南方紅豆杉不同冠層葉片葉綠素含量分析

摘要：對南方紅豆杉（Taxus chinensis var. mairei）不同冠層葉片的葉綠體色素含量進行了測定。結果表明，葉綠體色素中葉綠素a的含量最高，葉綠素b含量次之，類胡蘿卜素含量最低。回歸分析顯示葉綠素a濃度、葉綠素b濃度、葉綠素總含量與SPAD值均有很好的相關性，可以用SPAD值代表葉片中葉綠素的總含量。一年生葉片和二年生葉片中葉綠素含量無顯著差異，冠層不同部位葉片中葉綠素含量差異顯著（P<0.05），其中西面、內層和下層葉片中的葉綠素含量較其他部位的高，東面葉片中葉綠素含量較低。

關鍵詞：南方紅豆杉（Taxus chinensis var. mairei）；冠層；SPAD值；葉綠素

中圖分類號：S791.49；Q945.11 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）19-4683-03

南方紅豆杉（Taxus chinensis var. mairei）是我國特有的天然抗癌藥用樹種，為第三紀孑遺植物，系紅豆杉屬中在中國分布最廣的國家一級保護植物，集藥用、材用、觀賞、綠化等多種功效于一身[1]。近年來南方紅豆杉因含有抗癌藥物紫杉醇，其野生資源遭到嚴重砍伐和毀壞，已處于瀕危狀態[2-4]。因此，利用人工培育手段對南方紅豆杉進行快速繁殖有重要的現實意義。目前在南方紅豆杉的扦插繁殖實踐中，由于對其光合生理和生態適應方面的研究十分薄弱，導致其栽培技術的制定缺乏科學依據。

葉綠素含量是進行光合作用研究的一項重要指標，不同的樹種、不同的環境下以及不同葉齡的綠葉中葉綠素的含量都有一定的差別[5，6]。此外，行道樹葉綠素常常被用來作為環境污染的重要指示指標。城市環境如不同的污染程度、不同的交通地段以及不同的氣體對植物葉綠素含量都有重要影響[7]。SPAD-502型葉綠素計是日本生產的一種快速測定葉綠素含量的儀器，具有簡便、快速，對植株無損害等優點，已經廣泛應用于水稻、棉花、玉米、大豆及許多園藝作物葉片的葉綠素含量測定[8，9]。此試驗以南方紅豆杉為材料，對其不同冠層葉片的葉綠素含量進行測定，以期為研究南方紅豆杉葉片的光合作用打下基礎，也為南方紅豆杉扦插繁殖中枝條的選擇提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗取材地點位于湖北省荊州市原荊州地區行署大院內，大院內南方紅豆杉共計40余株，為20世紀60年代從江西省廬山引種，目前長勢良好。選取位于東西向約5 m寬人行道南邊的4株雌性南方紅豆杉，平均樹高6.2 m，樹冠7.6 m，其南邊有2.5 m高的院墻和5層住宅樓為其遮陽，給南方紅豆杉的生長創造了合適的條件。

1.2 方法

根據樹高和光照條件劃分測試部位，分別為東、南、西、北4個方位，上、下2個層面和內、外2個層次。每個部位分別采集一年生葉片和兩年生葉片。

2007年4月底，分別在不同冠層部位采集無病蟲為害、無生理病斑、無損傷的葉片，用保鮮膜包好帶回實驗室。去除葉片表面的污物后用去離子水洗凈、擦干備用。用SPAD-502型葉綠素計測定單片葉30次，取其平均值，測完SPAD值后的樣品再用于測定葉綠素含量。葉綠體色素（包括葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素）的定量測定方法參考文獻[10]。文中葉綠素含量以干重計。

2 結果與分析

2.1 南方紅豆杉葉片SPAD值與葉綠素含量的相關性

各采樣的葉片葉綠素a（Chl-a）、葉綠素b（Chl-b）、類胡蘿卜素（Carotenoid）的濃度、總葉綠素濃度和含量及SPAD-502型葉綠素計測得的SPAD值，按冪函數分別進行統計分析，相關分析見圖1、圖2、圖3。從圖1、圖2、圖3可以看出，葉綠素a濃度與SPAD值有很好的相關性，R=0.910 6；類胡蘿卜素濃度與SPAD值的相關性較差，R=0.789 0；葉綠素b和葉綠素總含量的R值介于0.789 0～0.910 6之間。表明葉綠素a濃度與SPAD值的相關性要優于類胡蘿卜素濃度與SPAD值的相關性。通過比較可見，南方紅豆杉葉片中葉綠素a的含量遠高于類胡蘿卜素的含量。

2.2 南方紅豆杉不同冠層部位葉片的葉綠素含量

如圖4所示，一年生和二年生南方紅豆杉葉片的葉綠素含量在不同冠層部位有差異，總的趨勢是一年生葉片的含量高于二年生的，但差異不顯著。試驗結果表明，冠層不同部位的葉片中葉綠素含量差異明顯，其中含量較高的位于西面、下層和內層，而東面的較其他部位低。

3 小結與討論

南方紅豆杉葉片中葉綠體色素主要以葉綠素a為主，葉綠素總濃度與總含量與SPAD值均有顯著的相關性，可以用SPAD值代表葉片中葉綠素的總含量。這與王娟等[11]在棉花上研究的結果相一致。由于SPAD的測定原理是以660 nm左右固定波長測定葉綠素的含量，而葉綠素a的吸收峰在663 nm處，與之比較接近。SPAD葉綠素計亦稱葉色計，SPAD值也叫葉色值。葉色是許多因素綜合影響的結果，當植株缺N、P和微量元素時都會引起葉色發生變化，因此，用SPAD值估測葉綠素含量時，應選擇葉片已完全展開且進入功能盛期的葉片。所以試驗取1～2年生的葉片是合適的。

南方紅豆杉一年生葉片和二年生葉片中葉綠素含量無顯著差異，而冠層不同部位葉片的葉綠素含量則有明顯差異，其中西面、內層和下層葉片的葉綠素含量較其他部位高。紅松、云杉等針葉樹種不同葉齡針葉中的葉綠素含量不同[5]，其當年生針葉的葉綠素含量較低，2～3年生針葉中含量最高。這主要是由于當年的針葉較幼嫩，同時又都分布于樹冠的外層，光照充足，葉綠素含量相對較低。2～3年生針葉生長發育成熟，葉綠素合成能力強，又處于樹冠內部，受外層當年生針葉的遮陽，因此葉綠素含量較高。將近脫落的3～4年生針葉，由于針葉衰老，葉綠素合成能力衰退，原有的葉綠素逐漸分解破壞，葉綠素含量都明顯減少。試驗選取發育成熟的一年生和二年生南方紅豆杉葉片也是出于相同的考慮，因為當年生的葉片還比較嫩，處于光照充足的外層，葉綠素含量較低。

在林內不同層次，樹木葉片中葉綠素總含量變化很大，隨樹種習性不同而有差異[6，12]。喜光耐旱的云南松、黃杉不僅葉綠素總量少，而且光源較好的上層葉葉綠素含量顯著高于光線較弱的下層葉，表明光照對于喜光樹種的葉綠素形成起著甚為重要的作用。耐陰喜濕的翠柏、圓香果、楸木等的各層次葉的葉綠素含量受光照的影響較輕，甚至林內葉的含量還略有增加，是耐陰或陰生樹種的一種適應弱光照的表現，表明對陰生或耐陰習性的樹種而言，在水濕條件充足的情況下，較弱的光照它同樣可以充分地生長。南方紅豆杉與翠柏、圓香果、楸木一樣也是耐陰植物，其下層、內層和西面葉的葉綠素含量有所增加，以適應其在長期的遮陽條件下的正常生長。

葉綠素的形成在另一方面還取決于樹木生存環境中的水濕條件配合。南方紅豆杉所處的環境既有高樓為其遮陽，又生長在雨量充沛的江漢平原，所以其下層、內層和西面葉片的葉綠素含量都維持在一個較高的水平。

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