秋季干旱对黄蜀葵叶片荧光特性的影响

陈兰兰，郭圣茂，廖兴国，赖晓莲，熊光康

(江西农业大学园林与艺术学院，江西 南昌 330045)

秋季干旱对黄蜀葵叶片荧光特性的影响

陈兰兰，郭圣茂，廖兴国，赖晓莲，熊光康

(江西农业大学园林与艺术学院，江西 南昌 330045)

以黄蜀葵为研究对象，对各月的全天荧光参数进行观测，研究秋季的季节性干旱对其叶片叶绿素荧光特性的影响。结果表明：全天的任意时刻的初始荧光Fo值均为9月>10月>11月；全天的Fm值和Fv/Fm值，10月与11月变化趋势基本相近。方差分析结果表明，秋季不同月份、时刻均对黄蜀葵的荧光指标有显著影响(P< 0.05)，月份与时刻之间存在交互作用且对黄蜀葵的荧光特性也有显著影响(P< 0.05)。

黄蜀葵；秋季干旱；叶绿素荧光特性

叶绿素的荧光分析技术是近几年兴起的用于研究光合作用的机理以及检测光合的生理状况的一门新兴技术。与一般的“表观性”气体交换型指标相比，叶绿素的荧光参数更能够反映植物“内在性”的特征，因此，荧光分析技术被认为是研究植物的光合作用与环境之间关系的内在探针[1-2]。现在，关于植物体内的叶绿素荧光动力学的研究已经成为热点，并且在高温、干旱、强光和低温等逆境相关生理研究中有了广泛的应用[3]。植物光合作用是与其生存环境息息相关的[4]，季节性干旱也是抑制植物的光合作用的影响因素之一。在干旱胁迫之下，大多数植物，如茶树、辣椒、三裂叶蟛蜞菊和小麦等会有光合速率出现下降的情况，有些甚至会破坏植物叶绿体的光合作用机构[5-9]。

黄蜀葵(Abelnoschusmanihot(L.) Medic.)又名秋葵和棉花蒿等[10]，是锦葵科秋葵属的1年生或多年生的粗壮直立的草本植物，广泛地分布于我国的中南、西南及江西等地。黄蜀葵以根、叶、花和种子入药，性甘、寒，可清热解毒、润燥滑肠。黄蜀葵曾经为国家濒危植物，其不仅可以药用，还可作食品添加剂，有着非常重要的经济价值。目前，对于黄蜀葵的研究多集中在化学成分的提取、分离、鉴别以及药理研究等方面[11-15]，而针对黄蜀葵的光合作用特点和荧光特性变化的研究却还未见报道。本研究利用叶绿素荧光仪测定秋季干旱对黄蜀葵荧光特性的变化，探讨季节性干旱对黄蜀葵的影响，为其生产和管理提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在江西农业大学中药园进行。地处季风气候区，历年平均温在17.1～17.8 ℃；年均降水量1567.7～1654.7 mm，且降水分布极不均匀，汛期4—6月，雨量大约占全年降水量的50%；光照充足，年平均日照时间1772～1845 h。

1.2 试验材料

供试材料为江西农业大学中药园内自然条件下(无遮荫处理)生长良好的1年生黄蜀葵。

1.3 测定方法

于2013年9、10、11月中旬，每月选择3个晴朗的天气，随机选取健康的黄蜀葵3株，使用PAM-2500便携式调制叶绿素荧光仪对每株中上部、外围的叶片进行测定。测试前先对测试叶片暗适应处理15 min，测定时用铅笔轻画1条线用以保证荧光仪的叶室每次都能夹在同一位置，同时保证叶片的自然生长角度是不变的[16]，测定时间9∶00—17∶00，每2 h测1次，每株重复测定3片叶。测定的荧光参数主要有：初始荧光Fo、最大荧光Fm、光化学效率Fv/Fm。

1.4 数据处理

利用Excel和SPSS软件对相关数据进行处理、作图和方差分析。

2 结果与分析

2.1 初始荧光Fo的变化

图1 黄蜀葵Fo值的秋季变化

初始荧光Fo是光系统II(PSII)的反应中心完全处于开放时的荧光产量[17]。从图1可知，9、10、11月这3个月初始荧光Fo的变化趋势基本一致，在一天中，Fo的最小值都是出现在9∶00，之后随着时间的推移而逐渐增大直到13∶00达到最大值，接着Fo开始降低，15∶00之后又有了一定程度的升高。全天任意时刻的Fo值均为9月>10月>11月。

方差分析结果表明：月份对Fo值有显著影响，一天中的不同时刻对Fo值也有显著影响，同时月份与时刻之间确有交互作用，并且对Fo值有显著影响。从表1可以看出，在9月，9∶00与11∶00、15∶00之间不存在显著差异，而13∶00的Fo值在9、10、11月间都存在显著差异。

表1 月份、时刻及其互作对黄蜀葵荧光的影响

2.2 最大荧光Fm的变化

Fm是PSII反应中心完全处于关闭状态时的荧光产量，可以反映通过PSII的电子的传递情况[17]。从图2可知，9∶00—11∶00这段时间的Fm值在秋季的3个月中变化不大，尤其是10月和11月；都在13∶00达到小高峰，并很快开始下降；直至17∶00再次达到高峰，同时也是全天的最大值。9月的全天最大荧光大于10月和11月，10月和11月的全天最大荧光之间很接近。

图2 黄蜀葵Fm值的秋季变化

方差分析发现，月份、时刻及其互作对黄蜀葵的最大荧光Fm值有显著影响。10月与11月各个时刻(除了13∶00)的Fm值之间没有显著差异，而9月的最大荧光值(除了11∶00)都显著大于10月和11月(表1)。

2.3Fv/Fm的变化

Fv/Fm是PSII的最大光化学量子产量，反映了PSII反应中心的内禀光能转换效率或者称为最大PSII的光能转换效率[17]。从图3可以看出，在全天中，最大光化学效率都是发生在17∶00，且9月>11月>10月；9月和10月的最小值都出现在11∶00，11月的光化学效率则呈缓慢上升的趋势。

方差分析结果表明：月份、时刻对黄蜀葵的光化学效率有显著影响，同时月份与时刻之间存在互作，并且对Fv/Fm值有显著影响。从表1可知，在11∶00和13∶00，9、10、11月这3个月的光化学效率间有显著差异，而10月与11月的其他时刻的光化学效率间没有显著差异。

图3 黄蜀葵Fv/Fm值的秋季变化

3 结论与讨论

PSII的天线色素的非光化学能量的耗散常常会导致Fo下降，然而PSII的反应中心的可逆失活或者破坏又会引起Fo的增加[18]。秋季中不同月份的干旱情况均使黄蜀葵叶片的叶绿素荧光参数Fo先下降后上升，说明黄蜀葵叶片的PSII天线色素吸收的能量流向光化学的部分将减少，而用以热耗散以及荧光形式耗散的能量增加。

许多研究表明，Fv/Fm和植物的生长状态表现高度的正相关[19]。当植物处在非逆境的条件下时，该参数的变化比较小，一般是0.75～0.85，不受物种以及生长条件的影响[20]，但是在逆境或者受伤害的时候会明显的降低[21]。在秋季的季节性干旱条件下，Fv/Fm明显下降，说明黄蜀葵叶片PSII光化学效率的下降已经严重限制黄蜀葵光合作用的正常进行；于此同时，结合Fo上升，表明季节性干旱有可能会使得黄蜀葵的光合作用的原初反应的过程受到部分破坏；并且随着干旱的加剧，黄蜀葵的光合功能将可能受到更大的破坏。

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Study on Fluorescence Characteristics Variation ofAbelnoschusmanihotLeaves in Autumn Drought

CHEN Lan-lan，GUO Sheng-mao，LIAO Xing-guo，LAI Xiao-lian，XIONG Guang-kang

(Collegeoflandscapeandart，JiangxiAgriculturalUniversity，Nanchang330045，Jiangxi，China)

Controlled experiments were conducted to investigate the effect of seasonal drought in autumn on chlorophyll fluorescence characteristics variation ofAbelnoschusmanihotleaves by observing fluorescence parameters in the whole day of months.The results showed that，theFovalues of any time throughout a day in September were bigger than the ones in October，and the ones in November were the smallest；trends ofFmvalues andFv/Fmvalues in October and November are similar to each other.The results of variance analysis showed that month，time and their interaction significantly affected chlorophyll fluorescence characteristics variation ofAbelnoschusmanihotleaves(P< 0.05).

Abelnoschusmanihot；autumn drought；chlorophyll fluorescence

2014-04-06；

2014-05-14

江西省科技厅科技支撑项目(江西省道地药材粉防己优质种质资源选择及快繁技术研究，20111BBG70030-5)

陈兰兰(1991—)，女，江西南昌人，江西农业大学硕士研究生，从事林业生态工程研究。E-mail：www.lanlanchen@163.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.01.004

S567.21+9；Q945.78

A

1002-7351(2015)01-0016-04