三叶青一年生实生苗与五年生扦插苗叶片的光合特性研究

柯月娟，蔡 红，陈荣华，尹明华,3

（1. 上饶师范学院生命科学学院，江西 上饶 334001；2. 上饶市红日农业开发有限公司，江西 上饶 334700；3.上饶农业技术创新研究院，上饶市药食同源植物资源保护与利用重点实验室，上饶市三叶青保育与利用技术创新中心，江西 上饶 334001）

三叶青（Tetrastigmatis hemsleyanumDiels et Gilg）为葡萄科崖爬藤属植物，又称为石老鼠、三叶编藤等[1-4]，广泛分布于长江中下游及南方地区，多生于阴湿山坡或溪谷旁林下[2-7]，是中国特有的民间药用植物[3]。三叶青具有较高的药用价值，是我国福建、江西等地民间常用草药，具有清热解毒、消炎止痛、祛风化痰、理气健脾等功效，可治疗高热惊厥、扁桃体炎、宫颈炎、败血症及病毒性脑膜炎等疾病，特别是对小儿高烧、各种积水有独特疗效[8]。近年来研究还发现三叶青具有一定抗肿瘤、抗艾滋病药效，引起了学者们的极大关注[9]。三叶青的主要有效成分为黄酮类、酚酸类、脂肪酸类等，对人体安全无毒，且副作用小，被称为“植物抗生素”[10-18]。三叶青对生长环境要求比较高，野生状态下生长比较缓慢。随着三叶青功效的深入研究，其市场需求量不断增大，导致野生资源被大量采挖而濒临灭绝。因此，加强三叶青野生资源的保护，加快其人工培育研究，对于三叶青资源的开发利用具有重要意义。笔者以国家地理标志农产品[19]怀玉山三叶青大棚种植的一年生实生苗和五年生扦插苗为研究对象，比较分析其叶片光合特性、叶绿素荧光参数、叶绿素含量和叶形数的差异，旨在为三叶青资源的开发利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验品种为来自江西省上饶市广信区五府山镇毛楼村下禹溪种殖基地的怀玉山三叶青品种“怀玉2号”，选取一年生实生苗和五年生扦插苗作为研究对象。一年生实生苗作为对照组，五年生扦插苗作为试验组，2种苗分别选取植株10株，每株上选取1片叶子待测。主要试验仪器有SPAD-502 Plus便携式叶绿素测定仪、LI-6400 XT便携式光合仪、锡箔纸和米尺。

1.2 试验方法

1.2.1 叶绿素相对含量的测定选取颜色、大小、长势基本一致的叶片，采用SPAD-502 Plus便携式叶绿素测定仪测定三叶青叶片的叶绿素相对含量，每组选定10片叶进行测定，数据取平均值。

1.2.2 叶片叶长、叶宽的测定和叶形指数的计算选取形态完整的叶片，用米尺测量其叶长与叶宽，每组选定5片叶进行测定，根据叶长和叶宽按公式（1）计算叶形指数（Leaf index，LI）[20]。

1.2.3 叶绿素荧光参数的测定将LI-6400光合仪调成叶绿素荧光仪模式，选择晴天9：00—11：00时间段进行叶绿素荧光参数的测定，每组测定3组平行数据，测定指标有最小荧光值（Fo′）、光下最大荧光值（Fm′）、实时荧光值（Fs）；然后，用锡箔纸将叶片遮住，进行暗适应处理一段时间后，测定初始荧光（Fo）、最大荧光值（Fm）。根据测得的数据计算出最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSII）、开放的PSII反应中心捕获激发能效率（Fv′/Fm′）、光化学荧光猝灭系数（qP）和非光化学猝灭系数（NPQ）[21-22]。

1.2.4 光合特性的测定选择中上部大小一致、形态完整的叶片用锡箔纸将叶片包裹起来，营造黑暗环境，遮蔽几个小时后，采用LI-6400 XT便携式光合仪测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr），每组选定10片叶进行测定。根据测得的数据计算出气孔限制值（Ls）、水分利用效率（WUE）、瞬时羧化速率（CUE）[23]。

1.3 数据处理

采用Excel 2010软件和SPSS 18.0软件对数据进行整理分析。

2 结果与分析

2.1 叶绿素含量、叶长、叶宽和叶形指数的比较分析

由表1可知，一年生实生苗与五年生扦插苗叶片的叶绿素相对含量没有显著性差异，但五年生扦插苗的叶长显著长于一年生实生苗，叶宽极显著宽于一年生实生苗，但叶形指数二者间差异不显著。

表1 三叶青实生苗与扦插苗叶片的形态和叶绿素相对含量

2.2 叶绿素荧光参数的比较分析

2.2.1 光照条件下由表2可知，光照条件下，一年生实生苗与五年生扦插苗所测量的Fo、Fm值相同；一年生实生苗的最小荧光值（Fo′）在656～910内波动，五年生扦插苗的 Fo′在660～910内波动，二者间差异不显著；一年生实生苗光下最大荧光值（Fm′）在1 423～2 053内波动，五年生扦插苗的 Fm′在1 429～2 575内波动，二者间差异也不显著；一年生实生苗与五年生扦插苗的实时荧光值（Fs）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSII）、Fv′/Fm′均无显著性差异。光化学荧光猝灭系数（qP）反映了PSⅡ反应中心的开放程度，非光化学猝灭系数（NPQ）能衡量植物的热耗散能力，是植物光合机构自我保护的一种机制[24]，一年生实生苗与五年生扦插苗的qP和NPQ均无显著性差异。

表2 三叶青实生苗与扦插苗叶片在光照条件下的叶绿素荧光参数

2.2.2 黑暗条件下黑暗条件下，一年生实生苗与五年生扦插苗所测量的最小荧光值Fo′、Fm′、Fs、ΦPSII、Fv′/Fm′、qP、NPQ相同，除了NPQ为1之外，其他均为0，与光照条件下的叶绿素荧光参数是相反的。一年生实生苗的初始荧光（Fo）在713～900内波动，平均值为775.65，五年生扦插苗的 Fo在736～852内波动，平均值为785.30，二者间无显著性差异；一年生实生苗的最大荧光值（Fm）在3 465～3 827内波动，平均值为3 613.78，五年生扦插苗的 Fm在3 582～3 809内波动，平均值为3 659.84，二者间差异也不显著；一年生实生苗与五年生扦插苗的Fv/Fm无显著性差异，但二者之间的Fv/Fo呈现极显著性差异（表3）。

表3 三叶青实生苗与扦插苗叶片在黑暗条件下的叶绿素荧光参数

2.3 光合特性的比较分析

由表4可知，一年生实生苗的净光合速率（Pn）平均值为2.10，五年生扦插苗的 Pn平均值为1.23，二者差异极显著；一年生实生苗与五年生扦插苗的气孔导度（Gs）平均值均为0.01；一年生实生苗的胞间CO2浓度（Ci）平均值为28.05，五年生扦插苗的Ci平均值为232.82，二者差异极显著；一年生实生苗的蒸腾速率（Tr）平均值为0.42，五年生扦插苗的Tr平均值为0.36，二者差异不显著；一年生实生苗与五年生扦插苗的气孔限制值（Ls）表现出极显著差异，水分利用效率（WUE）表现出显著差异，而瞬时羧化速率（CUE）差异不显著。整体来看，三叶青一年生实生苗的光合作用强于五年生扦插苗。

表4 三叶青实生苗与扦插苗叶片的光合参数

3 小结与讨论

叶绿素含量是植物学和农业相关研究领域常用的生理指标，叶绿素含量和叶片光合功能密切相关[25]。相同作物不同品种间叶片叶绿素含量不同，从而导致品种间光合作用能力的差异。例如，刘振威等[26]经过多重的比较得出，4个南瓜品种中，蜜本与黄狼、蜜本与北观的叶绿素b含量在0.05水平上差异显着；陈良秋等[27]研究发现，不同油茶品种幼苗叶片以及相同品种不同叶位叶片的叶绿素含量均存在差异，其中cl03、cl04和cl40品种为一类适应种，cl23为另一类适应品种，且cl03、cl04和cl40品种适应性较cl23强。从试验数据上来看，三叶青五年生扦插苗叶片的叶绿素含量稍高于一年生实生苗叶片的，且种群内部的误差较小，相对较稳定，但二者间差异未达显著水平。

叶形指数是反映叶片特征的重要指标之一，可以推测叶片生长状况及生长规律。洪陈洁等[20]在对福建山樱花叶功能性状进行研究时发现，福建山樱花不同品系间的叶功能性状存在显著差异，且表现出一定的相关性，例如叶形指数与叶干物质含量显著负相关（P＜0.05）、叶面积与叶绿素含量极显著正相关（P＜0.01）、叶面积与叶干物质含量极显著负相关（P＜0.01）。张祺超等[28]研究发现，在供试的5个榆树品种中，平均节间长度存在显著差异（P＜0.001），节间长度较长的是凤尾榆和青榆；平均开张角度较大的是凤尾榆，但5个榆树品种无显著差异。从试验数据来看，三叶青五年生扦插苗的叶长较一年生实生苗长，是一年生实生苗的1.38倍，且二者差异显著；五年生扦插苗的叶宽较一年生实生苗宽，是一年生实生苗的1.54倍，且二者差异极显著；一年生实生苗的叶形指数略高于五年生扦插苗的叶形指数，但二者差异不显著。

植物不同品种间叶片的叶绿素荧光参数也存在一定差异。徐德聪等[29]对美国山核桃不同品种叶片的叶绿素荧光特性进行了比较，发现不同品种间的PSⅡ原初光能转化效率、PSII潜在活性、NPQ均存在显著或极显著差异。从试验数据上来看，三叶青一年生实生苗与五年生扦插苗之间的实时荧光值（Fs）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSII）、Fv′/Fm′和初始荧光（Fo）均无显著性差异；一年生实生苗与五年生扦插苗之间的Fv/Fo呈现极显著差异。

植物不同品种之间的光合特性也存在一定差异。朱昌春等[30]研究表明，不同品种牡丹的Gs与Pn、Ci、WUE均呈极显著正相关。从试验数据上来看，三叶青一年生实生苗与五年生扦插苗之间的气孔限制值（Ls）表现出极显著差异，水分利用效率（WUE）表现出显著差异，而瞬时羧化速率（CUE）差异不显著。

综上所述，整体来看三叶青一年生实生苗的光合作用强于五年生扦插苗，且叶绿素含量和叶形指数与生长年限无正相关关系。