全 文 ：不同光照强度对槲蕨叶绿素荧光参数·色素含量及抗性生理的影响
张晓燕1 ,2 , 胡禅娜1 , 林 霞1 , 蒋春霞1 ,刘 鹏1＊　
(1.浙江师范大学植物学重点实验室 , 浙江金华 321004;2.南浔南方锦绣实验学校 ,浙江湖州 313000)
摘要　在不同光照条件下 ,测定了槲蕨孢子叶叶绿素荧光参数、叶绿素 a 、叶绿素 b、叶绿素 a+b、类胡萝卜素含量及过氧化物酶(POD)、
过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)和可溶性糖(SS)含量的变化。研究表明:在强光 3 000 lx下Fo比 1 000、2 000 lx大 , Fm 各处理间相差不
大 , Fv/ Fm在 3 000 lx下明显减小。在1 000和 2 000 lx下处理4、6 d后 , ETR随光照强度的增加而增加 ,光抑制被消除。不同光照处理 7
d后 3 000 lx叶绿素及类胡萝卜素含量下降幅度较大 , 1 000和 2 000 lx差异不明显 , POD和CAT 活性、MDA、SS含量都在 3 000 lx下最高。
由此可见 , 3 000 lx光强对槲蕨生长不利 ,在实际生产中进行槲蕨人工栽培时应避免强光。
关键词　槲蕨;光照;叶绿素荧光参数;色素含量;抗性生理
中图分类号　Q945　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2007)34-11006-03
Effects of Different Light Intensities on the Chlorophyll Fluorescence Parameter, Pigment Contents andResistance Physiology of Drynaria fortunei
ZHANG Xiao-yan et al　(Key Laboratory of Botany , Zhejiang Normal University , Jinhua , Zhejiang 321004)
Abstract　 Under different light intensities , the changes of chlorophyll fluorescence parameter, chlorophyll a , chlorophyll b , chlorophyll a+b ,
carotenoid , malondialdhyde(MDA)and soluble sugar(SS)contents and peroxidase(POD)and catalase(CAT)activities were determined.The research
showed that Fo under intense light of 3 000 lx was bigger than that under 1 000 and 2 000 lx, Fm had little difference among various treatments , and
Fv/ Fm reduced obviously under 3 000 lx.After treatment under 1 000 and 2 000 lx for 4 and 6 d, ETR increased alongwith the increment of light inten-
sity , and the light inhibitionwas eliminated.After treatment with different illuminations for 7 d , the chlorophyll and carotenoid contents under 3 000 lx re-
duced more, the difference between 1 000 and 2 000 lx was not obvious , and both POD and CAT activities and MDA and SS contents were highest under
3 000 lx.This showed that the light intensity of 3 000 lx went against the growth of Drynaria fortunei , so the intense light should be avoided while con-
ducting artificial cultivation of Drynaria fortunei in the practical production.
Key words　 Drynaria fortunei;Illumination;Chlorophyll fluorescence parameter;Pigment contents;Resistance mechanism
　　槲蕨[ Drynaria fortunei (Kunze)J.Sm]为槲蕨科槲蕨属的
植物 ,其根茎是中药骨碎补的主要来源 ,具有补肾强骨 、续伤
止痛之功效。近几年来 ,随着人们保健意识的增强 ,对骨碎
补药材的需求量日益增大 ,而槲蕨占骨碎补商品药材的 70%
以上 ,是当前骨碎补商品的主要来源[ 1] 。但我国野生槲蕨资
源锐减 ,人工繁殖势在必行。目前国内外对槲蕨的研究主要
集中在化学成分 、药理以及生药鉴定等方面。周铜水等主要
研究了槲蕨根茎总黄酮和柚皮甙的含量测定及生药鉴
定[ 1-4] ;刘振丽等主要研究了骨碎补挥发油成分的分析[ 5] ;
沈秋仙研究了槲蕨根茎黄酮类物质提取[ 6] ;赵湘洪研究了骨
碎补对关节炎的治疗作用[ 7] ;王维信等研究了骨碎补的双氢
黄酮对心血管的作用[ 8] ;董福慧等研究骨碎补对骨愈合过程
中相关因素表达的影响[ 9] 。国外学者研究了槲蕨(骨碎补)
对骨细胞活动的影响[ 10-11] 。目前尚未见槲蕨生理代谢及其
与生态因子胁迫的关系方面的报道。环境因子是影响槲蕨
人工栽培的重要因素。为此 ,笔者研究了不同光照强度对槲
蕨叶绿素荧光参数 、色素含量及抗性生理的影响 ,旨在为槲
蕨的人工栽培提供理论依据。
1　材料与方法
1.1　材料　供试槲蕨采自浙江师范大学校园内。
1.2　方法　选择长势一致的槲蕨 ,分别放在不同的光照培
养箱 1 000 、2 000 、3 000 lx(25/20 ℃,光照时间 12 h)下培养 0、
2 、4、6 d。然后 ,使用 PAM-210型荧光仪测定叶绿素荧光参
数 Fo 、Fm 、Fv/Fm 和光曲线 ,各参数由仪器自动读出 。培养
7 d后取孢子叶测定色素含量 、过氧化物酶(POD)、过氧化氢
酶(CAT)、丙二醛(MDA)和可溶性糖(SS)含量。其中 ,色素含
量采用浸提法测定[ 12] ;POD活性采用愈创木酚法测定[ 13] ,用
基金项目　浙江省新苗人才计划项目(2007G60G2030063)。作者简介　张晓燕(1984-),女 ,浙江湖州人 ,本科生 ,专业:生物科学。＊通讯作者。收稿日期　2007-07-08
ΔA470/(min·g)FW表示;CAT 活性采用硫代硫酸钠滴定法测
定[ 13] ,以 1min变化酶解 1 mg H2O2 为一个活力单位 ,用U/mg
FW表示。MDA 、SS含量采用硫代巴比妥酸法测定[ 13] ,MDA
用μmol/g FW表示 , SS用mmol/g FW表示。每个处理4次。
2　结果与分析
2.1　不同光照强度处理时间对 Fo 、Fm及 Fv/Fm 的影响
　初始荧光(Fo)反映PS Ⅱ反应中心完全开放时的荧光产量 ,
与叶绿素浓度有关。从图 1可以看出 ,在 3 000 lx下 Fo明显
增加 。最大荧光(Fm)是PS Ⅱ反应中心处于完全关闭时的荧
光产量 ,反映通过 PS Ⅱ的电子传递情况。从图 2可以看出 ,
不同光照对 Fm 影响不大。Fv/Fm 用于度量PS Ⅱ原初光能
转换效率。由图 3可知 ,3 000 lx下 Fv/Fm 明显比 1 000和
2 000 lx低 ,2 d后分别下降 46.84%、34.62%,4 d后分别下降
86.32%、73.02%,6 d后分别下降 92.98%、73.84%。由此可
见 ,随着处理时间的增加 3 000 lx下 Fv/Fm 下降幅度增加 ,
而1 000和 2 000 lx下 Fv/Fm变化趋势一致 ,相差不大。
图 1　不同光照强度处理时间对 Fo的影响
2.2　不同光照强度处理时间对槲蕨光强-电子传递速率响
应曲线的影响　从图 4可以看出 ,在 1 000 lx下 0、2 d光强-
安徽农业科学 , Journal of Anhui Agri.Sci.2007 , 35(34):11006-11008　　　　　　　　　　　　　　　　　　责任编辑　理雪莲　责任校对　俞洁
电子传递速率响应曲线变化不大 , 在光强大于 800
μmol/(m2·s)时 ETR 值下降。这可能是由于槲蕨孢子叶在强
光下产生光抑制现象。在 4、6 d 后 ETR 值随光强一直呈上
升趋势。这可能是由于弱光 1 000 lx下光抑制被逐渐消除。
从图 5可以看出 ,在 2 000 lx下 ETR 值变化趋势与 1000 lx以
下一致 ,在 4、6 d 后 ETR 值随光强一直呈上升趋势 。但是 ,
从图 6可以看出 ,在强光 3 000 lx下 ,随着处理时间的增加 ,
在光强大于 800μmol(m2·s)时 ETR值一直处于下降的趋势 ,
未见升高。由此可见 ,在 3 000 lx下槲蕨孢子叶光抑制明显 ,
而在 1 000 和 2 000 lx下光抑制随着培养时间的增加逐渐
消除。
图 2　不同光照强度处理时间对 Fm的影响
图3　不同光照强度处理时间对 Fv/ Fm的影响
图4　1 000 lx下槲蕨孢子叶光强-电子传递速率响应曲线
2.3　不同光照强度对槲蕨孢子叶色素含量的影响　从表 1
可以看出 ,在 3 000 lx下叶绿素和类胡萝卜素含量下降。其
中 ,叶绿素 a分别比 1 000 和 2 000 lx下下降了 20.27%、
18.16%;叶绿素 b分别比 1 000和 2000 lx下下降了 15.36%、
15.40%;叶绿素 a +b 分别比 1 000和 2 000 lx 下下降了
18.18%、17.35%;类胡萝卜素含量分别比 1 000和 2 000 lx下
下降了 11.54%、11.17%。由此可见 ,强光影响了槲蕨孢子叶
色素的形成。这可能是由于槲蕨属耐荫植物 ,不适于生长在
强光下。
2.4　不同光照强度对槲蕨孢子叶抗性生理的影响　由表 2
可知 ,POD活性在 3 000 lx下明显升高 ,分别比1 000和 2 000
lx下上升了 37.64%、38.36%,而 1 000和 2 000 lx则相差不
大;CAT 的变化趋势与 POD相似 ,在 2 000 lx下最高 ,分别比
1 000和 2 000 lx下上升了 10.77%、14.36%。MDA和 SS 变化
趋势较一致 , 3 000 lx下含量最大 ,其次为 1 000 lx下 , 2 000 lx
最小 。
图 5　2 000 lx下槲蕨孢子叶光强-电子传递速率响应曲线
图 6　3 000 lx下槲蕨孢子叶光强-电子传递速率响应曲线
　　表1 不同光照强度对槲蕨孢子叶色素含量的影响 mg/ g FW
光照强度
lx
叶绿素 a 叶绿素 b 叶绿素 a+b 类胡萝卜素
1 000 1.293 6±0.175 8 0.528 7±0.081 3 1.814 3±0.169 9 0.548 1±0.058 2
2 000 1.271 1±0.121 3 0.528 9±0.046 8 1.800 1±0.167 7 0.546 3±0.021 2
3 000 1.075 6±0.116 1 0.458 3±0.034 4 1.533 9±0.150 4 0.491 4±0.039 1
　　表2　　不同光照强度对槲蕨孢子叶 POD、CAT、MDA和SS的影响
光照强度
lx
POD
ΔA470/(min·g)FW
CAT
U/mg FW
MDA
μmol/g FW
SS
mmol/g FW
1 000 0.318 2±0.057 1 14.258 7±1.774 4 0.097 3±0.014 6 0.222 7±0.011 8
2 000 0.314 5±0.044 8 13.684 1±3.244 8 0.077 6±0.020 6 0.202 0±0.042 5
3 000 0.510 3±0.007 9 15.980 0±3.469 7 0.102 2±0.020 8 0.262 2±0.045 8
3　讨论
(1)光照是影响植物生长的重要环境因子。叶绿素荧光
是光合作用的探针。通过对各种荧光参数的分析 ,可以得到
有关光能利用途径的信息 。研究已证明 ,植物通过叶绿素所
捕获的光能 ,如超过正常光合作用所需的能量 ,其过剩光能
会造成光合器官的伤害 ,发生光抑制及光氧化现象 ,从而明
1100735卷 34期　　　　　张晓燕等　不同光照强度对槲蕨叶绿素荧光参数·色素含量及抗性生理的影响
显降低叶片的光能转换效率 ,甚至降低光能捕获能力[ 14] 。
该研究表明 ,在强光 3 000 lx下 ,Fv/Fm 明显比 1 000和 2 000
lx低。 Fv/Fm 下降被认为是植物发生光抑制的首要条
件[ 15] 。光强-电子传递速率响应曲线也证明 ,在 3 000 lx下
槲蕨孢子叶光抑制明显。
(2)有不少研究表明 ,光照过强 ,温度过高 ,不利于叶绿
素 b的合成 ,且叶绿素 b易被分解破坏或降解[ 16-18] 。研究
表明 ,在 3 000 lx光照下 ,叶绿素 a 、b含量和类胡萝卜素含量
都有所下降 ,说明 3 000 lx光强使槲蕨色素遭到破坏。1 000
和 2 000 lx下色素含量相差不大。此外 ,植物在逆境胁迫下 ,
植物体内活性氧的产生与清除之间的平衡被破坏 ,活性氧量
大大增加 ,从而导致植物叶片膜的损伤 ,电解质外渗加剧 ,进
而引起其他生理生化的异常。刘鹏等研究表明 ,电导率和
MDA对光照强度的变化最为敏感 ,在强光下七子花MDA含
量明显上升[ 19] 。从该试验结果来看 ,槲蕨在 3 000 lx下MDA
和 SS比 1 000和 2 000 lx都有不同程度的升高。过氧化物酶
(POD)、过氧化氢酶(CAT)是植物体内酶促防御系统中重要
的保护酶。从试验结果来看 ,在 3 000 lx下这 2个酶活性都
比 1 000和 2 000 lx高。
(3)槲蕨属于耐荫性植物 ,较为适宜生长在光照强度为
1 000～ 2 000 lx的环境条件 ,强光 3 000 lx不利于其生长 ,所
以在槲蕨人工栽培过程中应考虑适宜的光照条件。
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(上接第 10952页)
　　表5　　　磷肥不同用量的实产结果及其差异显著性
尿素
kg/ hm2
过磷酸钙
kg/hm2
小区产量∥kg
Ⅰ Ⅱ Ⅲ 平均
产量
kg/hm2
375 2 250 　11.2 　11.0 　10.9 　11.03 5 515.5 aA
375 1 500 11.6 10.7 10.5 10.93 5 464.5 aAB
375 1 125 12.5 11.1 10.6 11.40 5 700.0 aA
375 750 11.4 11.4 10.6 11.13 5 565.0 aA
375 375 11.1 9.6 9.5 10.07 5 035.0 bB
0(圈肥) 0 3.9 3.4 2.8 3.37 1 685.0 cC
0(空白) 0 1.6 1.5 1.3 1.47 735.0 dD
　注:表中大写字母为 1%显著水平 ,小写字母为 5%显著水平 ,有相同
字母者表示差异不显著。下同。
钙 375 kg 、0(圈肥)、0(空白)的产量差异均在0.01水平显著 ,
但与施过磷酸钙 750、1 500、2 250 kg/hm2 的产量差异不显
著。由于圈肥质量低 ,有效小穗数 、小花数目少 ,比穗数相
当的中等地力麦田的穗粒数每穗少 3.2 个。因此 ,在该试
验条件下 ,施过磷酸钙以 1 125 ～ 1 500 kg/hm2 为宜。
2.2.2　氮肥不同用量试验结果。从表 6可以看出 ,高王村
施尿素 600 kg/hm2 的产量最高 ,达 7 685.0 kg/hm2(点片倒
伏),与施尿素 375、300、225 、150、75 、0 kg的产量差异均在
0.01水平显著 ,但与施尿素 525、450 kg的产量差异不显著 。
因此 ,在该试验条件下 ,以施尿素 450 kg/hm2为宜。
3　讨论
薄地有机质含量低 ,严重缺氮缺磷。但在增施有机肥
和氮磷化肥的条件下 ,仍能够创出高产。在小麦产量 750 ～
1 500kg/hm2的低产田 ,施优质圈肥 75 000 kg/hm2 、尿素 375
～ 450 kg/hm2 、标准过磷酸钙 1 125 ～ 1 500 kg/hm2 ,有机肥 、
磷肥全部基施 ,氮肥于播前 、越冬前 、起身期 、拔节期分别施
用总量的 20%、30%、20%～ 30%、30%～ 20%,以促蘖 、增
穗 、争粒 、保粒重 ,当年度产量可达 6 000 ～ 6 750 kg/hm2 ,甚
至更高 。
　　表 6　　　氮肥不同用量的实产结果及其差异显著性
尿素
kg/ hm2
小区产量∥kg
Ⅰ Ⅱ Ⅲ 平均
产量
kg/ hm2
　 600 　15.7 　15.5 　14.9 　15.37 7 685.0 aA
525 15.2 15.4 15.2 15.27 7 635.0 aA
450 14.6 14.8 14.9 14.77 7 385.0 aA
375 13.2 13.2 12.6 12.93 6 465.0 bB
300 12.4 12.1 12.8 12.43 6 215.0 bB
225 10.4 10.2 9.9 10.17 5 085.0 cC
150 9.3 9.0 10.1 9.47 4 735.0 dC
75 7.4 7.9 7.2 7.50 3 750.0 eD
0(圈肥) 5.8 6.2 6.6 6.20 3 100.0 fE
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11008 　　　　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2007年