PEG模擬干旱脅迫條件下光葉珙桐幼苗葉片葉綠素含量變化

王磊 湯家鑫 高興國等

摘要 [目的]研究PEG模擬干旱脅迫條件下光葉珙桐幼苗葉片葉綠素含量。[方法]以2年生光葉珙桐幼苗為材料進行干旱脅迫模擬盆栽試驗，設置5個脅迫梯度： CK、5%PEG、10%PEG、15%PEG、20%PEG，研究干旱脅迫0、24、48 h對光葉珙桐葉片葉綠素含量的影響。[結果]不同干旱脅迫程度對光葉珙桐葉綠素a的影響大于對葉綠素b的影響，葉綠素總量在中度脅迫時呈先上升后下降趨勢，葉綠素a/b總體較低，反映了光葉珙桐幼苗喜陰的特點。[結論]該研究可為更好地利用和開發光葉珙桐資源提供基礎。

關鍵詞 光葉珙桐；PEG；干旱脅迫；葉綠素；抗旱性

中圖分類號 S718.4；Q945.78 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2018）32-0091-02

Chlorophyll Changes in Seedling Leaves of Davidia involucrata var.vilmoriniana under PEG Simulated Drought Stress

WANG Lei1，TANG Jiaxin2，GAO Xinguo1 et al （1.Zhaotong College，Zhaotong，Yunnan 657000；2.Mangagement Bureau of Yudong Reservoir，Zhaotong，Yunnan 657000）

Abstract [Objective]To study the chlorophyll changes in seedling leaves of Davidia involucrata under PEG simulated drought stress.[Method]5 stress gradients CK，5%，10%，15%，20% PEG，0，24 and 48 h were set up in the experiment of drought stress simulated potted D.involucrata seedlings to analyze the change of chlorophyll content in leaves.[Result]The effect on chlorophyll a was greater than that of chlorophyll b，the total chlorophyll increased first and then decreased.The chlorophyll a/b was generally low，which reflects the plants preference for dark and moist environment.[Conclusion]The study can provide a basis for better utilization and development of D.involucrata resources.

Key words Davidia involucrata var.vilmoriniana；PEG；Drought stress；Chlorophyll；Drought resistance

基金項目 云南省教育廳項目（ZD2015018）。

作者簡介 王磊（1966—），男，云南昭通人，教授，從事生態學研究。

收稿日期 2018-05-21

葉綠素是光合作用過程中的主要色素和功能物質，擔負著光能吸收與轉化的重要作用，環境發生改變時植物通過光合色素動態變化，保證光合作用的正常進行，但環境劇烈改變，葉綠素含量會明顯下降，從而影響植物的正常生長發育，因此葉綠素含量在一定情況下可以反映植物抗旱性[1]。

珙桐（Davidia involucrata）是國家一級保護植物[2]，主要分布于云、貴、川、湘、鄂、陜、甘等省區，在云貴高原北部、川東、湘西及鄂西等邊遠山區較為集中[3]，分布于陰濕的山地林中，成年樹與幼苗對生存環境要求差距大[4-5]。光葉珙桐（D.involucrata var. vilmoriniana）是珙桐的一個變種，其幼苗對干旱敏感，抗旱能力較弱，干旱脅迫對光合系統造成傷害，抑制其正常的生長發育[6]。筆者通過研究不同干旱程度下葉綠素含量的變化規律，并以此預測光葉珙桐幼苗的耐干旱程度，從而為進一步開發和利用光葉珙桐資源提供基礎。

1 材料與方法

1.1 材料 向種植戶購買1年生珙桐幼苗，用花盆栽培1年得到2年生幼苗，選取生長狀況基本一致的壯苗作為研究材料。

1.2 試驗設計 試驗于2016年3—7月在昭通學院化學與生命科學學院植物生理實驗室進行。將壯苗從花盆中取出后，洗凈根部泥土，浸泡于PEG溶液中模擬干旱脅迫，PEG濃度分別為5%、10%、15%、20%，以清水為對照（CK），分別處理0、24、48 h，采集葉片樣品后用速封袋封裝，置于超低溫冰箱存放。

1.3 測定方法 葉綠素提取和含量測定采用武衛華等[7]改良方法，采取新鮮光葉珙桐葉片，剪碎，混勻，于玻璃研缽中，加適量石英砂和碳酸鈣粉及丙醇，研磨成勻漿，過濾定容，提取液在波長663、645 nm下測定吸光度，每一指標重復3次。

葉綠素a、b含量按照以下公式計算：

葉綠素a濃度（mg/L）=12.70OD663-2.69OD645

葉綠素b濃度（mg/L）=22.90OD645-4.86OD663

進一步求出葉綠素含量：

葉綠素含量（mg/g）=[（葉綠素a濃度+葉綠素b濃度）×提取液體積×稀釋倍數]/樣品鮮重

葉綠素a/b=葉綠素a含量/葉綠素b含量

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫對葉綠素a的影響 由圖1可知，2年生光葉珙桐葉片的葉綠素a含量隨脅迫程度增加呈現先上升后下降趨勢，在脅迫24 h時達到最高，光葉珙桐葉片中葉綠素a含量在脅迫初期均表現為逐漸增加。處理24 h時，葉片樣品葉綠素a含量從CK的1.603 8 mg/g增加到5%PEG的1.608 8 mg/g和10%PEG的3.049 6 mg/g。隨著干旱脅迫強度的加大，葉綠素a含量呈現波動性上升，15%PEG時上升到3.107 2 mg/g，20%PEG時又上升到3.202 9 mg/g。處理48 h時，葉片樣品葉綠素a含量從CK的1.324 9 mg/g增加到5%PEG的2.472 5 mg/g，隨著干旱脅迫強度的加大，10%PEG下降到2.152 1 mg/g，15%PEG時又再下降到1.975 4 mg/g和20%PEG時上升到3.224 6 mg/g。48 h處理樣品的葉綠素a含量總體比處理24 h的低。

2.2 干旱脅迫對葉綠素b的影響

由圖2可知，光葉珙桐葉片中葉綠素b含量都較少，隨著脅迫強度的增加，葉綠素b含量呈現波動性變化，在各種干旱脅迫強度下，光葉珙桐葉片中葉綠素b表現為先上升后下降，5%PEG脅迫下葉綠素b含量從0 h的0.562 6 mg/g上升到24 h的0.687 8 mg/g，48 h又下降為0.999 7 mg/g；10%PEG脅迫下葉綠素b含量從0 h的0.680 3 mg/g上升到24 h的1.277 6 mg/g，48 h又下降為1.119 1 mg/g；15%PEG時，葉綠素b含量從0 h的0.512 5 mg/g上升到24 h的1.308 5 mg/g，48 h又下降為0.766 9 mg/g；20%PEG時，葉綠素b含量從0 h的0.822 3 mg/g上升到24 h的1.397 2 mg/g，48 h繼續上升到1.546 5 mg/g。

2.3 干旱脅迫對葉綠素總量的影響

由圖3可知，光葉珙桐葉片中葉綠素總量變化趨勢與葉綠素a的變化趨勢一致。

2.4 干旱脅迫對葉綠素a/b的影響

由圖4可知，隨著脅迫時間的延長，5%PEG、10%PEG、15%PEG這3個中度脅迫到重度脅迫條件下葉綠素a/b變化主要呈現下降趨勢，并在脅迫24 h達到最低；而CK的葉綠素a/b 24 h達到最高，但變化并不明顯；嚴重脅迫 （20%PEG） 條件下，葉綠素a/b逐漸降低。

3 討論

（1）光葉珙桐幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量隨脅迫程度增加先逐漸上升后下降，葉綠素a/b逐漸下降。葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量的變化規律反映了光葉珙桐幼苗在受到低強度和短時間干旱脅迫情況下首先產生應激性反應，可能通過增加葉綠素量來適應干旱脅迫所導致的植物體內代謝物質的迅速減少，與體內有機物質的含量變化存在一定的關系，說明環境變化首先引起了光葉珙桐幼苗植物體內光合色素的動態變化。

（2）葉綠素a在光合作用中能將匯集的光能轉變為化學能進行光化學作用，葉綠素b在植物光合作用中主要起到吸收和傳遞光能的作用，干旱脅迫下植物葉綠素總含量的變化指示植物對水分脅迫的敏感性，直接影響光合效率和光合產量。試驗結果表明，光葉珙桐幼苗葉片內葉綠素b含量遠遠小于葉綠素a含量，葉綠素總量發生改變主要取決于葉綠素a的改變。判斷植物抗旱性的強弱，可以依據干旱條件下植物中葉綠素a含量的多少，葉片內葉綠素a含量越多，通過光合作用合成的有機物越多，對葉片細胞內的滲透調節能力更強，表現為抗旱能力可能較強。

（3）葉綠素a/b變化反映了植物對環境的適應性，光葉珙桐葉片葉綠素a/b較小，說明其比較喜陰。隨著脅迫時間延長和脅迫強度增加，光葉珙桐幼苗葉片葉綠素a/b呈現降低的趨勢，反映了光葉珙桐幼苗對光照強度的耐受力下降，從而間接證明了對干旱脅迫的耐受力下降。

（4）有學者認為植物葉片葉綠素含量主要受光照強度的影響，逆境脅迫不會導致植物光合色素含量明顯變化。但該試驗表明，光葉珙桐幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量在不同脅迫強度和不同脅迫時間條件下出現波動，總體表現為先升后降，表明在脅迫初期和較低脅迫強度下，植物通過葉綠素含量的增加合成更多的有機物質以應對干旱脅迫，但脅迫時間延長和脅迫強度增加，植物葉片內部生理紊亂，分解加快，導致葉綠素含量又逐漸下降。

（5）光葉珙桐幼苗葉片的葉綠素總量在處理24 h不同干旱程度中都有增長，這可能是由于干旱脅迫導致光葉珙桐幼苗葉片水分減少，從而出現葉綠素“濃縮”現象[8]。

參考文獻

[1]

張明生，談鋒.水分脅迫下甘薯葉綠素a/b比值的變化及其與抗旱性的關系[J].種子，2001（4）：23-25.

[2] 傅立國，金鑒明.中國植物紅皮書———稀有瀕危植物：第一冊[M].北京：科學出版社，1992：474-475.

[3] 賀金生，林潔，陳維烈.我國珍稀特有植物珙桐的現狀及其保護[J].生物多樣性，1995，3（4）： 213-221.

[4] 劉海洋.珍稀瀕危植物珙桐群落特點及種群動態研究[D].長沙：中南林業科技大學，2011：1-2.

[5] 吳慶貴，楊敬天，鄒利娟，等.珙桐幼苗生理生態特性對土壤干旱脅迫的響應[J].江蘇農業科學，2014，42（2）：119-122.

[6] 代勛，王磊.珙桐生理學研究進展[J].昭通師范高等專科學校學報，2012，34（5）：14-17.

[7] 武衛華，劉忠榮，黃先敏，等.葉綠體色素的提取方法改進及其應用[J].北方園藝，2010（24）：67-69.

[8] 潘昕，邱權，李吉躍，等.干旱脅迫對兩種速生樹種葉綠素含量的影響[J].桉樹科技，2013，30（3）：17-22.