SPAD-502葉綠素計在苧麻高光效種質篩選上的應用研究

周倩文 楊瑞芳 王昕慧 全芮萍 崔國賢

（湖南農業大學苧麻研究所，湖南長沙 410128）

光合作用是植物代謝的基礎，作物光合能力強則光效高，而作物光合能力又與植株葉片的含氮狀況有關。葉片含氮水平反映了葉綠素含量，而葉綠素含量直接影響作物的光合作用[1]。因此，葉綠素含量的測定在作物生理、作物品種選育以及作物抗性研究等方面具有重要意義[2-4]。培育葉綠素含量高、光能利用率高的品種來提高作物產量是目前的育種方向之一。有關科研工作者利用葉綠素計篩選作物高光效種質的研究已有相關報道，劉志萍等[5]以抽穗期和灌漿期葉綠素含量（SPAD值）為篩選指標，初步篩選出大麥高光效新種質；王潭剛等[6]綜合棉花盛鈴期、吐絮盛期的葉綠素含量（SPAD值）初步篩選出高光效種質；徐福榮等[7]以抽穗期葉綠素含量（SPAD值）初步篩選出耐低氮的水稻種質。目前，還未見利用葉綠素含量（SPAD值）進行苧麻高光效種質篩選的相關報道。本文通過對26個苧麻品種旺長期和成熟期葉片的葉綠素含量（SPAD值）進行差異分析，初步篩選出高光效品種，為進一步利用SPAD-502葉綠素計開展苧麻高光效育種奠定基礎，并為苧麻品種的推廣應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年在湖南農業大學耘園教學基地（東經 118°04′11″、北緯 28°11′02″）進行。試驗地土壤耕層（0～20 cm）養分狀況：有機質含量為23.4 g/kg，全氮含量為1.3 g/kg，堿解氮含量為82.3 mg/kg，有效磷含量為84.3 mg/g，速效鉀含量為146.5 mg/kg。

1.2 供試材料

試驗所用的26個苧麻品種均來自湖南農業大學苧麻研究所種質資源圃，各品種來源見表1。

表1 供試苧麻品種及其來源

1.3 試驗設計

試驗共設26個處理，即每個品種為一個處理。3次重復，共78個小區，采用隨機區組設計，小區面積為3.6 m2。試驗于2017年7月扦插育苗，8月底選取大小長勢一致的扦插苗移栽，行、蔸距分別為60、40 cm。移栽90 d后破稈。每季苧麻苗期各小區等量施肥，施用尿素（總氮≥46.2%）250 kg/hm2、復合肥（15-15-15）250 kg/hm2，其他管理同一般大田。

1.4 測定項目與方法

于2018年苧麻的旺長期和成熟期利用SPAD-502葉綠素計測定功能葉（倒五葉）葉片的葉綠素含量（SPAD值），每個小區選取長勢一致的植株標記，作為測定樣株，測定10片葉，每片葉測定5個點，取平均值。注意避開葉脈，選取無病蟲害、無病斑及機械損傷的葉片。

1.5 數據統計與分析

高光效種質評價指標：計算每個苧麻品種葉綠素含量（SPAD值）的平均值，分析每個苧麻品種葉綠素含量的平均值分布，采用SPSS 17.0軟件進行方差分析、t檢驗，綜合旺長期及成熟期的葉綠素含量（SPAD值）平均值，以2個時期葉綠素含量（SPAD值）平均值均高為指標選出耐低氮高光效品種。

2 結果與分析

2.1 不同苧麻品種葉綠素含量（SPAD值）方差

從表2可以看出，旺長期26個苧麻品種的葉綠素含量（SPAD值）平均值為34.56，方差變幅為0.177～16.189；成熟期26個品種的葉綠素含量（SPAD值）平均值為39.93，方差變幅為0.370～17.952。其中，旺長期瀏陽大葉香、樂昌黃皮苧、長順枸皮麻、武崗紅皮麻、川苧8號的葉綠素含量（SPAD值）平均值大于37，變幅較小，方差分別為 0.462、2.632、4.109、1.023、0.345，成熟期瀏陽大葉香、武崗厚皮種、華苧4號、畢節園麻、中苧1號、遵義團蔸麻、武崗紅皮麻、川苧8號的葉綠素含量（SPAD值）平均值均大于42，變幅較小， 方差分別為 1.094、7.337、8.497、6.170、1.077、1.776、0.370、0.806；說明瀏陽大葉香、武崗紅皮麻、川苧8號可能含有耐低氮基因，具有高光合效率；旺長期大竹-黃白麻的葉綠素含量（SPAD值）平均值低于30，為29.37，變幅為28.72～30.03，成熟期大竹-黃白麻的葉綠素含量（SPAD值）平均值為35.22，變幅為32.33～38.10，在供試品種中葉綠素含量（SPAD值）平均值較低，且變幅較大，不穩定，說明大竹-黃白麻可能含有不耐氮基因，光合效率較低。

表2 不同苧麻品種葉綠素含量（SPAD值）方差

2.2 不同苧麻品種葉綠素含量（SPAD值）的t檢驗

對26個品種旺長期和成熟期的葉綠素含量（SPAD值）進行t測驗，獲得概率值（表3）。 其中，瀏陽大葉香、華苧4號、畢節國麻、川苧8號的P值小于0.01，表示這些品種旺長期和成熟期的SPAD值差異極顯著，說明2個時期的葉綠素含量存在極顯著差異；武崗厚皮種、沅江黃殼旱、中苧1號、遵義團蔸麻、武崗紅皮麻、洞口青麻、湘苧7號、沅江赤山稀節巴的P值小于0.05，表示這些苧麻品種旺長期和成熟期的SPAD值差異顯著，說明2個時期的葉綠素含量存在顯著差異；其余品種的P值大于0.05，表示這些品種旺長期和成熟期的SPAD值差異不顯著，說明這2個時期的葉綠素含量差異不顯著。

表3 不同苧麻品種旺長期和成熟期葉綠素含量（SPAD值）的t檢驗

2.3 不同苧麻品種葉綠素含量（SPAD值）平均值的聚類分析

從圖1可以看出，26個苧麻品種在旺長期的葉綠素含量（SPAD值）平均值分為兩大類。第一類包括大庸黃殼麻、沅江赤山稀節巴、湘苧7號、沅江黃殼旱、資溪麻、寧鄉沖天炮、畢節園麻、大竹-黃白麻在內的8個品種，這類品種的葉綠素含量（SPAD值）平均值較低，可能不含有高光效種質；第二類包括多倍體1號、長沙青葉麻、平江縱蔸麻、哲覺苧麻、鄰水青頂家麻、湘苧3號、洞口青麻、武崗厚皮種、瀏陽大葉香、長順枸皮麻、樂昌黃皮苧、武崗紅皮麻、華苧5號、中苧1號、沅江柴火麻、華苧4號、川苧8號、遵義團蔸麻在內的18個品種，這類品種的葉綠素含量（SPAD值）平均值較高，可能含有高光效種質。從圖2可以看出，26個苧麻品種在成熟期的葉綠素含量（SPAD值）平均值分為兩大類，第一類包括沅江黃殼旱、湘苧7號、資溪麻、沅江赤山稀節巴、大庸黃殼麻、平江縱蔸麻、樂昌黃皮苧、多倍體1號、沅江柴火麻、寧鄉沖天炮、大竹-黃白麻在內的11個品種，這類品種的葉綠素含量（SPAD值）平均值較低，可能不含有高光效種質；第二類包括洞口青麻、長沙青葉麻、華苧5號、哲覺苧麻、長順枸皮麻、湘苧3號、鄰水青頂家麻、遵義團蔸麻、川苧8號、瀏陽大葉香、武崗原皮種、畢節園麻、中苧1號、華苧4號、武崗紅皮麻在內的15個品種，這類品種的葉綠素含量（SPAD值）平均值較高，可能含有高光效種質。

2.4 高光效種質

綜合苧麻成熟期和旺長期葉片的葉綠素含量（SPAD值）平均值及聚類分析，初步篩選出瀏陽大葉香、武崗紅皮麻、川苧8號為耐低氮高光效種質，可在苧麻育種中加以利用。

3 結論與討論

作物葉片SPAD值可以反映作物葉片葉綠素的相對含量，其SPAD值的增加預示著葉綠素含量的增加，有助于提升作物的光合效率，對提高作物產量具有重要意義[8]。本試驗結果表明，瀏陽大葉香、武崗紅皮麻、川苧8號含有低氮高光效種質資源，在育種中可以利用。本研究通過測定苧麻功能葉（倒五葉）葉片的葉綠素含量（SPAD值）初步篩選出高光效品種，能較好地反映苧麻植株的光合效率，雖然有些品種最終并未被篩選出來，但是并不能說明其中就沒有高光效品種，今后需要采用與高光效相關的多個指標同時進行評價，進一步驗證本試驗的初步結果，建立完善的高光效評價指標體系，為準確、可靠地篩選出高光效苧麻品種奠定基礎。