不同水分胁迫对新疆野生苹果主要光合指标的影响

郭甲

（兵团第四师六十八团林业工作管理站，新疆察布查尔县835301）

不同水分胁迫对新疆野生苹果主要光合指标的影响

郭甲

（兵团第四师六十八团林业工作管理站，新疆察布查尔县835301）

本研究选取新疆伊犁野苹果种子为材料，经过3周人工培育，研究不同水分胁迫条件下野苹果主要光合参数的变化规律。结果表明，不同程度的水分胁迫会对新疆野苹果的净光合速率（Pn）、叶绿素荧光参数造成影响，净光合速率（Pn）、叶绿素荧光参数均随着水分胁迫强度的增加而降低。重度水分胁迫（相对含水量30%～35%）下的净光合速率（Pn）和叶绿素荧光参数明显低于其他处理。

水分胁迫；新疆野苹果；净光合速率；叶绿素荧光参数

我国是世界苹果属重要的起源中心，我国的苹果属植物野生种有21个，其中新疆伊犁野苹果可能是现代栽培苹果的祖先种[1]。新疆野苹果属第三纪孑遗物种，由于受到恶劣外界环境的影响，产生了许多适应外界条件的特异株型，例如：抗旱、抗寒、抗病虫、耐瘠薄等品种。新疆野苹果的自然生长区主要在中亚的天山山脉，在我国境内主要分布于新疆伊犁河谷两侧，其中新疆伊犁野苹果分布面积约8000hm2，主要分布在海拔900～1900m[2-4]。长期以来我国一些专家学者针对新疆野苹果的区域分布[5]、分类地位[6-7]、群体遗传结构[8]、生理[9-10]等方面做了大量的研究，然而对新疆野苹果光合特性的研究较少[11]。植株的叶片是进行光合作用和蒸腾作用的重要器官，叶片缺水会影响植株的生长发育，从而直接间接的影响其光和作用以及叶绿素荧光参数的变化[12]。本试验以新疆野苹果幼苗为材料，经过人工培育3周后，研究不同程度的水分胁迫对新疆野苹果叶片净光合速率和和叶绿素荧光参数的影响，以探讨水分胁迫对其净光合速率和叶绿素荧光参数影响的机理，以便为新疆野苹果的进一步保护、开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2014年在新疆伊犁大莫合沟采集种子，采样地区属于温带大陆性气候，土壤为黑棕色林土，垂直分布比较明显，全年平均最高气温41℃，最低气温-20℃；收集回来的种子经简单处理后进行育种，4～5周后选取长势均匀的幼苗放到花盆中进行种植，等到苹果幼苗长到一定程度后，放到室外采用常规方式进行管理。

1.2 试验方法

筛选生长均匀一致20～22周龄的野生苹果幼苗进行试验处理，设置4个水分梯度，采用称重法计算土壤的含水量[13]，分别为对照CK（相对含水量70%～75%），轻度水分胁迫（相对含水量60%～ 65%），中度水分胁迫（相对含水量50%～55%），重度水分胁迫（相对含水量30%～35%），设置3次重复，处理时长设定为3周时间，处理完之后按常规栽培种植。

1.3 测定方法

（1）净光合速率（Pn）。处理第3周后，测定试验指标，选择倒4～5片完全展开叶，测定时间为08：00～18：00，测定生态因子的日变化；采用Li-6400（便携式光合系统仪）测定叶片净光合速率（Pn），每隔1h测定1次，5次重复，取平均值作为该时段获取的数据值。（2）叶绿素荧光参数。采用Li-6400便携式光合仪测定叶绿素荧光参数，测定时间为12：00～14：00，通过获取相关叶绿素荧光参数数据，经过公式计算得出：PSⅡ有效光化学量子产量、PSⅡ实际光化学量子效率。

注：F′o为最小荧光，Fs为稳态荧光，F′m为光下最大荧光。

1.4 数据处理与分析方法

数据处理采用Excel2007和Origin8.6、SPSS 13.0软件处理与分析数据。

2 结果与分析

2.1 不同水分胁迫下野苹果的净光合速率（Pn）及生态因子的日变化特征

2.1.1 不同水分胁迫下野苹果的净光合速率（Pn）日变化

在一定环境条件下，叶片的最大净光合速率代表了叶片的最大光合能力。处理第3周后，获取不同水处理下的叶片最大净光合速率，分析净光合速率（Pn）日变化趋势。通过表1分析得出，在08：00～ 10：00时，对照处理与重度水分胁迫（相对含水量30%～35%）差异性显著，与其他水分胁迫差异不显著。在12：00时，中度水分胁迫（相对含水量50%～ 55%）和70%～75%两者之间差异不显著与其他2个水处理差异性显著，其中16：00时呈现同样趋势。在14：00时，对照处理、轻度水分胁迫（相对含水量60%～65%）、中度水分胁迫（相对含水量50%～ 55%）三者差异性不显著，而三者与重度水分胁迫（相对含水量30%～35%）差异性显著，其中18：00时呈现同样趋势。

表1 新疆野苹果净光合速率（Pn）日变化

表2 生态因子的日变化

光合有效辐射（PAR）与大气温度（Ta）呈现先增加后降低的趋势（表2），在12：00～13：00时达到最高值，最高值分别为：PAR为1921μmol（/m2·S），Ta为36.5℃；而大气CO2浓度和大气相对湿度（RH）日变化趋势呈现直线下降趋势，在8：00时达到最大值。最高值分别为：大气CO2浓度为396.12 μmol/mol，大气相对湿度（RH）为25.2%。

2.2 不同水分胁迫对野苹果叶绿素荧光参数的变化

表3 不同水分胁迫下野苹果的叶绿素荧光参数的变化

F′v/F′m表现的是开放的PSⅡ反应中心原初光能捕获效率。从表3可以看出，随着水分逐渐减少，新疆野苹果PSⅡ有效光化学量子产量（F′v/F′m）不断降低，对照处理、轻度水分胁迫（相对含水量60% ～65%）、中度水分胁迫（相对含水量50%～55%）与重度水分胁迫（相对含水量30%～35%）差异性显著。复水后，重度水分胁迫（相对含水量30～35%）分别与对照处理、轻度水分胁迫（相对含水量60%～ 65%）差异显著；复水后，重度水分胁迫（相对含水量30%～35%）与中度水分胁迫（相对含水量50%～ 55%）差异性不显著。重度水分胁迫（相对含水量30%～35%）与对照、轻度水分胁迫（相对含水量60%～65%）差异显著。

ΦPSⅡ反映了PSⅡ反应中心在有部分关闭情况下的实际原初光能捕获效率。ΦPSⅡ是PSⅡ的实际光化学量子效率，水分胁迫下会造成野生苹果叶片ΦPSⅡ下降。轻度水分胁迫（相对含水量60%～ 65%）、中度水分胁迫（相对含水量50%～55%）、对照处理3者间差异性不显著，对照处理和轻度水分胁迫（相对含水量60%～65%）分别与重度水分胁迫（相对含水量30%～35%）差异性显著。复水后ΦPSⅡ明显上升，重度水分胁迫（相对含水量30%～ 35%）与其他3个处理差异性显著，而3个处理间差异不显著。

3 小结

不同程度的水分胁迫均对新疆野苹果的净光合速率（Pn）、叶绿素荧光参数造成影响，并随着水分胁迫强度的增加而降低。重度水分胁迫（相对含水量30%～35%）下净光合速率（Pn）、叶绿素荧光参数均低于其他水分胁迫处理。光合有效辐射（PAR）与大气温度（Ta）呈现先增加后降低的趋势，大气CO2浓度和大气相对湿度（RH）日变化趋势呈现直线下降趋势。该试验对筛选抗逆境品种，了解新疆野生苹果的抗逆境活性具有重要参考价值。

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2016—06—13