根际高温对快白菜根系结构、光合及叶绿素荧光参数的影响

陈连珠 张雪彬 杨小锋

摘    要： 为研究水培快白菜耐热性，以耐热品种‘立丰快菜和不耐热品种‘新极品快菜为材料，采用营养液栽培法，以27.5 ℃为对照（CK），研究35.8 ℃根际温度处理7 d后两种快白菜的生长、根系结构、光合色素含量、叶绿素荧光参数及光合参数的差异。结果表明，高温处理后‘新极品快菜和‘立丰快菜的地上部鲜质量分别较对照降低41.94%和16.39%;总根长、总表面积、根总体积及根系分叉数分别较对照降低42.3%和24.9%、46.9%和33.2%、54.8%和41.3%、52.0%和38.5%。F0、Fm、ΔF/Fm'、qp分别较对照降低6.3%和11.0%、5.9%和19.0%、16.1%和4.5%、21.3%和7.1%;Pn、Gs、Ci和Tr较对照分别降低58.5%和21.6%、51.6%和29.8%、10.6%和13.1%、56.9%和34.7%。‘新极品快菜叶綠素b、总叶绿素分别较对照降低10.3%和4.1%，而‘立丰快菜叶绿素b、总叶绿素分别较对照增加4.4%和1.0%。高温对‘新极品快菜各指标的影响大于‘立丰快菜，以地上部鲜质量、总根长、叶绿素b、qp、ΔF/Fm'和Pn表现最为明显，可优先考虑作为水培快白菜的耐热性指标。

关键词： 快白菜; 根系结构; 叶绿素荧光; 光合参数

中图分类号：S634.1   文献标志码：A   文章编号：1673-2871（2020）02-048-05

Effects of rhizosphere high temperature on root， photosynthesis and chlorophyll fluorescence parameters of Chinese cabbages

CHEN Lianzhu， ZHANG Xuebin， YANG Xiaofeng

（Sanya Science and Technology Academy for Crop Winter Multiplication， Sanya 572000， Hainan， China）

Abstract： To study the heat resistance for the hydroponic Chinese cabbage， the ‘Xinjipin which was heat sensitive and the ‘Lifeng which was not heat sensitive were used， we adopted nutrient solution cultivation， with 27.5 ℃ （CK） as control， the effect of 35.8 ℃ heated 7 d in rhizosphere on the growth， root system， photosynthetic pigment content， chlorophyll fluorescence and photosynthetic parameters of the two Chinese cabbages were investigated. The results showed that， compared with the control， the shoot fresh weight of ‘Xinjipin and ‘Lifeng was reduced by 41.94% and 16.39%， respectively. Their total length， total surface area， total root volume and forks of roots decreased by 42.3% and 24.9%， 46.9% and 33.2%， 54.8% and 41.3%， 52.0% and 38.5%， respectively. Their F0， Fm， ΔF/Fm' and qp decreased by 6.3% and 11.0%， 5.9% and 19.0%， 16.1% and 4.5%， 21.3% and 7.1%， respectively. Their Pn， Gs， Ci and Tr decreased by 58.5% and 21.6%， 51.6% and 29.8%， 10.6% and 13.1%， 56.9% and 34.7%， respectively. Chlorophyll b and total chlorophyll of ‘Xinjipin decreased by 10.3% and 4.1%， while ‘Lifeng increased by 4.4% and 1.0%. High temperature made these indicators of ‘Xinjipin changed more than ‘Lifeng， while the shoot fresh weight， root total length， chlorophyll b， qp， ΔF/Fm' and Pn had great difference between this two cabbages， and could be preferentially considered as the heat resistance indicators for Chinese cabbages.

Key words：  Chinese cabbage; Root system; Chlorophyll fluorescence; Photosynthetic parameters

2.5 根际高温对快菜光合参数的影响

由表4可知，高温使快白菜的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）及胞间二氧化碳浓度（Ci）及蒸腾速率（Tr）均较对照显著降低。‘立丰快菜较对照分别降低21.6%、29.8%、13.1%和34.7%;‘新极品快菜较对照分别降低58.5%、51.6%、10.6%和56.9%。高温使‘立丰快菜水分利用率（WUE）较对照增加2.4%，‘新极品快菜较对照降低5.1%。可见，根际高温对‘新极品快菜光合参数的影响程度大于‘立丰快菜。

3 讨论与结论

不结球白菜在高温胁迫条件下的单株干质量和鲜质量随高温胁迫的加剧和时间的延长而呈现出下降的趋势[7]。本研究中，根际高温对不同快白菜品种的地上部生长有不同程度的抑制，‘新极品快菜叶数和地上部鲜质量降低幅度均大于‘立丰快菜，而地上部鲜质量的品种差异性大于叶数，较适合作为快白菜耐热性指标。

根系是植物吸收和运输水分及养分的主要器官，根系的生长发育直接影响到植株地上部分的生长和产量[8]。耐热性弱的不结球白菜品种，其根的干质量、鲜质量明显低于耐熱性强的品种[9]，笔者发现，根际高温使2个品种的总根长、总表面积、根总体积及根系分叉数较对照显著降低，且高温对‘新极品快菜根系结构参数影响大于‘立丰快菜。

张玉明[10]研究认为，不结球白菜在高温胁迫下叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量均较对照明显降低，且这些指标对不结球白菜的耐热性具有重要影响，本试验中，高温使不耐热品种‘新极品快菜的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量较对照降低，但高温对耐热快白菜‘立丰快菜的叶绿素含量影响较小，甚至较对照还略有增加，这与前人[10-11]指出的高温胁迫会使植物体内的酶失活，影响叶绿素的合成或降解，从而导致植物叶绿素含量的减少的结论不太一致。说明耐热快白菜品种在保持光合色素含量稳定性方面强于不耐热品种，而叶绿素b在2个品种间差异最大。

PSⅡ对逆境胁迫非常敏感，高温会导致其结构和功能发生变化[12]，前人研究表明，qp、ETR、Fm、Fv'/Fm'、F0均与植物耐热性有关[13-14]。本试验中，高温使2种快白菜的F0、Fm、ΔF/Fm'、qp降低，表明高温使PSⅡ反应中心光化学转换效率下降。高温下2种快白菜的ETR和NPQ增加，NPQ上升说明高温使叶片光能热耗散增加，有利于耗散过剩光能，从而适应高温[15]。高温对‘新极品快菜叶绿素荧光参数的抑制程度均大于‘立丰快菜，而qp在2个品种间差异最大，其次为ΔF/Fm'。

光合作用是植物体生长的基础，但光合作用对高温极其敏感，在本试验中，高温使2个快白菜的Pn、Gs、Ci及Tr均较对照显著降低，与李思思等[16]在黄瓜嫁接苗上的研究结果相同，这说明35.8 ℃处理7 d后快白菜光合速率的下降是气孔限制因素所致，同时高温对‘新极品快菜光合各参数的影响大于‘立丰快菜，其中Pn在2个品种间差异较大，可以用于评价快白菜的耐热性。

笔者以‘新极品快菜和‘立丰快菜为材料，主要是因为在夏季设施大棚高温胁迫中，水培‘新极品快菜几乎无法正常生长，而‘立丰快菜能快速生长。使用耐热性差异较大的2个品种，使耐热指标的筛选具有更强的指向性。高温胁迫对2种快白菜光合色素及叶绿素荧光参数方面的影响较对照未出现显著性差异，一方面可能是高温处理的时间较短或高温胁迫程度较低，另一方面可能是因为在夏季高温条件下育苗，快白菜的耐热性得到一定程度的提高。高温对‘新极品快菜各指标影响大于‘立丰快菜，以地上部鲜质量、总根长、叶绿素b、qp、ΔF/Fm'和Pn表现最为明显，可优先考虑作为水培快白菜的耐热性指标。

参考文献

[1] 岳智臣，钟新民，李必元，等.酷暑期耐热快白菜新品种比较试验[J].长江蔬菜，2016（10）：44-46.

[2] 胡俏强，陈龙正，张永吉，等.普通白菜苗期耐热性鉴定方法研究[J].中国蔬菜，2011（2）：56-61.

[3] 吴涛，董彦琪，原连庄，等.高温逆境短期处理下大白菜苗期丙二醛和叶绿素含量变化[J].长江蔬菜，2012（14）：42-44.

[4] 吴国胜，曹婉虹，王永健，等.细胞膜热稳定性及保护酶和大白菜耐热性的关系[J].园艺学报，1995，22（4）：353-358.

[5] 司家钢，孙日飞，吴飞燕，等.高温胁迫对大白菜耐热性相关生理指标的影响[J].中国蔬菜，1995（4）：4-6.

[6] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2003：134-137.

[7] 薛思嘉，杨再强，李军.高温对小白菜品质的影响及模拟研究[J].中国生态农业学报，2017，25（7）：1042-1051.

[8] NAGEL K A，KASTENHOLZ B，JAHNKE S，et al.Temperature responses of roots：impact on growth，root system architecture and implications for phenotyping[J]. Functional Plant Biology，2009，36（11）：947-959.

[9] 苏小俊，袁希汉，庄勇，等.耐热不结球小白菜新品种：热抗青[J].江苏农业学报，2000，16（3）：192.

[10] 张玉明.不结球白菜耐热性鉴定的研究[D].南京：南京农业大学，2000.

[11] STIRBET A G. On the relation between the Kautsky effect（chlorophyll a fluorescence induction） and Photosystem II：basics and applications of the OJIP fluorescence transient[J].Journal of Photochemistry & Photobiology B Biology，2011，104（1/2）：236-257.

[12] 孙云飞，巢建国，谷巍，等.高温胁迫对丹参光合生理指标及叶绿素荧光特性的影响[J].北方园艺，2016（6）：142-147.

[13] 史彦江，罗青红，宋锋惠，等.高温胁迫对新疆榛光合参数和叶绿素荧光特性的影响[J].应用生态学报，2012，23（9）：2477-2482.

[14] 杜尧东，李键陵，王华，等.高温胁迫对水稻剑叶光合和叶绿素荧光特征的影响[J].生态学杂志，2012，31（10）：2541-2548.

[15] 钟敏，张文标，邹梁峰，等.高温下猕猴桃光合作用和叶绿素荧光特性的日变化[J].江西农业大学学报，2018，40（3）：472-478.

[16] 李思思，张红梅，金海军，等.根际高温对不同砧木黄瓜嫁接幼苗生长、光合及生理特性的影响[J].中国农学通报，2018，34（1）：61-67.