土壤水分胁迫对高黎贡山糯橄榄幼苗光合色素的影响

谢雯颖 杨晓娜

（保山学院资源环境学院，云南保山 678000）

植物生命活动中最重要的代谢活动是光合作用[1]，光合作用及蒸腾作用是植物中的生理过程，同时也是植物生长发育和生产力高低的决定性因素，光合作用和蒸腾作用对水分胁迫响应的变化是判断植物抗旱性强弱的一项重要参数。在不同的水分胁迫条件下，抑制光合作用的机理也有所不同，轻度干旱胁迫下，光合速率下降的主要原因是气孔限制，严重水分胁迫时光合色素吸收和传递光能效率下降导致植物体内的代谢紊乱。一般认为在水分胁迫下，植物叶片的叶绿体结构会受到伤害，叶绿素合成受阻，使得叶绿素含量降低，从而影响光合作用[2]。

1 材料与方法

试验在保山学院玻璃温室内进行，试验前选择生长势、树体大小、株高基本一致的实生幼苗为供试材料。采用环刀法测定土壤田间最大持水量为25%，用大小一致的花盆装入5.4 kg的干土，每盆2株。每天采用称重法控制土壤的含水量，土壤含水量分别维持在田间持水量的75%（T1）、65%（T2）、55%（T3）、45%（T4）、35%（T5）、25%（T6）。其中，75%设置为对照，因为土壤田间持水量一般为60%～80%。土壤水分胁迫处理7 d后开始，每隔7 d进行取样，取样时随机选取3株幼苗的完全展开叶进行测定。

1.1 提取叶绿素 用95%乙醇提取法测定叶绿素含量。取新鲜叶片剪去粗大的叶脉并剪成碎块称取，称取0.5 g幼叶放人研体中加入95%乙醇3 mL，少许碳酸钙（CaCO3）和石英砂（SiO2），研磨成匀浆。静置片刻过滤储存在50 mL的容量瓶中，过滤完后用95%乙醇定容到50 mL；取上述提取液于比色杯中，以95%乙醇为对照，分别测定649、665 nm处的吸光值。

其中，C表示各色素浓度（mg/L），V表示提取液体积；Ca、Cb分别表示叶绿素a、叶绿素b含量；CT为总叶绿素浓度，单位为mg/L。

1.2 提取类胡萝卜素 本试验使用无水乙醇进行提取，称取0.5 g样品，加入5 mL溶剂，在避光的条件下提取30 min，吸取上清液至25 mL的容量瓶中，然后往沉淀物中加入5 mL无水乙醇，重复上面操作，看到组织变白为止。最后用无水乙醇定容，使用紫外/可见分光光度计测定提取液在470 nm处的吸光值。

2 结果与分析

从表1可以看出，竖栏中与T1（CK）处理相比，T2处理的叶绿素a含量并无显著差异，但T3、T4、T5、T6处理都与T1、T2处理分别表现出极显著差异。随着土壤的相对含水量不断减少，叶绿素a的含量也逐渐减少，且在土壤相对含水量为25%时最低。T1、T2处理中的叶绿素a含量在胁迫时间为7、14、21、28、35 d时并没有明显差异。T5、T6处理中的叶绿素a含量随时间变化急剧下降，在35 d时达到最低值。

从表2可以看出，竖栏中与T1（CK）处理相比，T2处理的叶绿素b含量差异不显著，但T3、T4、T5、T6处理与T1、T2处理分别表现出极显著差异。随着土壤的相对含水量不断减少，叶绿素b的含量逐渐减少，且在土壤相对含水量为25%时最低。T1、T2、T3处理的叶绿素b含量在整个胁迫过程并没有明显差异。T4、T5、T6处理的叶绿素b含量随时间变化急剧下降，在35 d时达到最低值。

从表3可以看出，与T1（CK）处理相比，T2处理的叶绿素含量并无显著差异，T3、T4、T5、T6处理与T1、T2处理分别表现出极显著差异。随着土壤相对含水量减少，叶绿素含量逐渐减少，且在土壤相对含水量为25%时最低。T1、T2处理的叶绿素含量在整个胁迫时间并没有明显差异。土壤相对含水量为55%时，叶绿素含量开始下降；T5、T6处理时的叶绿素含量随时间变化急剧下降，在35 d时达到最低值。

表2 土壤水分胁迫对高黎贡山糯橄榄幼苗叶片叶绿素b含量的影响

表3 土壤水分胁迫对高黎贡山糯橄榄幼苗叶片叶绿素总含量的影响

研究结果显示，T1、T2处理随胁迫时间变化叶绿素a/b值无显著差异。土壤相对含水量为55%时，叶绿素a/b比值开始明显上升。对于T3、T4、T5、T6处理，叶绿素a/b比值并没有随土壤相对含水量和胁迫时间变化表现出明显趋势。在水分胁迫为7 d时，叶绿素a/b比值随胁迫程度加剧而逐渐增加。长期处于土壤水分胁迫下，高黎贡山糯橄榄幼苗叶片的叶绿素a/b比值因处理不同而有差异。

研究结果表明，与T1（CK）处理相比，T2处理的类胡萝卜素含量并无显著差异，T3、T4、T5、T6处理都与T1、T2处理类胡萝卜素含量分别表现出极显著差异。随着土壤相对含水量减少，类胡萝卜素含量逐渐减少，且在土壤相对含水量为25%时最低。T1、T2处理的叶绿素含量在胁迫时间为7、14、21、28、35 d时并没有明显差异。在土壤相对含水量为55%时，类胡萝卜素含量开始出现下降。随着土壤水分胁迫加剧，T3、T4、T5、T6处理的类胡萝卜素含量有极显著差异，且T3、T4、T5、T6随时间变化急剧下降，在胁迫时间为35 d时达到最低。

3 结论与讨论

叶绿素a、叶绿素b分别是高等植物光合作用的主要色素和辅助色素，其含量在一定程度上体现了光合作用能力大小。其中，叶绿素a在很大程度上决定了植物的光合效率和能力，叶绿素b在调控光合机构天线大小、维持其稳定性和提高其适应性中起着重要作用。叶绿素是光合作用的重要色素，在光合作用过程中起到接收和转换能量的作用。类胡萝卜素是光合色素中非常重要的色素，除了吸收传递光能外，还可以起到保护作用。叶绿素和类胡萝卜素可以作为光抑制条件下植物所作出的即时响应，短期内在很大程度上能够保护光合机构免受逆境破坏[3-5]。

在本研究中，随着土壤水分胁迫程度加重和胁迫时间增加，高黎贡山糯橄榄幼苗叶片的叶绿素a、b叶绿色含量和类胡萝卜素的含量都逐渐下降。说明在长时间的土壤水分胁迫条件下，高黎贡山糯橄榄幼苗自由基的积累超过了抗氧化剂的清除能力，活性氧自由基代谢失调，最终导致光合器官结构和功能的破坏及细胞内物质与能量代谢的失调。研究中还发现，土壤相对含水量为55%处理条件时，高黎贡山糯橄榄幼苗的各种光合色素指标比土壤相对含水量为75%、65%时都有所减少，脯氨酸含量增加。同时，随土壤水分胁迫程度加重，高黎贡山糯橄榄幼苗的各种光合色素均逐渐减少，而脯氨酸含量逐渐增加。因此，可将55%的土壤水分条件作为土壤高黎贡山糯橄榄幼苗叶片光合色素变化的转折点。