全 文 ： 收稿日期:2011-03-27
彩叶草耐旱性研究
赵晓军1 ,刘秋惠2 ,王法祥3
(1.牡丹江林业管理局 营林处 ,黑龙江 牡丹江 157011 ;2.林口林业局 森调队 ,黑龙江 林口 157600;
3.绥阳林业局 营林科 ,黑龙江 绥阳 157211)
摘 要:采用叶绿素荧光分析技术 ,分析水分胁迫对彩叶草的株高 、冠幅 、叶片数及叶面积的影响 , 对 Fv/
Fm 及光合速率的影响 , 对 qN , qP 值的影响 ,对生物量配比及根冠比的影响 , 得出以下结论:叶绿
素荧光对彩叶草水分胁迫十分敏感 ,是研究水分胁迫的良好探针;通过叶绿素荧光参数的变化 ,可
研究在水分胁迫下 , 光合作用的状况;用测定荧光参数来研究植物水分胁迫的方法简便 ,快速 ,在
水分胁迫研究中有广泛的应用.
关键词:彩叶草;干旱;叶绿素荧光分析技术
[中图分类号] Q948.112+3 [ 文献标志码] A [ 文章编号] 1003-6180(2011)03-0024-03
干旱是植物生长和发育过程最具威胁性的逆
境之一 ,不同植物的耐旱性存在着差异 ,了解园林
植物的耐旱性更有助于植物的养护管理 ,并对品
种选育有着重要的意义.彩叶草是常见的室内观
叶植物 ,也是室外绿化中较重要的草本观叶植物 ,
研究彩叶草的耐旱性对生产 、绿化及育种工作有
重要的意义.本试验采用研究耐旱性常用的方法
与叶绿素荧光分析技术结合 ,将叶绿素荧光系数
与光合速率结合 ,分析植物的耐旱性.
1 材料与方法
1.1 试验材料
彩叶草(ColeusblumeiB enth)是唇形科的一
种草本或亚灌木植物 ,又名紫苏 、老来少 、五彩叶 ,
原产印度尼西亚爪哇 ,在我国各地温室 、家庭的庭
院及室内均有栽培.本实验在花卉应用实验室进
行 ,实验室平均温度为 23.5 ℃,湿度 45 g/m3 .以
30株生长基本相同的彩叶草作为试验材料 ,10株
为对照 ,从实验即日起 ,不再为彩叶草浇水直到实
验结束.
1.2 试验方法
彩叶草叶绿素荧光诱导动力学参数测定 每
两天测定一次 ,同时测定当时的土壤含水量 ,各参
数的数据均为三个样品的平均值.
土壤含水量测定 每 2天取盆土表层以下
5 cm的土壤称重 , 105 ℃烘干至恒重 ,称重 ,计算
土壤含水量.
株高冠幅叶片数及叶面积测定 每 4天测定
一次干旱胁迫的植株及对照植株的株高冠幅叶片
数 ,用 li-300叶面积仪测定叶面积.
生物量测定 将全部干旱胁迫的植株及对照
植株的花 、叶 、根分别称重 , 120 ℃烘干 2小时杀
死至于细胞 ,80 ℃烘干至恒重 ,取出称重.
1.3 参数测定的基本步骤
对待叶片进行 30 min的暗处理 ,使叶片光合
单位全部开放 ,照射测量光.测量光应设置应足够
高 ,以便测量到荧光信号(但不能高得一驱动 PS
Ⅱ的光和作用),当稳定后得到荧光参数 Fo 接
着 , 给一 个饱和 脉冲信号 , 脉冲光 光强在
6300 umol左右.关闭后得到荧光参数 Fm ,由此
可计算出 Fv/Fm.
打开光化学光(强度为 500umo l),使实验叶
片适应该光强 , 光合作用达到稳定(一般为
45 min),这时可得到荧光参数 Fs.再给饱和脉冲
光 ,得到荧光参数 Fm′.此时关闭作用光 ,立即打
开远红光(光强 5 umo ls),即给植物短暂的适应
称为暗脉冲 ,从而测得荧光参数 Fo′,于是可以计
算荧光的光化学猝灭系数 qP 及荧光化学猝灭系
数 qN ,即 qP=(Fm′-Fs)/(Fm -Fo′),qN =1-
Fv/Fv′
2 结论与分析
2.1 水分胁迫对株高 、冠幅 、叶片数及叶面积的
影响
水分胁迫对株高的影响 从图 1可以看出 ,
干旱胁迫使试验苗株高的增长量逐步递减 ,在试
验后期植物基本已经停止增长 ,且出现严重萎蔫 ,
使株高呈负增长.
水分胁迫对冠幅的影响 从图 2可以看出 ,
随着干旱胁迫的加重 ,试验苗的冠幅的增长量呈
现出递减的趋势 ,试验的中期冠幅开始出现负增
长的状态 ,试验后期 ,负增长值逐渐稳定平衡.
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2011年第 3期 牡丹江师范学院学报(自然科学版) No.3 , 2011
(总第 76期) J ou rnal of M udan jiang Normal University Total No.76
DOI :10.13815/j.cnki.jmtc(ns).2011.03.008
水分胁迫对叶面积的影响 从图 3 可以看
出 ,随着干旱胁迫的加重(4 ～ 12天),干旱胁迫苗
的叶面积增长量逐渐递减.从试验的中段到试验
结束期 ,试验苗的叶面积基本停止增长 ,增长量也
接近于零.
水分胁迫对叶片数的影响 从图 4 可以看
出 ,试验的 8 ～ 12天 ,随着水分胁迫的加重 ,干旱
胁迫苗的叶片数增长量逐渐递减;试验 12 ～ 16
天 ,干旱胁迫苗的叶片数增长量达到零值;试验
16 ～ 20天 ,由于试验苗的叶片凋落 ,叶片数的增
长量逐渐变为负值.而对照苗的叶片数的增量为
递增的趋势 ,有新苗萌生.
图 1 株高增长量对比图
图 2 冠幅增长量对比
图 3 干旱胁迫对叶面积增量的影响
图 4 干旱胁迫对植株叶片数增量的影响
2.2 水分胁迫对 Fv/Fm 及光合速率的影响
图 5 干旱胁迫对植株叶绿素荧光系数 fv/ fm 的影响
随着土壤含水量的不断减少 ,水分胁迫的不
断加剧 ,彩叶草叶片的 Fv/Fm 在逐渐地减小 ,由
正常的 Fv/Fm 值(0.845)降低到 0.796 ,此时土
壤含水量仅为 0.57%,这说明水分胁迫使彩叶草
叶片 PS Ⅱ原初光能转化效率降低 , PS Ⅱ潜在活
性下降 ,进而影响到光合原初反应及电子传递 ,最
终影响到光合作用.
图 6 干旱胁迫对植株光合速率的影响
2.3 水分胁迫对 qN ,qP 值的影响
随着水分胁迫的加剧 ,qP 值逐渐减小 ,而 qN
值逐渐增大.从第 12天开始土壤含水量为 2.3%
时 ,qP 值和 qN 值变化特别大.这表明水分胁迫
使彩叶草反映中心开放部分不断减小 ,而不能进
行稳定的电荷分离 ,不参与光合电子线性传递的
PS Ⅱ反应中心关闭部分的比例在不断地增加.同
时也看到 , PS Ⅱ反应中心开放部分减小幅度极
大.因此 ,证明水分胁迫造成了低化学效率 ,成为
光合作用的重要因子.彩叶草荧光参数 qP 值和
qN 值对水分胁迫十分敏感 ,是研究水分胁迫对彩
叶草影响的良好检测手段.
图 7 干旱胁迫对叶绿素荧光系数 qP和 qN 的影响
2.4 水分胁迫对生物量配比及根冠比的影响
由图 8 、图 9 可以看出 ,在干旱的胁迫下 ,根
冠比的数值较大 ,说明根需要首先保证自己的需
要 ,对花以及上枝的供应较少.反之对照苗的根冠
比则相对较低 ,说明其水分相对充足.
图 8 干旱胁迫植株与对照植株花/叶/枝的比较
图 9 干旱胁迫植株与对照植株根冠比对照图
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2011年第 3期 牡丹江师范学院学报(自然科学版) No.3 , 2011
(总第 76期) J ou rnal of M udan jiang Normal University Total No.76
3 结论
通过观察水分胁迫下彩叶草叶绿素荧光参数
(Fv/Fm ,qP , qN)与土壤含水量的变化 ,得出以下
结论:
(1)叶绿素荧光对彩叶草手水分胁迫十分敏
感 ,是研究水分胁迫彩叶草的良好探针.
(2)通过叶绿素荧光参数的变化 ,可研究在水
分胁迫下 ,光合作用的状况.随着土壤含水量的减
少 ,水分胁迫的加剧 , Fv/Fm , qP 值不断地减小 ,
qN 不断增大 ,这表明水分胁迫使彩叶草叶片 PS
Ⅱ原初光能转化效率降低 , PS Ⅱ潜在活性下降 ,
同时 PS Ⅱ中心开放部分不断减小 ,被吸收的光量
子用于光化学反应的比例逐渐减小.最终 ,光合作
用产生的能量不能维持植物的正常生长 ,导致死
亡.
(3)荧光参数研究植物水分胁迫的方法十分
简便 ,快速 ,必将在水分胁迫研究中有更广泛的应
用.
试验存在的问题是 ,在试验过程中很难避免
植物受到其他胁迫的影响 ,从而影响了数值的准
确性.如在取土样的时候 ,必然会对植株的根系造
成伤害 ,影响植物吸水 ,加剧了受害的程度;由于
光合作用测定系统长时间使用 ,造成所测数值不
稳定.若在试验过程中某些关键阶段对彩叶草再
次进行浇水 ,植株还可以恢复 ,可为彩叶草抗旱性
研究提供更精确的指标.
参考文献
[ 1] 张守仁.叶绿素荧光诱导动力学参数的意义及讨论[ J] .植物学通报 , 1999 , 16(4):444-448.
[ 2] 张守仁 ,高荣孚.光胁迫下杂种无性系光合生理生态特性的研究[ J] .植物生态学报 , 2000 , 24(5):528-533.
[ 3] 于爽 ,张永乐 ,曲秀春 ,等.落叶松幼苗生物量及氮含量对氮素的响应[ J] .牡丹江师范学院学报:自然科学版 , 2008(2):2.
[ 4] 温晓刚 ,林世青.植物体 ms级绿素荧光诱导动力学数据采集和分析软件[ J] .植物学通报 , 1997 , 14(4):51-54.
[ 5] 陈贻竹 ,李晓萍.叶绿素荧光技术在植物环境胁迫研究中的应用[ J] .热带亚热带植物学报 , 1995 , 3(4):79-86.
[ 6] 许长成 ,赵世杰.干旱胁迫下大豆与玉米叶片光破坏的防御[ J] .植物生理学报 , 1998 , 24(1):17-23.
编辑:琳莉
收稿日期:2011-03-06
刺五加生长过程中叶片干鲜比值研究
刘春喜1 ,刘海伦2
(1.绥棱县国有林场管理局 三吉台林场 , 黑龙江 绥棱 152200;2.方正林业局 五道经营所 , 黑龙江 方正 150822)
摘 要:田间状况下对刺五加植株下 、中 、上三个部位生长发育过程中叶片干鲜比值的变化进行研究.结果
表明:在刺五加叶片生长发育过程中 , 随着叶部位的上升 , 叶片干鲜比值随之增加 ,不同部位之间
叶片干鲜比值的差异显著 , 不同叶龄之间叶片干鲜比值的差异不显著.随着叶龄的增大 , 下部叶片
干鲜比值缓慢降低 , 中部叶片干鲜比值为“锯齿”型变化 , 上部叶片干鲜比值逐渐增加 , 叶龄与叶片
干鲜比值之间呈不显著正相关.
关键词:刺五加;田间;生长;叶片干鲜比值;变化
[中图分类号] Q944.56 [ 文献标志码] A [ 文章编号] 1003-6180(2011)03-0026-02
刺五加(Radi x Acanthopanacis Senticosl),
别名五加皮 、刺拐棒(中国东北),生于山坡林中及
路旁灌丛中 ,分布于华中 、华东 、华南和西南.根皮
含挥发油 、鞣质 、棕桐酸 、亚麻仁油酸 、维生素 A ,
维生素 B1 ,能祛风湿 、强筋骨.测定黑龙江省田间
栽培条件下刺五加叶下 、中 、上三个部位的叶片干
鲜比值 ,分析其在田间生长发育过程中的微观变
化 ,探讨刺五加叶片生长发育过程中各部位叶片
的变化规律 ,并对它们之间的相互关系进行了统
计分析 ,以期从定量的角度对不同部位的叶片干
鲜比值进行分析 ,为选育刺五加优良品种提供参
考数据.
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试品种为黑龙江省林副特产研究所培育的
刺五加植株.试验田位于黑龙江省林副特产研究所
试验基地 ,土壤类型为河淤土 ,土壤质地为壤土 ,碱
解氮 86.45 mg/kg ,速效磷 36.4 mg/kg , 速效钾
300.0 mg/kg ,有机质 2.77%,全 N 0.19%,全 P 0.
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2011年第 3期 牡丹江师范学院学报(自然科学版) No.3 , 2011
(总第 76期) J ou rnal of M udan jiang Normal University Total No.76