全 文 ：※农业科学 农业与技术 2015, Vol.35, No.20 27
草决明叶绿素荧光特性的秋季日变化
姚春娟，郭圣茂，陈兰兰，熊光康
（江西农业大学园林与艺术学院，江西 南昌 330045）
摘 要：采用 PAM-2500 型叶绿素荧光仪对秋季自然生长的草决明 1d 的叶绿素荧光参数进行测定。结果表明：秋
季时刻变化对草决明的荧光指标有显著性影响（p<0.05）。草决明的 Fo、Fm、Fv/Fm这 3项参数的变化趋势一致，
都呈现出先下降后上升的趋势，1d 中的不同时刻间存在显著性差异（p<0.05），其中在 12：00 这 3 个参数均达到
最小值。而 ETR的变化趋势与其他荧光指标的变化趋势相反，在 12：00 达到最大值。
关键词：草决明；秋季；叶绿素荧光；日变化
中图分类号：S567 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20151033024
1.3 数据处理
应用 SPSS17.0和 Excel2013进行数据处理和统计作
图分析。用 One-way ANOVA进行分析，以 P<0.05为显
著水平。
2 结果与分析
2.1 初始荧光 Fo的秋季日动态
初始荧光 Fo，表示的是 PSⅡ反应中心处于完全开放
状态时（充分暗适应以后）的荧光产量，是 PSⅡ光能辐射
中不参与光化学反应的部分。因此，可以根据 Fo的变化来
推测反 应中心可能发生的光保护机制的状况和天线色素被
激发后的电子密度 [7]。从图1可以看出，Fo的日变化趋势为：
先下降后上升，在 12：00达到最小值。8：00～ 12：00，
Fo值下降，说明该时段内发生了热耗散，有部分天线色
素吸收的能量流向了光化学部分，12：00以后随着光强
减弱，光化学反应减弱则导致了初始荧光参数的回升。
图 1 初始荧光 Fo的秋季日动态
对草决明各时刻 Fo值进行方差分析：1d中 10：
00、12：00、14：00、18：00存在显著性差异，其各余
时刻间不存在显著性差异（P<0.05）；12：00时均值最小，
18：00时均值最大。
近年来，叶绿素荧光分析技术在植物生理信息采集
中得到广泛应用，在检测植物光合作用的过程中它能快
速、准确、无损伤的表达光能的吸收与转换、能量的传
递与分配、过剩光能及其耗散等一系列的生物信息，更
具反映光合作用“内在性”的特点 [1-4]。秋季作为植物生
长的第 2季，这一阶段的生长状况会对植物的整个形成
发育产生重要影响。因而，通过对植物在秋季的叶绿素
荧光特性进行研究，在一定程度上可以体现各种环境因
子变化对植物的影响，从而能够了解其在这个重要阶段
的生理调节过程。
草决明为豆科 1a生草本植物，分布于我国长江以南
的各省区。以干燥成熟的种子入药，味苦、微寒，入肝、肾、
大肠经；具有清肝明目、治疗便秘、润肠通便、防治高
血压和高血脂等多种功效，是国家卫生部第 1批公布的
69种药食同源的中药之一 [5-6]。目前，关于草决明的研究
主要集中在药理作用、化学成分、临床应用等几方面，
而对草决明的叶绿素荧光特性的研究却相对缺乏。因此，
通过对草决明的叶绿素荧光的秋季日变化进行研究，掌
握其荧光特性，为草决明的优质高产栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于江西农业大学中药园内进行，试验材料为自
然生长条件下，无遮阴处理，健康状况良好的1a生草决明。
1.2 测定方法
采用 PAM-2500便携式调制叶绿素荧光仪，于 2014
年 9月中旬，选晴天，现场随机选取健康的草决明盆栽 3
株，对每株外围的中上部叶片进行测定。测定前先对测
试叶片进行暗适应 20 min，用铅笔轻划 1条线，保证测
定时夹子每次都能夹在相同位置，同时确保测定时叶片
的自然生长角度不变，测定的时间为 8：00～ 18：00，2
h测定 1次，每株重复 3片叶。测定的荧光参数主要有：
初始荧光 Fo、最大荧光 Fm、光化学效率 Fv/Fm以及表
观光合电子传递速率 ETR。
表 1 时刻变化对草决明荧光的影响
指标 时刻
8：00 10：00 12：00 14：00 16：00 18：00
初始荧光 Fo 1.508bc 1.470d 1.455e 1.492c 1.510b 1.529a
最大荧光 Fm 5.988ab 4.784d 4.512e 5.229c 5.929b 6.224a
光化学效率 Fv/Fm 0.751b 0.710c 0.699c 0.718c 0.745b 0.773a
电子传递速率 ETR 22.083c 28.667a 28.639a 28.528a 25.583b 20.333d
注：同 1行不同小写字母表示时刻间在 0.05 水平上存在显著差异。
2.2 最大荧光 Fm的秋季日动态
最大荧光 Fm，表示的是 PSⅡ反应中心处于完全
关闭状态时（强光照射后）的荧光产量，用来反映通过
PSⅡ反应中心的电子传递情况 [8]。从图 2可以看出，Fm
的日变化趋势为：8：00～ 12：00呈下降趋势，在 12：
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00达到最小值，12：00以后持续上升，恢复到早晨时的
水平，变化幅度不大。
对草决明各时刻最大荧光 Fm值进行方差分析：草
决明 Fm值在 10：00、12：00、14：00有显著性差异，
其它时刻不存在显著性差异（P<0.05）（见表 1）。
图 2 最大荧光 Fm的秋季日动态
2.3 光化学效率 Fv/Fm的秋季日动态
Fv/Fm表示的是PSⅡ反应中心的最大光能转换效率，
一般用公式：Fv/Fm=（Fm-Fo)/Fm来计算，反映 PSⅡ反
应中心内禀光能的转换效率，是植物发生光抑制的敏感
指标，用来反映植物发生光抑制的程度，其值越高说明
发生光抑制的程度越低，值越低光抑制程度越高。从图 3
可以看出 Fv/Fm在 8：00～ 12：00随着光强的增加快速
下降，出现光抑制，在 12：00达到 1d中的最小值，说
明此时草决明对光的抑制程度最强。12：00以后随着光
强减弱又在直线回升，到 18：00光化学速率恢复到超过
8：00时的水平达到最大值，说明草决明的光合机构在高
光强下并没有收到损伤，只是光合作用暂时受到抑制。
通过方差分析发现：草决明 Fv/Fm值 10：00、12：
00、14：00之间不存在显著性差异，8：00与 16：00不
存在显著性差异（P>0.05)（见表 1）。
图 3 光化学效率 Fv/Fm的秋季日动态
2.4 表观光合电子传递速率 ETR的秋季日动态
ETR即 PSⅡ非循环光合电子传递速率，用于反映
实际光强条件下表观光合电子的传递效率的指标。它是
光合作用机构在吸收光能后发生电荷分离产生的电子，
沿着电子传递链向下传递的速率。ETR值的高低，反映
PSⅡ反应中心的捕获电子的效率的高低。从图 4可以看
出，草决明 ETR的变化规律为：早上随着光强的增加，
ETR也逐渐增大，在 10：00～ 14：00这个阶段达到最
大值，说明其捕获电子的效率也达到最大，下午随着光
强的减弱，又逐渐降低。
同时，通过方差分析：8：00、16：00、18：00之间
存在显著性差异，10：00、12：00、14：00之间不存在
显著性差异（P<0.05）（见表 1）。
图 4 光合电子传递速率 ETR的秋季日动态
3 结论与讨论
非化学能量 PSⅡ反应中心天线色素的热耗散增加
易造成 Fo的降低，而光合机构 PSⅡ反应中心的可逆性
失活破坏又会使其升高。所以，Fo的变化趋势可以反
映 PSⅡ反应中心变化的内在机制。研究草决明 1d的 Fo
值呈现出先下降后上升的变化趋势，说明草决明叶片的
PSII天线色素吸收的能量会流向光化学的部分将减少，
而用以热耗散以及荧光形式耗散的能量会增加。PSⅡ光
化学效率 Fv/Fm会随着光照强度的升高而降低，表明在
强光下，PSII活性下调，草决明叶片所吸收的光能只有
极少量参与 CO2固定和光化学电子传递。可见，草决明
的叶片在经过高温和强光后，叶片的光合结构受到光抑
制。
通过对草决明在秋季的叶绿素荧光特性日动态变化
研究，发现草决明的叶绿素荧光参数 Fo、Fm与 Fv/Fm
的日变化趋势一致，都呈现出：先下降后上升的趋势，
在 12：00均达到最小值。由此可说明草决明能够适应较
大的光强幅度，对低光强和弱光强有一定程度的抗逆性。
从 1d中草决明各荧光参数的变化来看，黄昏时，各参数
都恢复到趋于早晨的水平，表明草决明的 PSⅡ反应中心
未发生光合机构的破坏。方差分析结果显示，草决明的
叶绿素荧光日变化存在显著性差异，所以利用和改良外
界环境是实现草决明优质高产栽培的一个重要条件。
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