硒对盐胁迫下葡萄光合及叶绿素荧光特性的影响

武林楠，郝玉杰，冯建荣，樊新民，白玛多吉，容新民，王富霞

(1. 石河子大学农学院/特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室，新疆石河子 832003；2. 石河子农业科学研究院葡萄研究所，新疆石河子 832000)



硒对盐胁迫下葡萄光合及叶绿素荧光特性的影响

武林楠1，郝玉杰1，冯建荣1，樊新民1，白玛多吉1，容新民2，王富霞2

(1. 石河子大学农学院/特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室，新疆石河子 832003；2. 石河子农业科学研究院葡萄研究所，新疆石河子 832000)

【目的】研究硒对盐胁迫下葡萄光合特性及叶绿素荧光参数的影响，为生产实际提供理论依据。【方法】以两年生火洲黑玉葡萄为材料，采用营养液培养法，当葡萄苗长到50 cm时，用4 g/L NaCl胁迫，同时设3个硒缓解处理，处理12 d后测定叶片中的叶绿素含量、叶绿素荧光参数及气体交换参数等指标。【结果】随着硒浓度的增加，葡萄叶片叶绿素含量逐渐上升；葡萄叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用率(WUE)，PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、潜在光化学效率(Fv/Fo)和实际光化学效率(ФPSⅡ)先升后降，胞间CO2浓度(Ci)、气孔限制值(Ls)和非化学猝灭系数(NPQ)先降后升，均在施硒浓度为10 mg/L时达到极值。【结论】施硒量在5～10 mg/L具有较好缓解盐胁迫对葡萄危害的作用, 以10 mg/L处理的缓解效果最好。

硒；葡萄；盐胁迫；光合特性

0 引 言

【研究意义】新疆土壤次生盐渍化日趋严重[1]，葡萄属于对盐敏感的非盐生植物[2]，盐胁迫下葡萄的生长发育受到抑制，进而影响葡萄的品质和产量。硒被称为逆境防御元素，施硒能提高作物对多种逆境的防御能力[3]，如果在生产富硒葡萄的同时又能兼顾提高葡萄对盐渍化的防御能力，将会是一种很好的生产模式。【前人研究进展】适宜浓度硒能缓解重金属对果树的胁迫作用[4]，延缓果实衰老，提高其抗逆性[5]，同时，硒还能提高果实品质[6]。在葡萄上，前人研究表明施适宜浓度硒能提高“红地球”葡萄的耐热性及品质[7]、提高赤霞珠幼苗的抗旱性[8]、提高葡萄叶片的抗衰老能力，延长叶片功能期[9]。关于硒对盐胁迫影响的研究主要集中在蔬菜方面，如硒对盐胁迫下番茄[10]、小白菜[11]和生菜[12]等蔬菜的影响表明，硒能有效的缓解盐胁迫对植株的毒害作用。【本研究切入点】目前关于硒对盐胁迫下葡萄影响的研究鲜见。从光合特性方面入手，研究硒对盐胁迫下葡萄光合及叶绿素荧光特性影响。【拟解决的关键问题】研究盐胁迫下不同浓度的硒对光合特性的影响，探讨盐胁迫下硒对葡萄的缓解生理响应，为生产和实践提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试的葡萄品种为火洲黑玉，由石河子葡萄研究所春季进行营养袋扦插的2年生苗，新生枝条达到5 cm后送入石河子大学试验站，进行缓苗。试验时间为2015年4～8月。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

2015年5月30日，选取生长健壮、长势优良的二年生“火洲黑玉”葡萄苗，从大田中移栽到塑料桶中(上口径20 cm，下口径15 cm，高25 cm)，每个塑料桶中3株，并用苯板将3株葡萄苗固定，每个处理5个塑料桶(15株)，每个塑料桶装营养液5 L，采用霍格兰改良培养液(Hoagland)[13]培养51 d，选取生长整齐一致，均达到50 cm的火洲黑玉75株，于7月21日开始试验，盐胁迫和硒缓解同时进行，分三次等量施入，每隔4 d施一次，于7月29日施完记为0。具体方案如下：(1)阳性对照(+)∶0 g/L NaCl，(2)阴性对照(-)∶4 g/L NaCl，(3)1∶4 g/L NaCl+5 mg/L Na2SeO3，(4)2∶4 g/L NaCl+10 mg/L Na2SeO3，(5)3∶4 g/L NaCl+15 mg/L Na2SeO3。试验期间营养液用充气泵连续通气，每天补充塑料桶中散失的水分至5 L刻度线，每4 d更换一次营养液。处理后12 d，每个处理随机选取3株，每株从顶部向下数第4片功能叶，用以测定葡萄的叶绿素含量、叶片气体交换参数及叶绿素荧光参数。

1.2.2 测定项目

1.2.2.1 叶绿素含量

采用Arnon等[14]报道的方法提取叶片中叶绿素，并根据Hartmut等[15]报道的公式计算叶绿素a、叶绿素 b 和总叶绿素含量，并计算叶绿素a/b。

1.2.2.2 叶绿素荧光参数

选取健壮植株，从顶部向下数第4片功能叶(做标记)作为待测对象，将叶片遮光处理30 min后，使用FMS-2脉冲调制式荧光仪(英国Hansatech)测定荧光参数，包括初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)，光适应后稳定荧光(Fs)、最大荧光(Fm’)、PSⅡ实际光化学效率ФPSⅡ由仪器自动给出。再计算得出PSⅡ潜在光化学活性(Fv/Fo=Fm/Fo-1)，非光化学猝灭系数 NPQ=(Fm- Fm’)/ Fm’。

1.2.2.3 光合指标

选取从顶部向下数的第4片功能叶(同上)为测定对象，每个处理分别测量3株。用LI-6400便携式光合作用测定系统(美国LI-CoR公司)于10:00～12:00测定光和参数，包括净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)。按公式WUE=Pn/Tr[16]计算水分利用效率和气孔限制值Ls=1-Ci/Ca[17]，Ca是空气中CO2的含量，光强设置为1 300 umol/m2/s。

1.3 数据统计

试验原始数据处理和绘图采用Excel软件完成，显著分析采用SPSS 17.0软件。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫下硒对葡萄叶片中叶绿素含量的影响

研究表明，与阳性对照(+)相比，阴性对照(-)降低了葡萄叶片中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量，提高了叶绿素a/b比值。盐胁迫下，施硒缓解后，葡萄叶片中叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量显著提高，叶绿素a/b比值下降，且随着硒浓度的增大，叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量持续上升，叶绿素a/b比值呈下降趋势。表1

表1 盐胁迫下施硒对葡萄叶绿素含量变化

注：同列数字后不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05)，下同

Note: The different small letters after data indicate the significance atP<0.05 level, the some as below

2.2 盐胁迫下硒对葡萄叶片中光合作用参数的影响

研究表明，与阳性对照(+)相比，阴性对照(-)降低了葡萄叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用率，增加了葡萄叶片的胞间CO2浓度和气孔限制值。盐胁迫下，随着硒浓度的增加，葡萄叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用率呈先升后降的趋势，葡萄叶片的胞间CO2浓度和气孔限制值呈先降后升的趋势，尤其当施入硒浓度为10 mg/L时，葡萄叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用率均达到最大值，分别是2.43 umol/(m2·s)、38.00 mmol/(m2·s)、1.27 mmol/(m2·s)和1.91 mmol/(m2·s)；胞间CO2浓度和气孔限制值到达最小，分别是262.33 mmol/(m2·s)和0.91 mmol/(m2·s)，与无硒处理差异显著。表2

表2 盐胁迫下施硒葡萄光合参数变化

2.3 光合指标的相关性

进一步比较葡萄叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、水分利用率和气孔限制值之间的关系，结果表明，净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用率呈显著正相关，净光合速率和胞间CO2浓度呈显著负相关，净光合速率和气孔限制值相关不显著。只有气孔限制值和水分利用率相关不显著，其余两两间相关性均显著。表3

表3 光合指标之间相关性

注：**在0.01水平上显著相关，*在0.05水平上显著相关

Note:**means the significant level of 0.01,*means the significant level of 0.05

2.4 盐胁迫下硒对葡萄叶片叶绿素荧光参数的影响

研究表明，与阳性对照(+)相比，阴性对照(-)降低了葡萄叶片的PSⅡ的最大光化学效率、实际光化学效率、潜在光化学效率下降，增加了葡萄叶片的非光化学猝灭系数。盐胁迫下，随着施硒浓度的增大，葡萄叶片的PSⅡ的最大光化学效率、实际光化学效率、潜在光化学效率均呈先升后降的趋势，葡萄叶片的非光化学猝灭系数呈先降后升趋势，尤其当施入硒浓度为10 mg/L时，葡萄叶片的PSⅡ的最大光化学效率、实际光化学效率、潜在光化学效率均达到最大值，分别是0.80、0.69和3.90，非光化学猝灭系数达到最小值7.56。表4

表4 盐胁迫下施硒葡萄叶片叶绿素荧光参数变化

3 讨 论

试验中根施亚硒酸钠浓度为10 mg/L时，缓解盐胁迫对火洲黑玉葡萄的耐盐光合特性的影响效果最好，赵薇等[18]试验结果表明，喷施亚硒酸钠浓度为0.5 mg/L时，缓解水分胁迫对赤霞珠幼苗的抗旱光合特性的影响效果最好，王文举等[7]研究表明喷施亚硒酸钠浓度为60 mg/L时，缓解高温胁迫对红地球葡萄的抗热生理代谢效果最好。还有研究表明，喷施亚硒酸钠浓度为1.0 mg/L时，缓解水分胁迫对赤霞珠幼苗的抗旱生理代谢的影响效果最好。这些研究结果显示的最适宜施硒浓度并不一致，主要原因是施硒的方法不同，试验采用根际施硒，赵薇等[18]和王文举等[7]试验采用叶面喷施，王海波等[19]研究表明，葡萄叶面喷硒的硒的利用率与根际施硒的硒的利用率存在差异。其次的原因是葡萄品种和树龄不同，试验材料是两年生火洲黑玉葡萄，赵薇等[18]试验材料是一年生赤霞珠幼苗，王文举等[7]试验材料是三年生红地球葡萄，本身的抗逆性存在差异。

4 结 论

盐胁迫导致葡萄叶片的叶绿素含量下降和光合作用能力减弱。施硒浓度为5～10 mg/L时，可以有效提高葡萄叶片中叶绿素的含量，并恢复其光合能力，缓解盐胁迫对葡萄的伤害，且以施硒浓度为10 mg/L时，对葡萄盐胁迫的缓解效果最好。但当施硒浓度为15 mg/L时，反而导致葡萄光合作用能力减弱，加剧胁迫。

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Fund project:Supported by special funds for the construction of modern agricultural industry technology system (CARS-30)

Effect of Selenium on the Photosynthetic and Fluorescence Characteristics of Grape under Salt Stress

WU Lin-nan1, HAO Yu-jie1, FENG Jian-rong1, FAN Xin-min1, Baimaduoji1,RONG Xin-min2, WANG Fu-xia2

(1 College of Agronomy, Shihezi University / Xinjiang production and Construction Corps Key Laboratory of SpecialFruitsandVegetablesCultivationPhysiologyandGermplasmResourcesUtilization,ShiheziXinjiang832003,China;2.ResearchInstituteofGrapes,ShiheziAcademyofAgriculturalSciences,ShiheziXinjiang832000,China)

【Objective】 To study the effects of selenium on the photosynthetic and fluorescence characteristics of grape under salt stress and provide a theoretical basis for the production practices.【Method】The two-year cutting seedlings of "Huozhouheiyu" cultured in nutrient solution were used as experimental material and then they were treated with NaCl at 4 g/L and Na2SeO3of three concentrations for 12 d. When the height of grapevines was about 50 cm, chlorophyll content, chlorophyll fluorescence parameters and gas exchange parameters were determined by using spectrophotometer and chlorophyll fluorometer.【Result】With increasing concentration of Se, chlorophyll content of grape gradually increased, while net photosynthetic rate (Pn), stomatic conductance (Gs), transpiration rate (Tr), water use efficiency (WUE), maximum photochemical efficiency of photosystem Ⅱ(PSⅡ) (Fv/Fm), actual photochemical efficiency of photosystem Ⅱ(PSⅡ) (ФPSⅡ) and PSⅡ potential activity(Fv/Fo)in leaves of grape firstly increased and then decreased, and intercellular CO2concentration (Ci), stomatal limitation value (Ls) and non-photochemical quenching (NPQ) in leaves of grape firstly decreased and then increased. All values reached the extreme value at Se concentration of 10 mg/L.【Conclusion】Se concentration of 5-10 mg/L alleviated salt stress in grape and the optimal treatment concentration of Se is Se 10 mg/L Na2SeO3.

selenium; grape; salt stress; photosynthetic characteristics

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.07.006

2015-12-14

现代农业产业技术体系建设专项资金项目(CARS-30)

武林楠(1990-)，女，江苏人，硕士，研究方向为果树种质资源与遗传育种，(E-mail)276277504@qq.com

冯建荣(1969-)，女，新疆人，教授，博士，研究方向为果树种质资源与分子辅助育种，(E-mail)fengjr102@126.com

S663.1

A

1001-4330(2016)07-1217-06