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2014,43(1):4-7.
Subtropical Plant Science
蝴蝶兰黄花品系光合能力快速测定
王 威，黄丽娜，陈清西
（福建农林大学 园艺学院，福建 福州 350002）

摘 要：以 5 个蝴蝶兰黄花品系为试材，利用调制叶绿素荧光技术，通过比较其快速光曲线相关参数，以了解
不同品系光合能力，尝试建立蝴蝶兰光合能力快速测定技术。结果表明：不同蝴蝶兰黄花品系光合能力存在明
显差异，具有较高半饱和光强的品系也具有较高的最大相对电子传递速率，而初始斜率在一定程度上决定了品
系最大相对电子传递速率的高低。调制叶绿素荧光技术不仅可用于蝴蝶兰光合能力快速测定，还可应用于蝴蝶
兰其他光合生理研究。
关键词：叶绿素荧光；快速光曲线；蝴蝶兰；光合能力
Doi: 10.3969/j.issn.1009-7791.2014.01.002
中图分类号：Q945 文献标识码：A 文章编号：1009-7791(2014)01-0004-04

Rapid Detection of Photosynthetic Capacity on Cultivars of
Yellow Phalaenopsis
WANG Wei, HUANG Li-na, CHEN Qing-xi
(School of Horticulture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian China)

Abstract: Five cultivars of yellow Phalaenopsis were used for the study of comparing the
photosynthetic capacity by the methods of pulse-amplitude-modulation chlorophyll fluorescence
technique by fitted parameters of RLCs. The results showed that the photosynthetic capacity of the
different cultivars of yellow phalaenopsis was significantly different. The cultivars had the higher Ik
also had the higher rETR, and α determined the level of rETR in some cases. Furthermore, pulse-
amplitude-modulation chlorophyll fluorescence technique can be used for rapid detection of
photosynthetic capacity being applied in further studies.
Key words: chlorophyll fluorescence; rapid light curve; Phalaenopsis; photosynthetic capacity

蝴蝶兰Phalaenopsis amabilis为CAM植物，与C3、C4植物相比，其CO2的吸收存在着明显的时空不
同步，这使传统的气体交换测量无法准确反映其光合能力。鉴于目前蝴蝶兰杂交品系众多，品系间光
合能力存在明显差别，而关于蝴蝶兰光合能力的研究较少，因此，有必要建立一个新型实用的蝴蝶兰
光合能力测定体系。本研究以 5 个蝴蝶兰黄花品系为试材，利用调制叶绿素荧光技术，通过比较其快
速光曲线的相关参数，了解不同品系的光合能力，尝试建立一套蝴蝶兰光合能力快速测定技术。
1 材料与方法
1.1 植物材料与栽培管理
1.1.1 植物材料 供试蝴蝶兰盆苗购于漳州钜宝生物科技有限公司，均为出瓶栽培 8～9 月的无病毒健
康植株（表 1）。
1.1.2 栽培条件与水肥管理 试验于福建省亚热带植物研究所（厦门）进行。植株购入后，先置于人工
气候培养箱（RXZ-280C，中国宁波江南生产）中。设定的栽培条件与原生长温室大棚相近。植株经适
收稿日期：2013-04-20
基金项目：国家星火计划 “台湾蝴蝶兰产业化关键技术研究与示范” 项目(2009GA720001)资助
作者简介：王威，硕士，从事观赏植物生理生态研究。E-mail：mykuangwen@hotmail.com
注：陈清西为通讯作者。E-mail:cqx0246@163.com
第 1 期 王威,等：蝴蝶兰黄花品系光合能力快速测定 ﹒5﹒
应性栽培一周后用于试验指标测定。 表 1 供试的 5 个黄花蝴蝶兰品系
Table 1 5 cultivars of yellow Phalaenopsis used for test
编码 品种名 花色
A Phalaenopsis Taida Smile 黄花
B Doritaenopsis. Fuller’s Sunset 黄花红心
C Dtps. Fuller’s Sunset ‘Golden Girl’ 黄花红心
D Dtps. Chain Xen Queen 黄花红心
E Dtps. Fusheng Sweet Paradise ‘Golden Leopard ’ 黄花红斑
栽培条件：光照强度 300 μmol·m-2·s-1，
光照时间 12 h·d-1，日夜温度 30/25 ℃，相
对湿度 75%～80%。
肥水管理：每周施用商用肥料
Hyponex(20-20-20) 1 g·L-1，浇水量依盆内
基质湿度而定。
1.2 测量项目及方法
1.2.1 快速光曲线测量 快速光曲线测量于每日上午 9∶00～11∶00 进行。选取植株从上往下数第二片
叶进行测量，每品系测 3 株，每植株重复测量至少 3 次，选取数据较好的曲线用于数据分析。
将超便携调制叶绿素荧光仪（MINI-PAM，Walz，Germany）与计算机连接，使用WinControl-3-3.18
软件运行Light Curve程序，对样品进行测量。设置8个PAR梯度：151、285、424、581、847、1138、1715
和2452 μmol·m-2·s-1，每梯度持续20 s，软件自动给出并记录对应的rETR。rETR随PAR的变化趋势图即
为快速光曲线。
1.2.2 快速光曲线拟合 利用公式P = Pm×(1-e-•PAR/Pm)×e-•PAR/Pm拟合快速光曲线[1]，其中，P为光合速
率，即相对电子传递速率rETR；Pm为最大光合速率，即最大相对电子传递速率rETRmax；α为初始斜
率，反映光能利用效率；为光抑制参数；半饱和光强Ik = Pm/α，反映强光耐受能力。曲线拟合采用
最小二乘法，使用SPSS软件进行。
2 结果与分析
2.1 蝴蝶兰5个黄花品系快速光曲线
对 5 个蝴蝶兰黄花品系的快速光
曲线测量结果如图 1 所示。rETR随着光
强的升高而升高，当光强达到光饱和点
后，rETR达到最大值，即rETRmax；此
后，rETR随光强升高而逐渐降低。由图
1 可知，大部分品系快速光曲线变化趋
势基本一致，在较低光强下即达到饱
和，仅Dtps. Fusheng Sweet Paradise
‘Golden Leopard’表现为需较高光强达
到光饱和，并具有较高的rETRmax。
0
10
20
30
40
50
60
70
0 500 1000 1500 2000 2500
PAR/μmol·m-2·s-1
rE
TR
/μm
ol
·m
-2
·s-
1 A B C D E
2.2 快速光曲线拟合参数比较
对所得快速光曲线进行拟合，可得
到各品种的最大相对电子传递速率
rETRmax、初始斜率α与半饱和光强Ik。
图 1 5 个蝴蝶兰黄花品系的快速光曲线
Fig.1 RLCs of 5 cultivars of yellow Phalaenopsis
注：A. Phal. Taida Smile（n=4）；B. Dtps. Fuller’s Sunset（n=5）；C. Dtps. Fuller’s Sunset
‘Golden Girl’（n=8）；D. Dtps. Chain Xen Queen（n=6）；E. Dtps. Fusheng Sweet
Paradise ‘Golden Leopard’（n=8）。图 2～图 4 同。
2.2.1 最大相对电子传递速率比较 由图 2 可知，Dtps. Fusheng Sweet Paradise ‘Golden Leopard’的最大
相对电子传递速率（rETRmax = 59.383 ± 3.096 μmol·m-2·s-1）最高，Dtps. Chain Xen Queen（rETRmax =
44.432 ± 1.428 μmol·m-2·s-1）次之；Dtps. Fuller’s Sunset的最大相对电子传递速率最小（rETRmax = 34.717
± 3.026 μmol·m-2·s-1）；其他品种Dtps. Fuller’s Sunset ‘Golden Girl’和Phal. Taida Smile（按降序排列）的
最大相对电子传递速率介于 37.000～41.000 μmol·m-2·s-1之间。
2.2.2 初始斜率比较 比较 5 个蝴蝶兰黄花品系快速光曲线的初始斜率 α，结果如图 3 所示。Dtps.
Fuller’s Sunset ‘Golden Girl’的初始斜率（0.233 ± 0.028）最高；Dtps. Fuller’s Sunset（0.213 ± 0.024）次
之；Dtps. Fusheng Sweet Paradise ‘Golden Leopard’和 Dtps. Chain Xen Queen（按降序排列）介于 0.180～
0.210 之间，其中 Phal. Taida Smile 的初始斜率最小（0.148 ± 0.005）。
第 43 卷 ﹒6﹒
2.2.3 半饱和光强比较 5 个蝴蝶兰黄花品系
的半饱和光强Ik如图 4 所示。Dtps. Fusheng
Sweet Paradise ‘Golden Leopard’的半饱和光强
（Ik = 288.425 ± 13.398 μmol·m-2·s-1）最高；
Phal. Taida Smile和Dtps. Chain Xen Queen（按
降序排列）介于 250.000～256.000 μmol·m-2·s-1
之间；Dtps. Fuller’s Sunset ‘Golden Girl’和Dtps.
Fuller’s Sunset 较 低 ， 均 低 于 200.00
μmol·m-2·s-1，其中Dtps. Fuller’s Sunset最低，
仅有 166.310 ± 9.245 μmol·m-2·s-1。
需要指出的是，Dtps. Fusheng Sweet
Paradise ‘Golden Leopard’具有最高的半饱和
光强和最大相对电子传递速率；Dtps. Fuller’s
Sunset 具有最小的最大相对电子传递速率和
半饱和光强。
3 讨论
光强-光合速率曲线（P-I Curve）测量是了解植物光合作用对光强响应的重要手段，被广泛用于植
物生理学、生态学、农学、林学、园艺学和遗传学等研究。曲线可以通过便携式光合作用测定仪进行
叶片气体交换测定。通过Photosyn Assistant软件用经验方程对光响应数据进行计算和拟合，绘制而成的
曲线一般可以分为光限制、光饱和与光抑制 3 个阶段，同时可以得到光补偿点、光饱和点、表观量子
效率等重要数据。但是，以气体交换为原理的测量存在一些问题[2-3]：（1）耗时较长 一般一条P-I曲
线需要 20 个点左右的数据，在每个光强下停留 2～3 min，数值稳定后再记录光合速率值，因此，一条
曲线不计算重复就需耗时 40 min左右；（2）数据可靠性有待检验 曲线测量前，受测植株需要经过充
分光合诱导，测得的光合速率才能反映叶片的稳态水平。测量前有无光合诱导，所得曲线差异较大，
直接影响数据的可靠性。此外，利用经验方程拟合曲线所得的饱和光强亦不可靠，有时会低估饱和光
强；（3）不适合CAM植物 CAM植物夜间气孔开放，吸收CO2，将CO2固定于苹果酸中，白天气孔
关闭，CO2释放，参与C3途径，与C3、C4植物相比存在明显的时空不同步。传统的气体交换测量是根
据一系列光强梯度下CO2吸收量计算光合速率绘制曲线，这与CAM植物的光合呼吸模式不符。笔者曾
使用GFS3000（Walz，Germany）系统，试图测量蝴蝶兰的P-I曲线，但由于蝴蝶兰白天叶片气孔关闭，
导致气孔导度很低，且光合速率无法稳定进行记录。同时，参考目前已发表的关于蝴蝶兰光合测定的
图 3 5 个蝴蝶兰黄花品系初始斜率比较
Fig.3 Comparisons of α of RLCs in 5 cultivars of
yellow Phalaenopsis
图 2 5 个蝴蝶兰黄花品系最大相对电子传递速率比较
Fig.2 Comparisons of rETRmax of RLCs in 5 cultivars of
yellow Phalaenopsis
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
A B C D E
品系编码
α
0
10
20
30
40
50
60
70
A B C D E
品系编码
rE
TR
m
ax
/μm
ol
·m
-2
·s-
1
200
250
300
350
Ik
/μm
ol
·m
-2
·s-
1
图 4 5 个蝴蝶兰黄花品系半饱和光强比较
Fig.4 Comparisons of Ik of RLCs in 5 cultivars of yellow
Phalaenopsis
0
50
100
150
A B C D E
品系编码
第 1 期 王威,等：蝴蝶兰黄花品系光合能力快速测定 ﹒7﹒
研究[4]，由于所选用的技术手段不同，结果差异巨大，若以二氧化碳吸收作为指标，则光饱和点约为
200.000 μmol·m-2·s-1左右，而如以叶圆片的氧气释放量为指标，则光饱和点约为 1354.000 μmol·m-2·s-1 [4]，
相差 6 倍以上。目前尚未见到通过传统气体交换系统测量绘制出蝴蝶兰P-I曲线的报道。
本研究利用调制叶绿素荧光技术，通过设置 8 个梯度，每个梯度持续时间 20 s光化光照射叶片，
得出相对电子传递速率rETR随光合有效辐射PAR变化的快速光曲线，该技术具有快速、测量过程对受
测植株光合状态影响小的特点，目前被越来越多地应用于植物光合作用研究[5-6]；所得数据通过SPSS
软件利用公式P = Pm×(1-e-•PAR/Pm)×e-•PAR/Pm拟合曲线得出相应的参数用于蝴蝶兰光合能力分析。
通过对 5 个蝴蝶兰黄花品系快速光曲拟合参数比较可以看出，除Phal. Taida Smile和Dtps. Fuller’s
Sunset ‘Golden Girl’外，其他三个品系的最大相对电子传递速率rETRmax和半饱和光强Ik的趋势一致，有
较高rETRmax的品系具有较高的Ik。Ik是植物强光耐受力的重要指标[7]，因此，具有较高强光耐受力的
品系也相应具有较高的光合速率。
初始斜率 α 反映叶片光能利用效率，它与叶片的吸光系数 Abs 和 PSⅡ对捕获光能的利用能力有
关。由于本试验所用仪器 MINI-PAM 无法测量各品种叶片的 Abs，因此无法用 rETR 公式进行计算，
但仍可通过测得的 α 估计品种叶片 Abs，结果显示，Phal. Taida Smile 虽然有较高的 Ik，具有较强的
强光耐受力，但其 α 值均较低，因此其 PSⅡ对捕获光能的利用能力也较低，导致其最大光合速率并
不高；而 Dtps. Fuller’s Sunset ‘Golden Girl’虽然 Ik 值较低，但有最高的 α 值，能更有效的利用光能，
故其具有较高的光合速率。
综上所述，大部分品系可以按快速光曲线拟合所得的 Ik 大小来估测品系栽培需光量，但仍有少部
分品系因其叶片的吸光系数 Abs 和初始斜率 α的原因，导致其 rETR 的大小与 Ik 的趋势不一致，即品
系光能利用效率存在差异。因此，根据本试验结果，将参试品系按光合能力强弱排列为：Dtps. Fusheng
Sweet Paradise ‘Golden Leopard’、Dtps. Fuller’s Sunset ‘Golden Girl’、Dtps. Chain Xen Queen、Phal. Taida
Smile、Dtps. Fuller’s Sunset。
其次，通过品系快速光曲线测定，得到参数Ik，估测品系栽培需光量，并结合品系rETRmax和α情
况，综合评价品系光合能力强弱。生产上，可依据品系光合能力合理制定栽培温室的光环境管理模式，
而非统一的光管理模式，这样不仅利于植株生长，同时可以有效提高温室大棚光能利用率，达到节能
与增产的目的。
目前，快速光曲线已广泛用于植物光合能力测定[8-9]，因此，调制叶绿素荧光技术不仅可用于蝴蝶
兰的光合能力快速测定，也可应用于其他光合生理研究。
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