三葉青一年生實生苗與五年生扦插苗葉片的光合特性研究

柯月娟，蔡 紅，陳榮華，尹明華,3

（1. 上饒師范學院生命科學學院，江西 上饒 334001；2. 上饒市紅日農業開發有限公司，江西 上饒 334700；3.上饒農業技術創新研究院，上饒市藥食同源植物資源保護與利用重點實驗室，上饒市三葉青保育與利用技術創新中心，江西 上饒 334001）

三葉青（Tetrastigmatis hemsleyanumDiels et Gilg）為葡萄科崖爬藤屬植物，又稱為石老鼠、三葉編藤等[1-4]，廣泛分布于長江中下游及南方地區，多生于陰濕山坡或溪谷旁林下[2-7]，是中國特有的民間藥用植物[3]。三葉青具有較高的藥用價值，是我國福建、江西等地民間常用草藥，具有清熱解毒、消炎止痛、祛風化痰、理氣健脾等功效，可治療高熱驚厥、扁桃體炎、宮頸炎、敗血癥及病毒性腦膜炎等疾病，特別是對小兒高燒、各種積水有獨特療效[8]。近年來研究還發現三葉青具有一定抗腫瘤、抗艾滋病藥效，引起了學者們的極大關注[9]。三葉青的主要有效成分為黃酮類、酚酸類、脂肪酸類等，對人體安全無毒，且副作用小，被稱為“植物抗生素”[10-18]。三葉青對生長環境要求比較高，野生狀態下生長比較緩慢。隨著三葉青功效的深入研究，其市場需求量不斷增大，導致野生資源被大量采挖而瀕臨滅絕。因此，加強三葉青野生資源的保護，加快其人工培育研究，對于三葉青資源的開發利用具有重要意義。筆者以國家地理標志農產品[19]懷玉山三葉青大棚種植的一年生實生苗和五年生扦插苗為研究對象，比較分析其葉片光合特性、葉綠素熒光參數、葉綠素含量和葉形數的差異，旨在為三葉青資源的開發利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗品種為來自江西省上饒市廣信區五府山鎮毛樓村下禹溪種殖基地的懷玉山三葉青品種“懷玉2號”，選取一年生實生苗和五年生扦插苗作為研究對象。一年生實生苗作為對照組，五年生扦插苗作為試驗組，2種苗分別選取植株10株，每株上選取1片葉子待測。主要試驗儀器有SPAD-502 Plus便攜式葉綠素測定儀、LI-6400 XT便攜式光合儀、錫箔紙和米尺。

1.2 試驗方法

1.2.1 葉綠素相對含量的測定選取顏色、大小、長勢基本一致的葉片，采用SPAD-502 Plus便攜式葉綠素測定儀測定三葉青葉片的葉綠素相對含量，每組選定10片葉進行測定，數據取平均值。

1.2.2 葉片葉長、葉寬的測定和葉形指數的計算選取形態完整的葉片，用米尺測量其葉長與葉寬，每組選定5片葉進行測定，根據葉長和葉寬按公式（1）計算葉形指數（Leaf index，LI）[20]。

1.2.3 葉綠素熒光參數的測定將LI-6400光合儀調成葉綠素熒光儀模式，選擇晴天9：00—11：00時間段進行葉綠素熒光參數的測定，每組測定3組平行數據，測定指標有最小熒光值（Fo′）、光下最大熒光值（Fm′）、實時熒光值（Fs）；然后，用錫箔紙將葉片遮住，進行暗適應處理一段時間后，測定初始熒光（Fo）、最大熒光值（Fm）。根據測得的數據計算出最大光化學效率（Fv/Fm）、PSⅡ實際光化學效率（ΦPSII）、開放的PSII反應中心捕獲激發能效率（Fv′/Fm′）、光化學熒光猝滅系數（qP）和非光化學猝滅系數（NPQ）[21-22]。

1.2.4 光合特性的測定選擇中上部大小一致、形態完整的葉片用錫箔紙將葉片包裹起來，營造黑暗環境，遮蔽幾個小時后，采用LI-6400 XT便攜式光合儀測定凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr），每組選定10片葉進行測定。根據測得的數據計算出氣孔限制值（Ls）、水分利用效率（WUE）、瞬時羧化速率（CUE）[23]。

1.3 數據處理

采用Excel 2010軟件和SPSS 18.0軟件對數據進行整理分析。

2 結果與分析

2.1 葉綠素含量、葉長、葉寬和葉形指數的比較分析

由表1可知，一年生實生苗與五年生扦插苗葉片的葉綠素相對含量沒有顯著性差異，但五年生扦插苗的葉長顯著長于一年生實生苗，葉寬極顯著寬于一年生實生苗，但葉形指數二者間差異不顯著。

表1 三葉青實生苗與扦插苗葉片的形態和葉綠素相對含量

2.2 葉綠素熒光參數的比較分析

2.2.1 光照條件下由表2可知，光照條件下，一年生實生苗與五年生扦插苗所測量的Fo、Fm值相同；一年生實生苗的最小熒光值（Fo′）在656～910內波動，五年生扦插苗的 Fo′在660～910內波動，二者間差異不顯著；一年生實生苗光下最大熒光值（Fm′）在1 423～2 053內波動，五年生扦插苗的 Fm′在1 429～2 575內波動，二者間差異也不顯著；一年生實生苗與五年生扦插苗的實時熒光值（Fs）、PSⅡ實際光化學效率（ΦPSII）、Fv′/Fm′均無顯著性差異。光化學熒光猝滅系數（qP）反映了PSⅡ反應中心的開放程度，非光化學猝滅系數（NPQ）能衡量植物的熱耗散能力，是植物光合機構自我保護的一種機制[24]，一年生實生苗與五年生扦插苗的qP和NPQ均無顯著性差異。

表2 三葉青實生苗與扦插苗葉片在光照條件下的葉綠素熒光參數

2.2.2 黑暗條件下黑暗條件下，一年生實生苗與五年生扦插苗所測量的最小熒光值Fo′、Fm′、Fs、ΦPSII、Fv′/Fm′、qP、NPQ相同，除了NPQ為1之外，其他均為0，與光照條件下的葉綠素熒光參數是相反的。一年生實生苗的初始熒光（Fo）在713～900內波動，平均值為775.65，五年生扦插苗的 Fo在736～852內波動，平均值為785.30，二者間無顯著性差異；一年生實生苗的最大熒光值（Fm）在3 465～3 827內波動，平均值為3 613.78，五年生扦插苗的 Fm在3 582～3 809內波動，平均值為3 659.84，二者間差異也不顯著；一年生實生苗與五年生扦插苗的Fv/Fm無顯著性差異，但二者之間的Fv/Fo呈現極顯著性差異（表3）。

表3 三葉青實生苗與扦插苗葉片在黑暗條件下的葉綠素熒光參數

2.3 光合特性的比較分析

由表4可知，一年生實生苗的凈光合速率（Pn）平均值為2.10，五年生扦插苗的 Pn平均值為1.23，二者差異極顯著；一年生實生苗與五年生扦插苗的氣孔導度（Gs）平均值均為0.01；一年生實生苗的胞間CO2濃度（Ci）平均值為28.05，五年生扦插苗的Ci平均值為232.82，二者差異極顯著；一年生實生苗的蒸騰速率（Tr）平均值為0.42，五年生扦插苗的Tr平均值為0.36，二者差異不顯著；一年生實生苗與五年生扦插苗的氣孔限制值（Ls）表現出極顯著差異，水分利用效率（WUE）表現出顯著差異，而瞬時羧化速率（CUE）差異不顯著。整體來看，三葉青一年生實生苗的光合作用強于五年生扦插苗。

表4 三葉青實生苗與扦插苗葉片的光合參數

3 小結與討論

葉綠素含量是植物學和農業相關研究領域常用的生理指標，葉綠素含量和葉片光合功能密切相關[25]。相同作物不同品種間葉片葉綠素含量不同，從而導致品種間光合作用能力的差異。例如，劉振威等[26]經過多重的比較得出，4個南瓜品種中，蜜本與黃狼、蜜本與北觀的葉綠素b含量在0.05水平上差異顯著；陳良秋等[27]研究發現，不同油茶品種幼苗葉片以及相同品種不同葉位葉片的葉綠素含量均存在差異，其中cl03、cl04和cl40品種為一類適應種，cl23為另一類適應品種，且cl03、cl04和cl40品種適應性較cl23強。從試驗數據上來看，三葉青五年生扦插苗葉片的葉綠素含量稍高于一年生實生苗葉片的，且種群內部的誤差較小，相對較穩定，但二者間差異未達顯著水平。

葉形指數是反映葉片特征的重要指標之一，可以推測葉片生長狀況及生長規律。洪陳潔等[20]在對福建山櫻花葉功能性狀進行研究時發現，福建山櫻花不同品系間的葉功能性狀存在顯著差異，且表現出一定的相關性，例如葉形指數與葉干物質含量顯著負相關（P＜0.05）、葉面積與葉綠素含量極顯著正相關（P＜0.01）、葉面積與葉干物質含量極顯著負相關（P＜0.01）。張祺超等[28]研究發現，在供試的5個榆樹品種中，平均節間長度存在顯著差異（P＜0.001），節間長度較長的是鳳尾榆和青榆；平均開張角度較大的是鳳尾榆，但5個榆樹品種無顯著差異。從試驗數據來看，三葉青五年生扦插苗的葉長較一年生實生苗長，是一年生實生苗的1.38倍，且二者差異顯著；五年生扦插苗的葉寬較一年生實生苗寬，是一年生實生苗的1.54倍，且二者差異極顯著；一年生實生苗的葉形指數略高于五年生扦插苗的葉形指數，但二者差異不顯著。

植物不同品種間葉片的葉綠素熒光參數也存在一定差異。徐德聰等[29]對美國山核桃不同品種葉片的葉綠素熒光特性進行了比較，發現不同品種間的PSⅡ原初光能轉化效率、PSII潛在活性、NPQ均存在顯著或極顯著差異。從試驗數據上來看，三葉青一年生實生苗與五年生扦插苗之間的實時熒光值（Fs）、PSⅡ實際光化學效率（ΦPSII）、Fv′/Fm′和初始熒光（Fo）均無顯著性差異；一年生實生苗與五年生扦插苗之間的Fv/Fo呈現極顯著差異。

植物不同品種之間的光合特性也存在一定差異。朱昌春等[30]研究表明，不同品種牡丹的Gs與Pn、Ci、WUE均呈極顯著正相關。從試驗數據上來看，三葉青一年生實生苗與五年生扦插苗之間的氣孔限制值（Ls）表現出極顯著差異，水分利用效率（WUE）表現出顯著差異，而瞬時羧化速率（CUE）差異不顯著。

綜上所述，整體來看三葉青一年生實生苗的光合作用強于五年生扦插苗，且葉綠素含量和葉形指數與生長年限無正相關關系。