2个石楠属新品种与其原种的光合特性比较

蒋笑丽，焦云，沈登锋，李玉祥，章建红*

(1.宁波市农业科学研究院，浙江 宁波 315040； 2.宁波市佳禾生态科技有限公司，浙江 北仑 315801)

石楠(Photiniaserrulata)为蔷薇科石楠属常绿小乔木，枝繁叶茂，枝条能自然发展成圆形树冠，其叶片翠绿色，具光泽，早春幼枝嫩叶为紫红色，枝叶浓密，老叶秋季后部分出现赤红色，秋后鲜红果实缀满枝头，鲜艳夺目；而红叶石楠(Photinia×fraseriDress)是蔷薇科石楠属杂交种的统称，因其新梢和嫩叶鲜红而得名[1-2]。红罗宾红叶石楠是红叶石楠中推广最早、应用最广泛的一个品种。目前有关石楠、红叶石楠的叶色生理和光合特性等方面已有不少研究，主要采用常见品种，如红罗宾红叶石楠、火艳红叶石楠(Photinia×fraseriCamely)和小叶红叶石楠(Photinia×fraseriParvifolia)等[3-5]。幻彩石楠是从石楠中选育的实生变异单株，2017年获国家林业局植物新品种授权(品种权号：20170128)，其叶粉红色斑块状，边缘微皱缩。金凤凰红叶石楠是从红罗宾红叶石楠的芽变枝中选育而来，2017年获国家林业局植物新品种授权(品种权号：20170129)，为常绿灌木或小乔木，新叶呈鲜艳的红色，后变金黄，老叶绿色，呈黄绿色斑块状，叶色变化比红罗宾红叶石楠更加丰富鲜艳，极具市场前景。本研究以幻彩石楠和金凤凰红叶石楠这2个新品种为研究对象，探讨其叶片的多酚含量、叶片氮平衡参数与光响应曲线等生理指标，并分别与其原种石楠、红罗宾红叶石楠进行对比分析，为这2个新品种的栽培生产与园林绿化应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本试验分别以宁波北仑佳禾生态科技有限公司自主选育的授权植物新品种幻彩石楠和金凤凰红叶石楠为材料，并以其原种石楠和红罗宾红叶石楠为对照，随机选择上述品种的3年生嫁接、生长健壮的容器苗，每个品种选择3株，每株为1个重复。

1.2 方法

2018年7月20日上午08:30—11:30，分别选取上述供试品种自然生长比较一致的健壮植株叶片(从上至下第3或第4片叶)，使用Li-6400(LI-COR，USA)光合速率测定仪测定试材叶片光响应曲线，使用CO2缓冲瓶供气，细胞间隙CO2摩尔分数设定为380 μmol·mol-1，控制叶温为25 ℃，于2 000、1 500、1 000、600、400、200、100、50、20 μmol·m-2·s-1共9个光合有效辐射条件下进行测定，测定的参数包括净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、细胞间隙CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)；同时，使用Dualex 4(Force-a，France)植物氮平衡指数测量仪测定上述品种叶片的氮平衡指数；最后利用DPS v 14.10软件对试验数据进行T检验，并利用Excel 2016进行数据分析与绘图。

2 结果与分析

2.1 多酚与氮平衡指数

由表1可知，幻彩石楠叶片的黄酮素指数和花青素指数均高于对照品种石楠，而其叶绿素指数和氮平衡指数则低于对照品种；其中，叶绿素指数和黄酮指数差异达显著水平，这是因为幻彩石楠叶色呈粉红色斑块状，为花叶品种，所以黄酮素与花青素指数较高，而叶绿素指数较低；同时，幻彩石楠的氮平衡指数低于原种石楠，差异达显著水平，这与幻彩石楠的生长势明显低于其原种石楠的结果相一致。金凤凰红叶石楠叶片的叶绿素指数、黄酮素指数和氮平衡指数均极显著低于对照品种红罗宾红叶石楠，这是因为金凤凰红叶石楠是花叶品种，成金黄色斑块状，所以叶绿素指数低，长势也稍慢；值得注意的是，金凤凰红叶石楠叶片花青素指数显著高于对照品种红罗宾红叶石楠，这意味着金凤凰红叶石楠叶色金黄色斑块状，叶片色彩鲜艳，与其叶片花青素含量相对较高有着密切关系。

表1 不同品种石楠叶片中多酚与氮的平衡指数

注：*代表与对照相比差异显著(P<0.05)；**代表与对照相比差异极显著(P<0.01)。

2.2 光合生理参数

由图1可知，幻彩石楠和对照品种石楠叶片的光合速率随着光合有效辐射的增加而升高，幻彩石楠在2 000 μmol·m-2·s-1时净光合速率达到最大，约为3 μmol·m-2·s-1；而对照品种石楠的叶片在1 500 μmol·m-2·s-1时净光合速率达到了最大，约为5.5 μmol·m-2·s-1，显著高于幻彩石楠，其光响应曲线变化相对较为平缓。幻彩石楠叶片的气孔导度、细胞间隙CO2浓度和蒸腾速率总体上低于对照品种，这可能与植物通过调控气孔导度来调节蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度来影响植物叶片的净光合速率有关，说明对照品种石楠叶片气孔的开张度较幻彩石楠好。

图1 幻彩石楠与石楠叶片传统光响应曲线与光合生理参数

由图2可以看出，金凤凰红叶石楠与对照品种红罗宾红叶石楠叶片光合速率变化趋势较为一致，均随着光合有效辐射的增加而升高。红罗宾红叶石楠叶片在不同光合有效辐射条件下的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均高于金凤凰红叶石楠，但两者间的细胞间隙CO2浓度曲线趋于重合，这可能与对照品种红罗宾红叶石楠叶片较高的光合速率，以及2个品种叶片气孔导度的稳定变化有关。

图2 金凤凰红叶石楠与红罗宾红叶石楠叶片传统光响应曲线与光合生理参数

3 讨论

光是重要的生态因子，不同的植物对光环境的适应能力有一定差异，这种能力也充分体现了该植物的生理特性[6-7]。通过对植物光合指标的测定，可以在一定程度上解析植物的分布模式与光合生理特性。本研究结果表明，幻彩石楠与金凤凰红叶石楠叶片叶绿素指数分别低于对照品种石楠和红罗宾红叶石楠，这意味着后两者在同等光照条件下可能具有更高的光能利用率，便于对光能的吸收和转化。同时，4个品种的光响应曲线总体呈上升趋势，石楠、红罗宾红叶石楠随着光合有效辐射的增加，均在1 500 μmol·m-2·s-1时净光合速率达到了最大，而幻彩石楠与金凤凰红叶石楠在2 000 μmol·m-2·s-1时净光合速率达到了最大，2个对照品种净光合速率均高于2个新品种，这说明在光强低于2 000 μmol·m-2·s-1时，2个原种比2个新品种光合作用能力更强。同时，2个新品种的花青素指数明显高于对照品种，说明其具有更加丰富鲜艳的叶色，而氮平衡指数又显著低于对照品种，说明其由于斑块状的花叶，生长速度要低于对照品种。

气孔是植物水分与叶片进行气体交换的通道和CO2进入细胞的门户，气孔的闭合程度直接影响到植物的光合作用与蒸腾作用[8-9]。本研究结果表明，试材叶片气孔导度与蒸腾速率的变化趋势较为相似，这意味着植物气孔的开闭程度直接影响其蒸腾作用，两者关系密切。张述斌等[10]研究不同光照条件对温185核桃光合特性的影响发现，适度遮光(78%光照处理)下的叶片气孔导度变化最为稳定，其光合特性优于其他光照条件。也有研究指出，气孔限制和非气孔限制会引发植物光合午休，导致植物的净光合速率、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度降低[11]。总之，光合作用影响着植物的生理生化反应，以及环境适应和演化等发展过程，植物光合特性又能充分反映植物对外界环境的响应和适应能力。