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秋季不同时期秋子梨品种及野生类型叶绿素荧光特性研究



全 文 :北方园艺2011(17):1~3 ·试验研究·
第一作者简介:王强(1975-),男,硕士,副研究员,研究方向为抗寒
梨新品种选育及配套栽培技术。E-mail:wangq7505@163.com。
责任作者:张茂君(1963-),男,研究员,现主要从事抗寒梨新品种
选育与配套栽培技术研究及果树新品种推广工作。E-mail:mao-
junzhang@yahoo.com.cn。
基金项目:国家现代农业梨产业技术体系资助项目(nycytx-29-
07);吉林省科技支撑计划资助项目(20090258)。
收稿日期:2011-06-02
秋季不同时期秋子梨品种及野生
类型叶绿素荧光特性研究
王   强,张 茂 君,闫 兴 凯,丁 丽 华
(吉林省农业科学院 果树研究所,吉林 公主岭136100)
  摘 要:以苹香梨、南果梨、寒红梨和寒酥梨4个品种及1个野生类型山梨为试材,依据秋季
不同时期温度变化,对叶片叶绿素荧光参数指标进行测定。结果表明:秋季不同时期温度变化对
不同梨品种光合系统造成的伤害差异较大;初始荧光参数(Fo)品种因素上差异不显著(P>0.05),时
间因素上差异极显著(P<0.01),可变荧光参数(Fv)、最大荧光转化效率(Fv/Fm)和最大光能
转化潜力(Fv/Fo)品种因素和时间因素上均表现差异极显著(P<0.01);山梨初始荧光系数Fo
呈现连续下降趋势,其它4个品种变化不明显;Fv、Fv/Fm和Fv/Fo总体表现呈下降趋势,苹
香梨、寒红梨、寒酥梨和山梨表现连续下降,南果梨中期升高,而后下降;山梨Fo、Fv、Fv/Fm
和Fv/Fo各项指标变化降低幅度最大。
关键词:光合系统;秋子梨;叶绿素荧光
中图分类号:S 661.2 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2011)17-0001-03
  从叶绿素荧光技术原理上看,叶绿素荧光参数的
变化受环境变化影响较大,与季节、温度、太阳辐射强
度等因素密切相关[1]。由于其具有快速、灵敏、无损伤
等特点,近年来,在植物逆境生理上的研究逐渐增多,
特别在抗冷性、抗冻性等方面的研究,表现出良好的应
用前景,在水稻、花旗松等植物抗寒性鉴定中得到了应
用[2-3]。该试验依据区域性气候特点(秋季温度变化频
繁、昼夜温差大),选择吉林地区有代表性的4个秋子
梨品种及1个野生类型,采用调制式OS-30P荧光仪
(美国Opti-Sciences公司生产)测定品种叶绿素荧光
参数,研究秋季温度变化对梨品种叶绿素荧光参数的
影响,以探讨品种在落叶前为了适应环境变化,光合系
统所做出的反应机制,为鉴定品种的抗寒性及抗寒品
种育种提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验地位于吉林省农业科学院果树研究所梨品种
试验园,地处吉林省中部的公主岭市,地势平缓,属温带
大陆性季风气候,秋季温度变化频繁,昼夜温差大。
选择生长势一致的4个秋子梨品种,分别为南果
梨(Nanguoli)、寒红梨(Hanhongli)、苹香梨(Pingxian-
gli)、寒酥梨(Hansuli),及1个野生类型山梨(Shanli)。
供试植株生长良好、叶片无病虫害,树龄5~7a。
1.2 试验方法
采用调制式OS-30P荧光仪(美国Opti-Sciences公
司生产),分别选择2010年9月12、17、28日晴朗天气,
对供试品种叶绿素荧光参数进行测定。测定指标:初始
荧光参数(Fo)、最大荧光参数(Fm)、PSII最大光能转化
效率(Fv/Fm)和PSII最大光能转化潜力(Fv/Fo)。测
定时选取品种当年生枝条中部向阳叶片,挂好标签,用
暗适应夹夹住叶片中部20min后,将分析探头置于叶夹
上,打开叶夹遮光片,将暗适应部位暴露在由660nm固
态光源提供的激发光下,读取Fo,待Fo稳定后由仪器提
供的饱合调制脉冲光激发,得到Fo、Fm和Fv/Fm。测
定时间为每天上午9:00,每个品种测5个叶样。
所测参数经数据采集软件Data Capture 3.0捕获
后转换成Excel形式进行数据处理,并运用DPS软件
进行统计分析,并用Excel作图。
2 结果与分析
2.1 秋季不同时期叶绿素荧光参数变化分析
2.1.1 叶绿素荧光参数差异性分析 为了分析不同
品种和不同时期对叶绿素荧光参数的影响,对测试梨
品种和类型的叶绿素荧光参数进行品种因素和时间因
素2个水平上的双因素方差分析。由表1可以看出,5
个测试梨品种和类型叶绿素荧光参数Fo,品种因素上
差异不显著(P>0.05),时间因素上达到极显著差异
(P<0.01);Fv、Fv/Fm和Fv/Fo品种因素和温度因
素上均达到极显著差异(P<0.01)。

·试验研究· 北方园艺2011(17):1~3
  表1 梨品种及野生类型叶绿素荧光参数方差分析
  Table 1 Analysis of variance of chlorophyl fluorescence parameters in five pear cultivars and wild type of Pyrus ussuriensis
叶绿素荧光参数 品种因素 Cultivars factor 时间因素 Time factor
Chlorophyl fluorescence
parameters
平方和
Sum of squares
均方
Mean square
F值
Fvalue
P值
Pvalue
平方和
Sum of squares
均方
Mean square
F值
Fvalue
P值
Pvalue
Fo  556.11  278.05  0.692  P>0.05  6 561.18  1 640.30  6.041  P<0.01
Fv  145 739.6  72 870  9.227  P<0.01  201 011.31  50 252.8  7.272  P<0.01
Fv/Fo  8.997  4.499  14.75  P<0.01  6.795  1.699  4.526  P<0.01
Fv/Fm  0.104  0.0521  9.964 P<0.01  0.1137  0.028  5.411  P<0.01
2.1.2 不同时期品种叶绿素荧光参数变化比较分析
 通过对4个梨品种和1个野生秋子梨类型的不同时
期叶绿素荧光参数变化的多重比较(LSD)发现(表2),
Fo、Fv、Fv/Fo和Fv/Fm差异性分析上,除苹香梨和
南果梨的Fo未达到显著差异(P>0.05),其它品种的
Fo、Fv、Fv/Fo和Fv/Fm 均达到极显著差异(P<
0.01)。山梨Fo、Fv、Fv/Fo和Fv/Fm的值均最小,分
别为114.9、205.0、2.66和0.581。南果梨的Fo值最
大,为144.3。苹香梨的Fv、Fv/Fo和Fv/Fm的值最
大,分别402.5、3.86和0.730。
  表2 不同时期梨品种及野生类型叶绿素荧光参数变化比较
  Table 2 Comparison on chlorophyl fluorescence parameters in pear cultivars and wild type of Pyrus ussuriensis in different periods
品 种Cultivar  Fo  Fv  Fv/Fo  Fv/Fm
苹香梨Pingxiangli  143.4±0.0969Aa  402.5±0.1749Aa  3.86±0.1671Aa  0.730±0.0686Aa
南果梨Nanguoli  144.3±0.1264Aa  332.3±0.0647ABab  3.33±0.09ABab  0.693±0.0454Aab
寒红梨 Hanhongli  129.9±0.039ABab  315.2±0.2775ABb  3.43±0.1954ABab  0.690±0.099Aab
寒酥梨 Hansuli  119.0±0.056Bb  260.4±0.2934BCbc  3.19±0.1998ABbc  0.659±0.0933ABb
山梨Shanli  114.9±0.2402Bb  205.0±0.6102Cc  2.66±0.2703Bc  0.581±0.206Bc
  注:同一列不同大写字母表示P<0.01水平差异显著,同一列不同小写字母表示P<0.05水平差异显著。
Note:Capital letter expresses P<0.01level;Smal letter expresses P<0.05level,Significant diffences treatments in the same a column are indicated by different letters.
2.2 不同时期叶绿素荧光参数变化规律
2.2.1 Fo的变化 Fo是由PSII捕光叶绿素蛋白复
合物发出的,与光合作用反应无关,与叶片叶绿素含量
有关,荧光强度保持相对稳定,用来表示PSII反应中
心可逆转程度。从图1可看出,从9月12~28日,寒
红梨与寒酥梨Fo变化幅度较小,变化幅度在3%以
下;苹香梨与南果梨Fo变化明显,表现为先下降后上
升,28日比12日测定值上升了12.8%和6.2%;山梨
Fo持续下降,28日比12日测定值下降了41.7%。从
5个测定品种及类型的测定Fo结果上看,苹香梨、南
果梨、寒红梨和寒酥梨PSII反应可逆性很强,而山梨
PSII反应不具备可逆性。
图1 不同时期5个品种(类型)Fo的变化
Fig.1 Comparison of intial fluoressence of five
cultivar in different periods
2.2.2 Fv、Fv/Fm、Fv/Fo的变化 叶绿素荧光参数
Fv、Fv/Fm和Fv/Fo的变化,体现叶片光合作用受到影
响程度。从图2可看出,随着落叶期的临近,苹香梨、寒
红梨、寒酥梨、山梨4个品种Fv呈现连续下降趋势。9
月12日,4个梨品种Fv值分别为468、318、335和323,
苹香梨最大,寒红梨最小;28日,4个梨品种Fv明显下
降,分别比12日降低了29.4%、20.1%、40.2%和
78.2%,降低幅度为山梨>寒酥梨>苹香梨>寒红梨。
而南果梨3次测定Fv值分别为336、463和329,表现为
先升后降,最终降幅较小,为2.04%。从图3可看出,5
图2 不同时期5个品种(类型)Fv的变化
Fig.2 Comparison of variable fluorescence of
five cultivar in different periods
个梨品种Fv/Fm变化趋势与Fv值基本一致。9月28
日,苹香梨、南果梨、寒红梨、寒酥梨和山梨Fv/Fm值分
别为0.668、0.678、0.614、0.617和0.439,比9月12日降
低了13.0%、0.89%、15.6%、13.5%和35.1%,降低幅度
山梨>寒红梨>寒酥梨>苹香梨>南果梨。Fv/Fm值
降低表明,由于受气温和光照强度下降的影响,叶片
PSII的光能转换效率降低。从图4可看出,9月12日,
苹香梨、南果梨、寒红梨、寒酥梨和山梨5个梨品种Fv/
Fo分别为4.3、3.3、3.5、3.8和3.3,表明此时南果梨和
山梨受低温影响,叶片PSII潜在活性降低。随着时间的
推移,苹香梨、寒红梨、寒酥梨和山梨4个梨品种Fv/Fo
变化趋势相同,随着温度降低而降低,9月17日各品种
均出现了明显降低,9月28日分别降低到3.1、3、2.6和
1.9,比12日下降了27.9%、14.3%、31.6%和42.4%。
而南果梨Fv/Fo变化,由9月12日的3.3上升到9月17
日的3.5,9月28日下降到3.1,最终降幅为6.06%。结
果表明,随着落叶期临近,气温的改变,造成叶片光合机
构的伤害,叶片PSII潜在活性均有不同程度降低,山梨
受秋季自热温度变化影响显著,南果梨受到的影响
较小。
3 讨论与结论
叶绿素荧光诱导动力学及其参数包含了丰富的光

北方园艺2011(17):1~3 ·试验研究·
图3 不同时期5个品种类型Fv/Fm的变化
Fig.3 Comparison of Fv/Fmof five cultivar in different periods
图4 不同时期5个品种类型Fv/Fo的变化
Fig.4 Comparison of Fv/Fo of five cultivar in different periods
合作用信息,因其极易受逆境影响[4],且由于其具有快
速、灵敏、无损伤的特点,进而用于探测逆境对植物光
合作用影响研究中。在苹果、西葫芦、茄子和水稻等植
物低温胁迫研究中[5-8],不同低温处理,直接引发植物
光合作用中光合机构的损伤,同时也影响光合电子传
递和光合磷酸化以及暗反应的有关酶,导致植物发生
光抑制。该试验通过秋季不同时期伴随温度波动性变
化,对梨品种叶绿素荧光参数进行测定。结果表明,测
试梨品种或类型的Fo品种间差异不显著(P>0.05),
Fv、Fv/Fm和Fv/Fo品种因素和时间因素均达到极显
著差异(P<0.01),说明测试品种或类型受到了秋季波
动性温度变化的胁迫,发生了光抑制。随着秋季自然
温度变化,不同品种叶片光合机构都遭到不同程度的
伤害,光合能力下降,Fv、Fv/Fm和Fv/Fo最终表现均
呈下降趋势,表明5个梨品种的原初光能转换效率随
自然温度变化而变化,并随温度降低逐渐下降,导致各
个梨品种和类型PSII潜在光合能力降低,降低幅度为
山梨>寒酥梨>苹香梨>寒红梨>南果梨,以山梨
PSII潜在光合能力降低幅度最大,受秋季温度变化影
响显著;南果梨降低幅度最小,且在降低的过程中呈现
先升高后降低的过程,与其它参试品种变化有所不同。
在以往研究中,通常在模拟自然低温环境下研究
低温胁迫对叶绿素荧光参数产生的影响,进而分析低
温胁迫与叶绿素荧光参数变化规律。而该试验依据秋
季自然温度变化,研究其对品种叶片PSII反应的影
响,但由于受自然温度波动性变化、品种落叶期不同、
叶片光合性能丧失等因素影响,相关指标缺少重复性,
还不能真正体现品种本身抗寒性变化与荧光参数之间
的关系。因此如何确定PSII反应变化自然临界温度,
进而明确落叶前期叶绿素荧光参数变化与品种抗寒性
之间的关系,还有待进一步研究。
参考文献
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Study of Chlorophyl Fluorescence Characteristics on the Pear Cultivars and
Wild Type of Pyrus ussuriensis During Different Periods in Autumn
WANG Qiang,ZHANG Mao-jun,YAN Xing-kai,DING Li-hua
(Fruit Research Institute,Jilin Academy of Agricultural Sciences,Gongzhuling,Jilin 136100)
Abstract:By diferent period natural,the chlorophyl fluorescence index were studied in this paper with the leaf of
‘Pingxiangli’,‘Nanguoli’,‘Hanhongli’,‘Hansuli’and‘Shanli’(Pyrus ussuriensis)as materials.The results showed
that the variable temperature during diferent periods natural,the leaf photosynthetic system of pear were caused
damage for diferent varieties.There was no significant diferences in Fo(P>0.05)in variety factors,and extremely
significant in Fo(P<0.01)in time factors,but there were extremely significant diferences in Fv,Fv/Fmand Fv/Fo
(P<0.01)among variety and temperature factors;The Fo of the‘Shanli’(Pyrus ussuriensis)present continuous
decline,the other four varieties does not change significantly;the Fv,Fv/Fmand Fv/Fo were tending to decline of
overal,the‘Pingxiangli’,‘Hanhongli’,‘Hansuli’and‘Shanli’(Pyrus ussuriensis)present continuous decline,the
‘Nanguoli’went up in mid and descended again later;The Fo,Fv,Fv/Fmand Fv/Fo of‘Shanli’were the biggest
variation amplitude.
Key words:photosynthetic system;Pyrus ussuriensis;chlorophyl fluorescence