同环境条件下黄皮木奶果的F/FYield,NPO,qP和ETR在全天均高于红皮木奶果的值。试验结果表明，黄皮PSII的活性较高，其在不同的光胁迫环境下具备更高的耐受性，能将捕获的光能更多地转化为化学能，其光能转化效率较高，光合特性更强，因此更易于养护。该结论为木奶果的养护管理提供重要基础支撑。

 

单凭早期木奶果的生长特征难以进行不同品系的比较和选择。利用叶绿素荧光参数检测技术，对不同品系木奶果幼苗的叶绿素荧光的各项指标进行比较，可更为直接获知品系间的光合特性差异，进而更有利于品系选择或者进行养护管理。其是一种较理想和方便的研究手段。