全 文 ：中国农学通报 2009,25(03):83-87
Chinese Agricultural Science Bulletin
无柄小叶榕是小叶榕的一个变种，是中国分布于
亚热带最北缘的榕属常绿大乔木，在中国主要分布于
浙江南部、广西、广东等省(自治区)。无柄小叶榕耐低
温，耐盐碱，是热带、亚热带地区常见的重要园林景观
树种[1]。由于其树姿雄伟，浓荫蔽地，长寿常绿，是优
良的绿化树种和行道树种，近年在城市绿化中逐步受
到青睐。伴随全球工业化进程的加速，全球平均气温
每年持续升高，植物生长发育面临高温逆境的严峻挑
战。尤其是中国南方的夏季高温已经成为制约许多植
物生长和发育的主要环境因子，也给林木生态安全和
基金项目：浙江省自然科学基金项目“Rubisco活化酶选择性剪接在植物高温抗性中的作用”（Y3080446）。
第一作者简介：金松恒，男，1978年出生，博士，讲师，研究方向为植物生理生化，发表论文20余篇。通信地址：311300浙江省临安市浙江林学院林业
与生物技术学院，Tel：0571-63732766，E-mail：shjin@zjfc.edu.cn。
收稿日期：2008-10-27，修回日期：2008-11-18。
高温胁迫对无柄小叶榕光合作用的影响
金松恒 1，李雪芹 2，王俊刚 1
（1浙江林学院林业与生物技术学院，浙江临安311300；2浙江林学院天目学院，浙江临安311300）
摘要：以无柄小叶榕为材料，研究了不同时间高温处理对无柄小叶榕气体交换参数、叶绿素荧光参数和
Rubisco活力的影响。结果表明，随着高温处理的持续，净光合速率（Pn）持续下降，而气孔导度（Gs）下降非
常缓慢，蒸腾速率（Tr）则先开始快速上升随后保持稳定，但是胞间CO2浓度（Ci）却没有明显变化。进一步
研究发现，在高温胁迫下，开放PSII反应中心激发能捕获效率（Fv/Fm）、光化学猝灭（qP）、PSII实际量子产
额（ФPSII）和电子传递速率（ETR）都持续下降。Rubisco初始活力下降速度则快于这些荧光参数的变化。
非光化学猝灭（NPQ）则是先迅速上升后来略有下降。这些结果表明高温抑制无柄小叶榕的光合作用不是
由于气孔因素引起的，而是由于高温抑制了Rubisco活力，进而影响PSII活力和电子传递。
关键词：无柄小叶榕；高温胁迫；光合作用；Rubisco活力
中图分类号：S718.43；Q945.11 文献标识码：A
EffectsofHighTemperatureStressonPhotosynthesis in
Ficusconcinnavar. subsessilis
JinSongheng1,LiXueqin2,WangJungang1
(1School ofForestryandBiotechnology,ZhejiangForestryUniversity,LinanZhejiang 311300;
2TianmuCollege,ZhejiangForestryUniversity, Linan Zhejiang 311300)
Abstract: We explored the gas exchange, chlorophyll fluorescence properties and Rubisco activity in Ficus
concinna var. subsessilis under high temperature stress. The results showed that with continuing of high
temperature, the net photosynthetic rate (Pn) in Ficus concinna was decreased, and the stomatal conductance (Gs)
was slightly decreased. The transpiration rate (Tr) was increased after the 4 d of treatment, and then maintained
stable, while the intercellular CO2 concentration (Ci) was rather stable. Further studies showed that the efficiency of
energy conversion of openPSⅡ (Fv/Fm), the actual efficiency of total PSII centers (ΦPSII), photochemical quenching
(qP), and electron transport rate (ETR)were decreased. Themagnitude of the decrease in these parameterswasmuch
less than that in the initial Rubisco activity. And the non-photochemical quenching (NPQ) were increased after the
12d of high temperature stress, and thenwas slightly decreased. There results suggested that the decreasedPnunder
high temperature stress was not resulted from the decrease of stomatal conductance, and the primary limitation of Pn
wassuppressionofRubiscoactivity, thereby thePSII activity and theelectron transportweredecreased.
Keywords:Ficus concinnavar.subsessilis, high temperature stress, photosynthesis,Rubiscoactivity
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植被景观带来极大隐患。因此，开展园林植物的耐热性
研究已成为当前林业科学的重要课题。光合作用是植
物生长发育中的重要过程，也是高温胁迫下最敏感的生
理过程[2]。无柄小叶榕尽管对高温有一定的抵抗能力[3]，
但是由于近年来南方极端高温、城市热岛效应的频繁出
现，且持续时间逐年增长，因此无柄小叶榕仍会在很大
程度上受到高温的限制。高温胁迫也已成为无柄小叶
榕在南方城市绿化中的主要限制因素。光合作用是构
成植物生产力的最主要因素，但是目前高温胁迫对植物
光合作用的伤害机制尚未完全阐明，且不同植物具有很
大的差异性，预先掌握无柄小叶榕的高温影响机制是保
证栽培成功的关键。笔者通过对经高温处理后的无柄
小叶榕气体交换参数以及叶绿素荧光参数的测定，以期
了解高温胁迫对无柄小叶榕光合作用的影响机制，从而
为无柄小叶榕的栽培措施提供技术依据。
1 材料与方法
1.1 时间与地点
试验于2007年6—11月在浙江林学院省级林学基
础教学实验示范中心进行。
1.2 材料
选用一年生的无柄小叶榕 (Ficus concinna var.
subsessilis)作为试验材料，由浙江亚热带作物研究所
的郑坚博士提供。
1.3 方法
1.3.1 试验设计 苗木种在不同的塑料盆中，置于人
工气候培养室培养。光强为 600 μmol/(m2s)，温度为
28/25℃(昼/夜)，光周期为 12 h，湿度为 70%±5%。待
植株适应生长 2个月后，随机将其中一半（14盆）植株
转移至另一培养室进行高温处理，处理的最终温度为
38/35℃(昼/夜)，处理时昼温从 28℃开始每小时温度
升高 2℃，夜温由培养室自行调节，其余条件不变，原
培养室的一半作为对照。处理后植株每天浇水，保持
对照和处理的土壤含水量一致。每隔 4天用 1/4浓度
的Hoagland营养液浇1次。处理后不同时间测定叶片
气体交换参数和叶绿素荧光参数，每次测定的叶片都
固定在第二完全展开叶（自上而下），测定后取相同的
叶片用于测定Rubisco酶活力。
1.3.2 气体交换参数测定 每次测定时间为 8:30—10:
30，气体交换用 Li-6400红蓝光源 6400-02（美国，
LI-Cor公司）测定，该仪器能测光合速率(Pn)、蒸腾速
率（Tr）、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)等。测量时的
叶室温度设置与处理温度一致，光合有效辐射（PAR）
为800 μmol/(m2s)。每次测定用不同植株的叶片，重复
4~6次。
1.3.3 叶绿素荧光参数测定 待测叶片暗适应 30 min
后，用Li-6400和荧光叶室6400-40（美国，LI-Cor公司）
测定。光下荧光参数在光强 800 μmol/(m2s)测定，具
体按照金松恒等[4]的方法进行。PSⅡ的最大光化学活性（Fv/
Fm）按Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm计算，开放PSII反应中心激发
能捕获效率（Fv′/Fm′）按F′v/F′m=(F′m-F′o)/F′m
计算，光化学淬灭（qP）按 qP=(Fm′-Fs)/(Fm′-Fo′)
计算，PSII实际量子产额（ФPSⅡ）按ФPSⅡ=(Fm′-Fs)/
F′m计算，非光化学淬灭（NPQ）按NPQ=(Fm-Fm′)/
Fm′计算，电子传递速率（ETR）按 ETR=ФPSⅡ×PFD×
0.5×0.84计算[5]。
1.3.4 Rubisco活力测定 Rubisco活力测定根据 Jin等[6]
的方法略作修改。修改如下：取鲜叶 0.3 g，置研钵中
加液氮和 1%不溶性 PVP 迅速磨成粉状，加 5ml
Rubisco预冷抽提液（内含 50 mmol/L Tris-HCl（pH
7.8），1 mmol/L EDTA-2Na、10 mmol/L MgCl2、5 mmol/
L二硫苏糖醇(DTT)、1%(v/v) Triton-X-100、1%可溶性
PVP-40 (W/V)、0.2 mmol/L亮肽酶素，使用前加 0.1%
(v/v)β-巯基乙醇），磨成均浆，在3750 r/min离心2 min，
整个过程应在0~4℃下进行，上清液即为酶粗提液，用
于测定Rubisco活力。
1.3.5 统计分析 数据采用Microsoft Excel软件进行处
理和方差分析。
2 结果与分析
2.1 高温对无柄小叶榕气体交换参数的影响
高温胁迫下，从图1看可以看出，在高温胁迫4天
内，无柄小叶榕Pn略有下降，在胁迫8天后Pn下降迅
速，第8天的Pn只有0天的41.5%。高温胁迫12天前，
无柄小叶榕Gs与对照（0天）的数值相比并没有明显的
变化，随着高温胁迫的进一步持续，气孔导度有明显的
下降趋势，16天时的Gs比 0天下降了 39.6%。随着高
温胁迫的加强，无柄小叶榕的Tr开始呈明显的上升趋
势，后逐渐趋于稳定，在处理 8天之内变化并不明显。
这可能跟每天浇水有关系，浇水保持了足够的水分，使
气孔也没有发生明显的关闭。高温胁迫对无柄小叶榕
Ci也没有产生了显著的影响。
2.2 高温对无柄小叶榕叶绿素荧光参数和ETR的影响
从图2可以看出，在高温处理0~8天之间Fv/Fm并
没有明显变化，处理 12天后略有下降，16天后Fv/Fm
才明显降低。Fv′/Fm′在 4天时略有下降，4天后迅
速下降。试验中高温胁迫下，ФPSⅡ、qP和ETR迅速降
低。但NPQ是先上升后下降的趋势，在处理4天后上
升了 49%，在处理 12天之间达到最大值，在 16天时又
开始下降。
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金松恒等：高温胁迫对无柄小叶榕光合作用的影响
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蒸
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最
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放
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I
反
应
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心
激
发
能
捕
获
效
率
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v

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F
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图1 高温胁迫下无柄小叶榕的光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率的变化
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气
孔
导
度
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电
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初
始
活
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g
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W
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s
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2.3 高温对无柄小叶榕Rubisco活性的影响
高温处理后，Rubisco初始活力迅速降低，4天后
Rubisco初始活力已经降低了近 50%，4天后降低速度
明显变缓，至 16天时降低了 84%。但Rubisco总活力
却变化不明显，在处理后 4天时，总活力有适当的降
低，但随后基本没有明显变化。
3 讨论与结论
引起Pn下降的原因主要分为气孔因素和非气孔
因素两大类[4]。只有Gs与Ci以相同的方式变化时，才
能确定光合的变化是气孔限制造成的[7]。从试验结果
看，高温胁迫下无柄小叶榕的 Ci的变化基本维持稳
定，说明尽管高温胁迫下诱导了部分气孔的关闭，但是
气孔因素并不是引起Pn下降的主要原因，这与以前栎
树[8]、柑桔[9]的研究结果一致。
高温胁迫导致叶绿体光合机构的破坏，PSⅡ放氧
复合物的损伤，PSⅡ捕光色素蛋白复合物各组成成分
的变化，引起光合CO2同化效率的降低[8-10]。Fv/Fm值
常用于度量植物叶片PSⅡ原初光能转换效率，表明PS
Ⅱ利用光能的能力，与植物光合作用光抑制程度密切
相关[11]。适度的高温处理（0~12天）并没有引起Fv/Fm
的明显改变，说明 0~12天的高温处理没有导致光抑
制，也没有明显破坏PSII复合体。Fv′/Fm′表示有
效光化学量子产量，它反映光下开放的PSⅡ反应中心
最大原初光能捕获效率[12]。qP值的大小反映的是原
初电子受体QA的氧化还原状态和PSⅡ开放中心的数
目[12]。ΦPSⅡ和ETR反映的是PSⅡ反应中心部分关闭情
况下的实际光化学效率和电子传递速率，与碳同化反
应的强度密切相关[12]。由于ФPSⅡ是受qP和Fv′/Fm′
共同影响的结果[12]，而在高温胁迫下，qP、Fv′/Fm′、
ФPSⅡ和ETR等参数明显下降，说明高温胁迫使无柄小
叶榕的开放PSⅡ反应中心部分和PSⅡ反应中心光能
转换效率都下降，从而降低了电子传递能力，导致用于
CO2同化的光能减少。但是随着高温胁迫的进一步加
重，在16天后Fv/Fm则明显降低。
NPQ表示 PSII天线色素吸收的光能不能用于光
合电子传递而以热的形式耗散的部分 [13]。高温胁迫
下，叶片碳同化能力较弱，因而过剩的激发能积累较
多。NPQ的明显上升，有助于耗散过剩的激发能，有
效地保护光合机构，防止高温胁迫对光合机构的影
响。但是NPQ是依赖于电子传递产生的跨类囊体膜
图2 高温对无柄小叶榕叶绿素荧光参数和电子传递速率的影响
图3 高温处理对无柄小叶榕Rubisco活力的影响
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金松恒等：高温胁迫对无柄小叶榕光合作用的影响
的△pH[14]，而研究中ETR却明显下降。事实上，高温
胁迫会诱导PSI环式电子流的上升[10]。因此尽管高温
使光合电子传递功能明显下降，但是类囊体仍然维持
了较高的△pH，促进NPQ有效地耗散过量光能，这可
能就是PSI环式电子流上升的结果。但随着高温处理
进一步延长，天线色素耗散机制可能遭到破坏，导致了
处理 16天后的NPQ下降，NPQ的下降会使叶片面临
更多过剩激发能的伤害，这可能也是此时Fv/Fm下降
的重要原因。
研究中高温胁迫明显降低了Rubisco酶的初始活
力，而且下降的程度大于Fv/Fm、qP、Fv′/Fm′、ФPSⅡ
和ETR。特别是与PSII活性相关的Fv/Fm仍然保持较
高的水平，因此PSII对高温的敏感性低于参与碳同化
的酶类，实验中高温引起Rubisco初始活力的迅速失
活成为限制光合作用的主要因素。Rubisco总活力
是 Rubisco全部激活后的活力，与 Rubisco含量密切
相关[6]，因此，实验中高温胁迫并没有引起Rubisco含
量的明显改变。Salvucci等[15]报道高温胁迫下光合作
用关键酶Rubisco和Rubisco活化酶活性的下降非常
明显。但Rubisco本身其实具有很强的耐热性 [16]，而
Rubisco活化酶对高温非常敏感[17]。因此引起Rubisco
的失活可能主要是由于Rubisco活化酶被高温抑制，
使Rubisco不能被有效地激活，从而引起光合CO2同化
效率降低。
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