高温季节红花檵木叶片色素含量及净光合速率的变化

黄 欣，王华新，孙开道，林 茂，李进华，孙利娜

（1.植物激素与生长发育湖南省重点实验室，湖南 长沙 410128；2.广西林业科学研究院，广西 南宁 530002）

高温季节红花檵木叶片色素含量及净光合速率的变化

黄 欣1,2，王华新2，孙开道2，林 茂2，李进华2，孙利娜2

（1.植物激素与生长发育湖南省重点实验室，湖南 长沙 410128；2.广西林业科学研究院，广西 南宁 530002）

以圆叶双面红5～10 a生苗为材料，对比分析了南宁（桂南）和桂林（桂北）两地高温季节（7～9月）红花檵木叶片色素含量及净光合速率的变化。结果表明：随着环境中温度湿度和光照强度的升高，红花檵木叶片中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量呈上升趋势，花色素苷却呈下降趋势，而净光合速率不断加强；由于桂林温度、湿度等环境因子稍低于南宁，所以桂林的植株净光合速率稍低于南宁，红花檵木叶片的返青现象也没有南宁严重。

红花檵木；净光合速率；叶绿素；花色素苷

红花檵木（Loropetalum chinense var. rubrum） 为金缕梅科檵木属常绿灌木，一年中可以多次开花抽梢，花色多粉红色系，叶色较鲜艳，是较好的彩叶观赏品种。从彩叶植物叶片的呈色机理可知，叶片颜色的呈现是由叶片内部色素的含量、种类、分布等因素决定的[1]。光照、温度、湿度等外在因素能够直接引起叶片内部各种色素含量及比例的变化[2-4]。但目前关于光合速率对红花檵木叶片色素含量影响的报道较少。有研究表明，在光照强度相差不大的两个地区，由于日平均温度和湿度的差别，叶绿素类色素和花色素苷的含量分别与净光合速率呈正负相关关系[5-6]。因此，试验以湖南跳马的圆叶双面红为材料，通过测定不同地区红花檵木叶片光合速率以及叶绿素、类胡萝卜素、花青素等的含量变化，探究了红花檵木叶色形成与叶片光合速率及色素含量之间的相关关系，为不同光照条件下红花檵木的园艺栽培提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2014年7月开始，选择湖南跳马的圆叶双面红5～10 a生苗40株，分别栽植于桂南（广西林科院园林花卉所园林植物资源圃）和桂北（广西桂林植物所园林花卉资源圃）两地。广西林科院花卉所植物资源圃在南宁北郊12～13 km之间，北纬22°56′，东经108°21′，属南亚热带季风气候,年平均气温在20～21℃。广西植物研究所园林花卉资源圃位于桂林市雁山区，距市中心24 km，地处北纬25°01′，东经110°17′，海拔180～300 m，年平均气温17℃左右，属中亚热带季风气候。这两个地点是广西地区南北亚热带气候区的典型代表，因此红花檵木南北亚热带的生长对比试验选在这两个试验点进行。每天适当浇水，每月施1次有机肥，3～5个月施1次磷钾肥。

1.2 试验方法

定植1 a后，选取长势一致，生长状况良好的植株于7～9月间每隔15 d测定一次光合速率和叶片色素含量。

1.2.1 叶色对比分析 每个地区随机选择5株，由枝条顶端往下数，选择第6～7片叶进行比色，每株选择3～5片叶，采用RHS-英国皇家园林园艺植物比色卡于8月比色。

1.2.2 单叶净光合速率的测定 每15 d随机选择5株，于上午9:00～11:00用Li-6400型光合仪进行测定，每叶连续测定3次，每次测定时间为20 s，取3次平均值。

1.2.3 叶绿素含量的测定 每个地区每15 d随机选择5株进行叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量的测定，均采用80%丙酮乙醇混合提取法，用日立U -2900型分光光度计在440、662、644、664 nm波长下测吸光值，计算出相关色素质量分数[4]。

1.2.4 花色素苷的测定 两个地区定期采样，称取样品1.0 g，剪碎后置于40 mL离心管中；加入10 mL1%盐酸乙醇提取液，于32℃恒温箱中提取4 h，离心取上清液待测。用日立U-2900型分光光度计测定525 nm处的吸光度值，以1%盐酸乙醇提取液作对照。以每克鲜重在10 mL提取液中0.1OD为1个色素单位[1]，则：花色素苷相对含量A=吸光度×10（色素单位）。

1.2.5 数据整理与分析 试验数据采用Excel 2003 和DPS软件进行整理分析。

2 结果与分析

2.1 不同地区红花檵木叶色的返青情况

由于南宁地处南亚热带，8月白天平均温度在35℃以上，湿度在70%以上，所以红花檵木在南宁高温高湿环境下叶色返青现象严重；而桂林的日平均温度和湿度均低于南宁，因此叶片返青现象稍好于南宁（表1）。这说明红花檵木的叶色与栽培地的光照强度、温度、湿度等环境因素有较大相关性。

表1 不同地区红花檵木叶色的比较

2.2 不同地区红花檵木叶片叶绿素含量的变化

2.2.1 叶绿素a 如图1所示，7～9月红花檵木在桂南和桂北叶绿素a的含量发生明显的变化；随着环境温度和湿度的增加，两地红花檵木叶绿素a的含量整体上均呈上升趋势；8月下旬出现一个转折点，两地红花檵木中叶绿素a的含量开始减少；且两地种植的红花檵木叶片叶绿素a含量具有显著性差异（0.01＜P=0.037＜0.05）。

图1 两地7～9月红花檵木叶绿素a含量的变化

2.2.2 叶绿素b 如图2所示，7～9月红花檵木在桂南和桂北叶绿素b的含量不断累积升高；随着时间的推移，两地红花檵木叶绿素b的含量均呈上升趋势，到8月下旬两地红花檵木中叶绿素b的含量开始减少；但两地红花檵木叶片中叶绿素b含量无显著性差异。

图2 两地7～9月红花檵木叶片叶绿素b含量的变化

2.2.3 类胡萝卜素 如图3所示，7～9月红花檵木在桂南和桂北类胡萝卜素的含量逐渐增加；随着时间的推移，两地红花檵木类胡萝卜素的含量均呈现上升趋势，到8月下旬两地红花檵木中类胡萝卜素的含量开始减少；且桂南桂北定植点红花檵木叶片中叶类胡萝卜素的含量有显著性差异（0.01＜P=0.043＜0.05）。

2.3 不同地区红花檵木叶片花色素苷含量的变化

如图4所示，在桂南桂北两个生长环境中红花檵木花色素苷的含量变化与环境中温度湿度的变化呈现负相关性，随着时间的推移，两地红花檵木中花色素苷的含量随着环境中温度湿度的先升后降而呈现出相

图3 两地7～9月红花檵木叶片类胡萝卜素含量的变化

反的变化趋势。7～9月两个地区同是高温高湿环境，红花檵木叶片中花色素苷不稳定，含量随着温度湿度的升高而降低。但是8月下旬，气温开始回落，环境中湿度也有所降低，花色素苷含量开始增加。由于桂林地区夏季温度和湿度均低于南宁，因此红花檵木叶片中花色素苷的降解速度低于南宁，后期累积的速度也高于南宁。南宁和桂林两地定植的红花檵木叶片中花色素苷的同时期含量都没有显著性差异，但是同一定植点不同月份红花檵木叶片中花色素苷含量差异显著。

图4 不同地区红花檵木叶片花色素苷含量的变化

2.4 不同地区红花檵木叶片净光合速率的比较

光合作用是一个光生物化学反应，其速率随着光照强度的增加而加快，植物光合速率会受到温度、湿度、光照强度等多种外部环境条件的影响。如图5所示，随着气温的上升，两地的红花檵木叶片净光合速率随之加快，其中南宁地区红花檵木各阶段的叶片净光合速率均高于桂林地区的，但差异不显著。这也证实了环境因素对植株光合作用存在一定影响。

图5 不同地区红花檵木叶片净光合速率的变化

2.5 光合速率与红花檵木色素变化的相关性

7～9月桂林和南宁同时进入高温季节，植物光合作用不断加强，虽然两地红花檵木叶片的净光合速率没有显著性差异，但总体来讲，同时期南宁的红花檵木叶片净光合速率要稍高一些。这与两地红花檵木叶片的色素含量差异相一致。南宁的红花檵木叶片中叶绿素a和类胡萝卜素含量显著高于桂林的，叶绿素b含量的差异虽不显著，但整体上也是南宁地区的要稍高一些。由此可知，植株叶绿色含量越高的地区净光合速率也会越快。花色素苷与光合速率的关系却相反，净光合速率高的地区花色素苷含量却相对偏低。

3 讨 论

叶片是红花檵木光合作用的主要器官，叶绿体是植物进行光合作用的核心反应器，叶绿体中所产生的的叶绿素又影响着植物的生长发育，因此植物的光合作用和植物叶绿素含量有着必然的联系。而植物中叶绿素的含量决定着红花檵木叶色的变化。

试验结果显示，随着环境中温湿度和光照强度的升高，红花檵木叶片中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量呈上升趋势，花色素苷却呈下降趋势。随着环境中气温的回落，湿度的降低，红花檵木中叶绿素的色素含量开始降低，花色素苷的含量却不断累积增加。叶片中花色素苷的稳定性比较差，遇高温高湿环境会加速降解[7-8]。在南宁和桂林两地温度和湿度相差不大的湿热季节，植物叶片中花色素苷不断降解，因此两地红花檵木温度较高的夏季植株叶片返青现象均严重。但桂林地处桂北，夏季的温度和湿度平均值均低于南宁，花色素苷的降解速度要低于南宁，因此桂林的植株净光合速率稍低于南宁，红花檵木的返青现象也没有南宁严重。

[1] 唐前瑞，陈德富，陈友云. 红檵木叶色变化的生理生化研究[J]. 林业科学，2006，（2）： 111-115.

[2] 姜卫兵，庄 猛，花国平. 彩叶植物呈色机理及光合特性研究进展[J]. 园艺学报，2005，32（2）：352-358.

[3] 费 芳，王慧颖，尹 恒，等. 光照对红檵木叶片色素含量的影响研究[J]. 岳阳职业技术学院学报，21，（5）：61-65.

[4] 肖浪涛，王三根. 植物生理学[M]. 北京：中国农业出版社，2004.

[5] 翟 敏，李永华，杨秋生. 盆栽和地载牡丹光合特性的比较[J]. 园艺学报，2008，35（2）：251-256.

[6] 吴恩歧，邰丽华. 花瓣花色素的定性分析[J]. 内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版），2002，31（1）：64-67.

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[8] 庄 猛，姜卫兵，马瑞娟，等. Rutgers 桃（红叶）与白芒蟠桃（绿叶）光合生理特性的比较[J]. 南京农业大学学报，2005，28（4）：26-29.

（责任编辑：成 平）

Changes of Leaf Pigment Concentration and Net Photosynthetic Rate of Loropetalum chinense var. rubrum in High Temperature Season

HUANG Xin1,2，WANG Hua-xin2，SUN Kai-dao2，LIN Mao2，LI Jin-hua2，SUN Li-na2

（1. Hunan Provincial Key Laboratory of Phytohormones and Growth Development, Changsha 410128, PRC; 2. Guangxi Acamedy of Forestry, Nanning 530002, PRC）

Taking the double red 5-10 year round leaf seedlings as materials, the change of leaf pigment concentration and net photosynthetic rate of Loropetalum chinense var. rubrum in Nanning (South of Guangxi) and Guilin (North of Guangxi) from July to September were comparatively analysis . The results showed that with the increase of temperature humidity and light intensity of illumination environment, element content of Loropetalum chinense var. rubrum chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoid increased anthocyanin decreased, and net photosynthetic rate increased. The environmental factors such as temperature and moisture in Guilin are slightly lower than that of Nanning, so the net photosynthetic rate of plants in Guilin was slightly lower than that of Nanning, green phenomenon of Loropetalum chinense var. rubrum leaves was also not serious in Nanning.

Loropetalum chinense var. rubrum; net photosynthetic rate; chlorophyll; anthocyanin

Q945.11

A

1006-060X（2017）04-0043-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.004.012

2016-12-14

广西主要绿化树种种质资源库建设专项资金；广西林科院基本科研业务费项目（林科字〔2014〕第28号）

黄 欣（1980-），女，湖南汨罗市人，工程师，主要从事植物生理研究。

王华新