不同品种观赏型铁线莲叶绿素荧光特性的研究

王诗娴，洪 玉，蔡 磊，周豆豆，陶玉彪，李亚鹏，盛 璐

（滁州学院土木与建筑工程学院，安徽滁州 239000）

铁线莲属（Clematis L.）隶属于毛茛科（Ranunculaceae），约350 种，中国约140 种。铁线莲属植物花期长，花型独特，是优良的藤本植物，园林中广泛应用，铁线莲品种3000 多种，是目前阳台新兴花卉，市场应用前景广泛[1-4]。

叶绿素在植物生长发展的历程中是不可或缺的色素[5-7]，其浓度水平和荧光特征都是评估植株光合能力的关键指标[8-10]。叶绿素荧光参数不仅是光合能力和栽培适应性的重要参数[11-13]，还可以反映植株叶片的光化学反应活力和自身防护能力[14]，以及光化学反应中心环境因子胁迫所导致的植物光合过程的各种改变[15-16]。植物通过进行叶片的各种叶绿素荧光参数分析，可以直接用来研究外部环境对植株生长的影响，同时，也可以为种源和良种的筛选提供借鉴意义[17]。研究植物叶片的叶绿素荧光特性，是植物研究其自身光合机制关系和外部环境影响的主要手段。观赏型铁线莲‘王 梦’‘胭脂 扣’‘神秘 面纱’‘紫 铃 铛’‘红 色 公 主’‘啤酒’等品种叶绿素的相关研究较少，本研究以6 种铁线莲为试验材料，采用叶绿素荧光技术（在相同环境下）测定与分析6 种观赏型铁线莲叶绿素荧含量、叶绿素荧光参数，以期为铁线莲的高效优质栽培和优良品种的选择给予一些理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

铁线莲品种类繁多，包含佛罗里达型、长瓣型、全缘型、常绿型等。选择美洲红花型的铁线莲‘红色公主’（图1a）、佛罗里达型的铁线莲‘神秘面纱’（图1b）、全缘型的铁线莲‘紫铃铛’（图1c）、德克萨斯型的铁线莲‘王梦’（图1d）、大道矮生型的铁线莲‘啤酒’（图1e）、铃铛型的铁线莲‘胭脂扣’（图1f）进行实验研究。试验地点为安徽省滁州学院土木楼317 实验室。

图1a 红色公主

图1b 神秘面纱

图1c 紫铃铛

图1d 王梦

图1e 啤酒

图1f 胭脂扣

1.2 试验方法

1.2.1 实验仪器。叶绿素测定仪SPAD-502Plus、Fluor-Pen FP10 掌上叶绿素荧光仪。

1.2.2 叶绿素含量的测定。选用生长条件基本相同、光照充足的5 片健康成熟叶片，进行叶绿素含量的测定。将叶片洗净、晾干之后，用叶绿素测定仪SPAD-502Plus 进行测定试验，每片测定6 次，最后得出平均值并记录。

1.2.3 叶绿素荧光参数的测定。采用FluorPen FP10 掌上叶绿素荧光仪，测定6 种观赏型铁线莲的叶绿素荧光参数的原始参数和比值参数，测量时间选在晴朗无云、阳光强烈的气候条件下进行，一般选在上午9：00-11：00，测定当天气温为15～20℃。每个品种选取5片健康、成熟的叶片，进行30min 暗适应后，测定固定荧光（F0）、最大荧光（Fm）、可变荧光（FV）及光系统Ⅱ（PSⅡ）最大光能转化速率（FV/Fm）。

1.3 统计数据与分析

使用Microsoft Excel 2010 记录数据并统计分析，记录的数据选取5 次重复实验的平均值。

2 结果与分析

2.1 不同品种铁线莲的叶绿素含量比较分析

叶绿素相对含量（SPAD）是直接反映植物光合作用和生长情况的重要参数，是参与光合作用的重要色素。从图2 可以看出，叶片叶绿素相对含量（SPAD 值）最多的铁线莲品种是铁线莲‘红色公主’，最少的是铁线莲‘王梦’。而铁线莲‘紫铃铛’‘神秘面纱’的叶绿素含量相接近。

图2 铁线莲不同品种叶片的叶绿素含量

2.2 不同品种铁线莲叶绿素荧光参数分析

2.2.1 不同品种铁线莲叶片的Fo、Fj、Fi、Fm 差异分析。Fo、Fj、Fi、Fm 是叶片叶绿素荧光变化的4 个阶段[19]。植物光反应中心保护机制的变化，以及反射光能的效率可在Fo 中反映，越低，则说明反射光能的效率越高[20]。而由表1 可发现，铁线莲‘王梦’、‘胭脂扣’的Fo 值较高，铁线莲‘红色公主’、‘啤酒’的Fo 值较低，表明铁线莲‘红色公主’、‘啤酒’的叶片反射光能的效率也较高。

Fj 是OJIP 曲线J 相荧光强度，Fi 是OJIP 曲线I相荧光强度；Fm 是当整个PSⅡ全部关闭时到达P 点的荧光强度大小，反映光系统输送电子的最大能力。由表1 可以看出,‘王梦’‘紫铃铛’Fj 值较高,‘红色公主’‘紫铃铛’Fi 和Fm 值都比较高，‘啤酒’的Fj、Fi、Fm值都最低，阐明‘紫铃铛’PSⅡ反应中心的活性比较高，并且它的PSⅡ电子传递效率更强。

表1 不同品种铁线莲叶片的Fo、Fj、Fi、Fm 差异分析

2.2.2 不同品种铁线莲叶片的Fm/Fo、Fv/Fo、Fv/Fm差异分析。Fm/Fo 和Fv/Fo 是Fv/Fm 的另外一种诠释模式[21]。由图3 可以看出，‘红色公主’的Fv/Fo、Fm/Fo 值最高，‘紫铃铛’‘神秘面纱’的Fv/Fo、Fm/Fo 值比较高，‘啤酒’值最低；‘红色公主’的Fv/Fm 值较高，‘王梦’‘紫铃铛’‘神秘面纱’‘胭脂扣’Fv/Fm 值无显著差异，‘啤酒’Fv/Fm 值较低，表明‘红色公主’的PSⅡ内在光化学活性高一些，而且它的PSⅡ原始光能光化学效率最高，植物吸收的光能转换为化学能会愈加有效果。

图3 铁线莲不同品种叶片的Fm/Fo、Fv/Fo、Fv/Fm 差异分析

2.2.3 不同品种铁线莲叶片的Mo、PiAbs、Sm 差异分析。由表2 可知，‘啤酒’叶片比其他铁线莲品种QA-被还原的速率更快，更需要电子和能量满足QA-的被还原；也比其他铁线莲品种所需的电子更多，能量更多，所以到达最大荧光含量所必需的工夫就越长。与其他铁线莲属品种相比，‘红色公主’的光合效率更高，对逆境和胁迫的反应更敏感，而‘啤酒’的光合效益最差，对环境因子的变化反应较慢。

表2 不同品种铁线莲叶片的Mo、PiAbs、Sm 差异分析

2.2.4 不同品种铁线莲叶片的ABS/RC、TRo/RC、ETo/RC、DIo/RC 差 异 分 析。ABS/RC、TRo/RC、ETo/RC、DIo/RC 表达的是QA 在还原状态的时侯单位PSⅡ反应中心的活性程度[22]。天线色素的多少取决于ABS/RC。由表3 可以得知，‘啤酒’的ABS/RC 值最高，所以其天线色素的含量最高，吸收的光能最多。铁线莲‘王梦’‘红色公主’和‘紫铃铛’ETo/RC 值较高，说明它们PSⅡ反应中心用来传递电子的能量较多。铁线莲‘胭脂扣’‘王梦’‘啤酒’DIo/RC 数值都高一些，表明其PSⅡ反应中心用于热耗散的能量较多；但这6 个品种中，‘红色公主’DIo/RC 的值最小，所以该品种用于热耗散的能量最少。

表3 不同品种铁线莲叶片ABS/RC、TRo/RC、ETo/RC、DIo/RC 差异分析

3 结论与讨论

叶片叶绿素含量的变动会对Fm 的数值造成严重影响，6 种铁线莲中叶片叶绿素荧光参数Fm 值最大的是‘红色公主’，表明其叶片吸收能力以及传递光能的能力都很强，而且其PSⅡ电子传递能力较好，足够说明其对环境的适应能力很强。

Fv/Fm 和Fv/Fo 值都体现出了植物对光能的利用率。有相关实验数据表明，植物在适合的生长条件下，Fv/Fm 值维持相对固定的范畴为0.75～0.85[23]。本次试验6 个铁线莲品种中的‘红色公主’‘紫铃铛’‘王梦’Fv/Fm 值更接近0.75，说明这3 个观赏型铁线莲品种生长状况良好，然而‘啤酒’的Fv/Fm 值低于0.65，说明该品种没有得到很好的生长，其结构和功能受到一定程度伤害,发生了一定的光抑制,相对来说不适宜在滁州本地种植。

研究表明，6 个铁线莲品种当中，‘王梦’‘红色公主’‘紫铃铛’的ETo/RC 值较高，‘王梦’的DIo/RC 参数值较高，‘紫铃铛’的Fm/Fo、Fv/Fo 和Fm 值都很高。‘红色公主’品种的铁线莲的Fv/Fm 和Fv/Fo 数值也是最大，说明原初潜在光化学最高的是‘红色公主’品种。与PiAbs 值综合发展一起分析来看,‘红色公主’相对于其他5 种观赏型铁线莲，对光能的利用能力更强，而且它的光合性能最强，还拥有足够光合碳同化需要的能量。铁线莲‘红色公主’也会形成更多的光合产物，所以综合来讲，它是6 种铁线莲中最优良的品种。‘王梦’‘红色公主’‘紫铃铛’表现出了良好的生长优势，为以后观赏型铁线莲品种的高效优质栽培与良种选择提供一定的理论基础。