不同蓝莓品种光合特性的比较

贾晓鹰，吕国华，邵丽萍，权俊萍，孟娉

（1石河子大学设施生物种苗研发中心，石河子832003；2石河子市种子管理站，石河子832000）

蓝莓（Ericaceae）是杜鹃花科越橘属（VacciniumL.）植物，属多年生落叶或常绿灌木。蓝莓果中含有花色素苷、黄酮等多种多酚类生理活性物成分［1－3］。因此，联合国粮农组织将蓝莓列为人类五大健康食品之一。

我国蓝莓栽培起步较晚，自1983年后，有关单位先后从国外引进100个左右蓝莓品种，并进行一些栽培研究工作，筛选出了一些适合我国南方、北方气候条件栽培的品种，并进行了有关育苗、栽培环境与栽培管理方面的研究［4］，但对其光和作用的研究报道甚少。2008年石河子大学承担了新疆兵团农业技术推广项目《蓝莓、树莓引种示范与有害生物控制技术研究》，从辽宁丹东辽宁省农科院小浆果研究中心和意大利引进北高灌蓝莓栽培品种14个，填补了新疆地区蓝莓人工引种栽培的空白。

本研究从光合生理生态入手，对已引种至本地的3个北高灌蓝莓品种的光合特性及相关的生理生态因子进行测定，旨在了解它们的光合生理生态特性，为进一步引种、驯化、提高蓝莓光和效率，进而为提高产量、改善品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本实验于2010年7－8月在石河子大学设施生物种苗研发中心进行。以生长在相同条件下的3种不同品种的北高灌蓝莓（品种分别为蓝莓03号（Collins）、蓝莓06号（Coville）、蓝莓10号（Jersey））为供试材料。

1.2 方法

1.2.1实验方法

田间实验过程中每个品种随机选择生长势较为一致的3个单株，每个单株选取树冠顶端完全伸展的成熟健康功能叶片15片，进行如下光合特性相关指标的测定。

1.2.2叶绿素含量测定

采用SPAD－502叶绿素仪对3种蓝莓叶片进行测定，测量叶片在2种波长（650和940nm）的光学浓度差来确定叶片当前叶绿素的相对质量。

1.2.3叶面积的测定

叶面积的测定采用数码相机结合Auto CAD软件的测定方法［5］。将待测叶片平展于坐标纸上确保其完全伸展。利用数码相机拍照获取叶片的图像并存入计算机中。启动Auto CAD2004，加载图像进行图像处理，得出叶面积的大小。每1个品种测量6次，取其平均值。

1.2.4气孔的观察

气孔的观察采用指甲油涂抹撕取法［4］。选取生长势健康的蓝莓叶片将指甲油均匀涂抹于取材部位上，使其自然晾干，用镊子撕下已干的指甲油涂抹层。制成临时装片，在显微镜下观察并进行拍照。

1.2.5光合特性研究

实验于2010年7月26－29日晴天少云、太阳辐射强的天气下，采用便携式光合系统LI－6400测定各材料光合生理指标，连续3次重复测定。测定时间为上午9：30－12：30。测定指标包括单叶净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、细胞间CO2浓度（Ci）、气孔导度（Gs）等。

光响应曲线的测定使用LI－6400内置式红蓝光源。测量时间9：30－12：30，利用LED红蓝光源控制响应因子，设定叶室中光合有效辐射强度分别为1800、1500、1200、1000、800、500、300、200、100、50、20和 0 （μmol／m2）／s，测 定 时 每 一 光 强 下 停 留200s，测量前使用人工光源进行5～10min的光合诱导。观测植物叶片对不同强度光合有效辐射的响应特征。PAR在0～200（μmol／m2）／s的Pn观察值近似一条直线，它与X轴（光合有效辐射）的交点就是光补偿点LCP（（μmol／m2）／s）［6］；该直线与Y＝Amax直线相交，交点所对应的数值即光饱合点LSP（（μmol／m2）s）［7］，其它特征参数采用非直角双曲线模型［7］计算。

1.2.6数据处理

数据分析采用Microsoft Excel 2003和Spss 11.5结合进行，叶绿素含量、叶面积、Pn用ANOVA软件进行one－way方差分析，并采用最小显著差数（LSD）法分析其差异显著性。对光响应曲线进行Nonlinear Regression回归分析，求出相应最大Pn、光补偿点和光饱和点。

2 结果与分析

2.1 蓝莓不同品种叶片的叶绿素含量比较

叶绿素含量的高低是反映植物光合能力的重要指标之一。由图1可见，蓝莓10的叶绿素含量最高，为51.24mg／g，蓝莓06的含量最低，为43.18 mg／g。表1表明，3个蓝莓品种叶绿素含量有显著差异，蓝莓10、蓝莓03、蓝莓06间有显著差异，蓝莓03和蓝莓06间无显著性差异。叶绿素含量的高低代表了叶片捕捉和利用光能的能力，同时也影响光能在叶绿体中的分配。蓝莓10的叶绿素含量较高，因此其对光能的利用能力以及对弱光的捕捉能力更强；蓝莓03稍差，蓝莓06利用光能的能力最差。

表1 不同蓝莓品种叶绿素含量方差分析表Tab.1 Variance anaIysis of chIorophyII content of the bIueberry varieties

图1 蓝莓不同品种叶片叶绿素含量Fig.1 ChIorophyII content of different bIueberry varities

2.2 不同蓝莓品种叶面积及气孔特性的观察测定

2.2.1不同蓝莓品种叶面积比较

由表2、3可见，蓝莓03与蓝莓06、蓝莓10有显著性差异，蓝莓06和蓝莓10间无显著性差异。其中蓝莓03的叶面积平均值达到2488.7×10－6m2，蓝莓06的平均值为2050.7×10－6m2，蓝莓10的为2425.8×10－6m2（图2）。

表2 不同蓝莓品种叶面积方差分析表Tab.2 Variance anaIysis of Ieaf area of different bIueberry varieties'

表3 不同蓝莓品种叶面积的多重比较（LSD）Tab.3 MuItipIe comparison of different bIueberry varieties'Ieaf area（LSD）

图2 蓝莓不同品种叶面积比较（10－6 m2）Fig.2 Leaf surface area of different bIueberry varieties（10－6 m2）

2.2.2 不同蓝莓品种气孔特性观察

由图3可见，3个北高灌蓝莓品种叶片气孔形态均为卵圆形。由表4可见，3个蓝莓品种的气孔密度具有显著性差异的结果。对不同蓝莓品种气孔其大小比较分析，蓝莓03的气孔的纵径和横径分别为50和18μm；蓝莓06气孔的纵径为38μm，横径为26μm；蓝莓10气孔的纵径和横径分别为40和20μm。

表4 不同蓝莓品种气孔个数方差分析表Tab.4 Variance anaIysis of different bIueberry varieties'stomataI number

图3 蓝莓不同品种气孔形态（×100）Fig.3 StomataI morphoIogy of different bIueberry varieties（×100）

2.3 蓝莓主要特性光合参数分析比较

2.3.1 Pn、Tr的比较

由图4可见，不同蓝莓的Pn变化趋势相似，光强在0～200（μmol／m2）／s时，Pn快速上升，近似一条直线，其斜率即为表观光合量子效率（AQY），它是光合作用中光能转化效率的指标之一；在光强为200～1200（μmol／m2）／s时，Pn升幅减弱，在光强为1200～2000 （μmol／m2）／s时，Pn 逐渐降低。3个蓝莓种的Pn相差很大，蓝莓10的Pn最高，为12.24（gmol／m2）／s，蓝莓06的 Pn 最低，为5.89（gmol／m2）／s。

图4 3个蓝莓品种光响应曲线Fig.4 Light response curve of three bIueberry varieties

方差分析结果（表5）表明，供试品种间Pn差异达到显著水平，三者的排序为蓝莓10＞蓝莓03＞蓝莓06。

表5 不同蓝莓品种Pn方差分析表Tab.5 Variance anaIysis of Pn of the bIueberry varieties

Tr的变化趋势与Pn基本一致。Tr反映的是单位叶面积瞬间的耗水量，由Tr的差异可推知不同品种的耗水潜力，并且耗水量大的品种容易引起土壤发生干旱现象。由图5及表6可知，各蓝莓品种的Tr存在着一定的差异，蓝莓10的Tr最大，为2.292 （mmol／m2）／s），Tr 最 小 的 是 蓝 莓 03，为1.303（mmol／m2）／s）。其中，蓝莓10的Tr显著高于其他品种，蓝莓03的Tr显著低。

2.3.2 Ci、Gs的比较

Ci是反映大气输入和细胞光合利用、光呼吸的CO2动态平衡瞬间浓度。由图5及表6可知，蓝莓10的Ci最大，为286.583mol／mmol，蓝莓10的Ci较显著。气孔是CO2进入植物体、水蒸气逸出植物体的通道，气孔的闭和程度直接影响蓝莓的光合作用和蒸腾作用。由表6可知，蓝莓10的Gs最大，为0.1（mmol／m2）／s），蓝莓10的Gs较为显著。

图5 3个蓝莓品种Pn、Gs、Ci对光强的响应Fig.5 Pn，Gs and Ci of three bIueberry varieties responding to Iight

2.3.3 光响应曲线分析

光合能力的强弱在一定程度上取决于物种的遗传特性，LSP、LCP的高低可以衡量植物对强光或弱光的利用能力，日均Pn能够反映植物光合能力的大小。由图5、表6可知，蓝莓03光补偿点较低，蓝莓10的LCP 最小，为1.26（μmol／m2）／s，说明其利用弱光进行光合作用的能力最强，有利于植株的生长和营养物质的积累，供试品种间光补偿点差异不显著。3个蓝莓种的LSP差异显著，蓝莓10的光饱和点最高，为15.58 （μmol／m2）／s，蓝莓06最低，为8.9（μmol／m2）／s。其顺序为蓝莓10＞蓝莓03＞蓝莓06。

表6 不同蓝莓品种光响应曲线参数Tab.6 Light response curve parameters of the bIueberry varieties

3 结论与讨论

3.1 叶绿素含量对不同蓝莓品种光合特性的影响

弱光条件下，植物单位叶面积的叶绿体数目减少，单位重量叶绿素含量增加，从而可以提高植物光能利用率。本试验结果表明：北高灌蓝莓品种间叶片叶绿素含量存在显著性差异，蓝莓10的叶绿素含量最高，蓝莓06最低；在弱光条件下蓝莓10的Pn最高，蓝莓06最低。

3.2 叶面积和气孔个数对不同蓝莓品种光合特性的影响

试验3个品种蓝莓叶面积的大小依次为蓝莓03＞蓝莓06＞蓝莓10；Pn测定结果表明：蓝莓叶面积越大，Pn越快，叶面积的大小会影响其接受光的多少，进而会影响其光合作用，所以叶片大小对蓝莓光合能力的影响很大。

不同蓝莓品种气孔密度存在显著性差异，蓝莓06密度最大，但其Pn并不是最高，因此可以推断气孔的密度不是蓝莓不同品种间光合差异的主导因素，但随着光合有效辐射的增加，气孔会选择适度休眠，进而产生品种间的一些差异。

3.3 光合各参数对不同蓝莓品种光合特性的影响

本研究结果表明，蓝莓不同品种间的叶片Pn、Gs、Ci和Tr对光合有效辐射的响应不同。随着光合有效辐射强度的增加，3个蓝莓品种的Pn、Gs和Tr明显增加，而Ci降低。Pn增加，有利于同化CO2，产生较多的干物质，增加蓝莓生物产量。蓝莓10的Pn高于其他2个蓝莓品种，有机物质生产能力强，理论生物产量高。蓝莓10的Gs在不同光照强度的条件下均最高，气孔交换能力最强，表明在一定前提条件下，该品种在不同光强时的光合能力均最高，有利于植株通过光合作用合成更多的有机物质。

供试3个品种蓝莓的光合作用差异显著，LSP在蓝莓03、蓝莓06和蓝莓10之间有显著差异，LCP在3个品种间没有显著差异。植物叶片的LSP和LCP反映了植物对光照条件的要求，分别体现了对强光和弱光的利用能力。LCP较低、LSP较高的植物对光环境的适应性强，而LCP高、LSP低的植物对光强的适应性较窄。LCP值为0～10（μmol／m2）／s，其为阴生植物，为10 （μmol／m2）／s以上，其为阳生植物。3种蓝莓的LCP均在2（μmol／m2）／s左右，远远小于自然光照阳性植物的LCP30（μmol／m2）／s。综合上述各项指标，3个蓝莓品种均属于阴性植物且光合能力差异显著，蓝莓10对光照强度的增加具有较高的适应能力。

［1］Kader F，Rovel B.Fractionation and identification of the phenolic eompounds of high bush blueberries（Vaccinium combosumL.）［J］.Food Chemistry，1996，55（1）：35－40.

［2］Robert Krikorian，Marcelle D，Shidler Tiffany A，et al.Blueberry supplementation improves memory in older adults［J］.Agric Food Chem，2010，58（7）：3996－4000.

［3］Seeram N P，Adams L S，Zhang Y，et al.Blackberry，black raspberry，blueberry，cranberry，red raspberry，and strawberry extracts inhibit growth and stimulate apoptosis of human cancer cells in vitro［J］.Agric Food Chem，2006，54（25）：9329－9339.

［4］刘明智，努尔巴衣·阿布都沙力克，潘晓玲.指甲油涂抹撕取法制取植物叶气孔装片［J］.生物学通报，2005，40（10）：12－14.

［5］柏军华，王克如，初振东，等.叶面积测定方法的比较研究［J］.石河子大学学报：自然科学版，2005，23（2）：216－218.

［6］丁立威，丁乡.罗布麻规范化栽培技术［J］.北京农业，2006（3）：33.

［7］李淑文，李迎春，彭玉信，等.不同草坪草叶绿素含量变化及其与绿度的关系［J］.草原与草坪，2008（6）：54－56，74.