全 文 ：1995—05—22收稿。
吕洪飞讲师(浙江师范大学　浙江金华　321004) ;余象煜,李平(杭州大学) ;何福基(浙江林学院)。
* 本文为浙江省 1990～1993年自然科学基金资助项目“杉木种子败育及杉木雄性不育机理研究”的部分内容。
杉木雄性不育株与可育株叶绿素含量
和硝酸还原酶活力的比较*
吕洪飞　余象煜　李　平　何福基
　　关键词　杉木、雄性不育株、叶绿素含量、硝酸还原酶活力、发育时期
　　硝酸还原酶( NR)活力被认为是判断杉木( Cunninghamia lanceolata ( Lamb. ) Hook. )生
长速率的生化指标 [ 1, 2] ,在氮素代谢中处于关键地位[ 3, 4]。有研究表明, NR 活力与作物耐氮肥
能力呈负相关 [ 4, 5] , 而与杉木生长速率呈正相关[ 1, 3]。但 NR活力在植物雄性不育系中的研究尚
未见报道。在同一物种中,叶绿素含量的高低可作为判断植物生长快慢的生化指标。本文对杉
木雄性不育系与可育系的叶绿素含量及其不同发育时期 NR活力的变化进行了比较研究, 旨
在进一步了解杉木雄性不育机理,为利用杉木雄性不育株育种及营林提供理论依据。
1　材料和方法
1. 1　材料
供试材料采自浙江省临安县横畈林场, 16年生实生株(仅一株不育株)生于路边, 9年生和
4年生嫁接株分别生于第一代和第二代种子园。每个株龄各取 3株南向同一高度的侧枝各 3
条(即重复 3次)。其中山麓的肥力最好,路边和斜坡的较好, 山脊的最差。
1. 2　方法
1. 2. 1　硝酸还原酶活力的测定　按体内法 [ 6]进行, 测定时间为: 3月 3日, 为不育株的小孢子
母细胞时期, 可育株的四分体时期(由于不同月份的 NR活力的变化幅度较不同小孢子发生发
育时期的变化幅度大, 所以用同一天采集的枝条进行比较) ; 4月 10日, 为不育株的小孢子囊
败育期,可育株已散粉; 6月 10日,为营养生长期。取发育良好的当年生带雄球花序的 15 cm
长侧枝,经暗诱导和光诱导等一系列处理后,称 1 g 成龄叶剪成 0. 5 cm 长小段,加入 10 mL 磷
酸缓冲液,再经处理后,将处理液分别以岛津UV-265型紫外分光光度计测 520 nm 处光密度,
经对照修正后,从标准曲线上查得NO-2 含量[ 6] , NR活力以
mol NO -2 / h·gFw 表示。
1. 2. 2　叶绿素含量的测定 [ 7]　采用水研磨——丙酮浸提法。于 1991年 4月 10日,分别称成
龄叶 0. 5 g ,经一系列处理后,处理液分别于波长 663 nm 及 645 nm 处测定光密度, 并用经验
公式计算其叶绿素含量。
2　结果与讨论
2. 1　叶绿素含量
　　从表 1、2可见,在肥力条件较好的山麓,无论是叶绿素 a,叶绿素 b 还是总量, 不育株的含
林业科学研究　1996, 9( 4) : 439～442
Forest Research 　　 　　
量都显著高于可育株的,这与笔者观察到的不育株叶色较可育株深绿正好吻合 [ 8] , 这一结论与
黄寿松等 [ 9]在小麦中观察到的一致; 而肥力条件差的山脊, 不育株的叶绿素 a、b和总量均较
低,与 Banga S S等 [ 10]在芥菜( Brassica j uncea ( L . ) Co ss. )中观察到的相同。
表 1　不同立地条件杉木雄性不育株与可育株的叶绿素含量比较 (单位: mg /gFw )
叶绿素组分
山　　麓 山　脊 路　边
4年生嫁接株 4年生嫁接株 9年生嫁接株 9年生嫁接株 9年生嫁接株 16年生实生株
S F2 S F3 S F1 S Fs S F3 S F1
a 1. 321 0. 722 0. 937 0. 525 1. 424 0. 779 1. 252 1. 039 0. 618 1. 016 1. 003 1. 132
b 0. 440 0. 214 0. 312 0. 157 0. 507 0. 234 0. 459 0. 309 0. 210 0. 326 0. 325 0. 404
a/ b 3. 00 3. 37 3. 00 3. 34 2. 81 3. 33 2. 73 3. 36 2. 94 3. 12 3. 09 2. 80
总量 1. 760 0. 936 1. 249 0. 682 1. 931 1. 013 1. 711 1. 348 0. 828 1. 342 1. 328 1. 536
a占总量的% 75. 01 77. 14 75. 02 76. 98 73. 74 76. 90 73. 17 77. 08 74. 64 75. 71 75. 52 73. 70
　　注: S为不育株, Fs为不育株砧木可育的萌发枝, F1、F2、F3 均为可育株。
表 2　山麓可育株与不育株叶绿素含量方差分析
项　目 叶绿素 a 平均值 叶绿素 b平均值 总　量
不育株 1. 227 3 0. 419 7 1. 647 0
可育株 0. 675 3 0. 201 7 0. 877 0
F值 10. 91 12. 49 11. 43
0. 05> P > 0. 01 0. 05> P > 0. 01 0. 05> P > 0. 01
　　注:统计时表 1的Fs 组除外。
在肥力较高的立地条件下, 不育株的叶绿素含量较高, 说明其光合作用能力较强,合成光
合产物较多, 生长较快,被认为是不育株营养生长期延长和雄球花推迟发育的原因之一 [ 8]。不
育株的叶绿素 a 占总量的百分比较可育株低,说明育性与叶绿素组分相关。叶绿素 a与叶绿素
b的比值和总量的变化受土壤肥力条件和光照条件的影响。不育株叶绿素含量的减少顺序依
次为山麓、路边、斜坡(山麓第二组)和山脊。叶绿素 a/ b值较小被认为是较耐阴的标志 [ 11] , 在
山麓和山脊立地上,不育株的 a/ b值较小,说明不育株较可育株耐阴, 而路边的光照较林中充
足,不育株耐阴性有微弱下降。所以不育株较适宜于土壤肥沃的立地,且较耐阴,可适当增加造
林密度。
光照条件对可育株的叶绿素含量较土壤肥力影响大,路边及山脊光照充足,能较大幅度地
增加可育株的叶绿素含量。
2. 2　不同发育时期的硝酸还原酶活力
　　从表 3可知,小孢子母细胞时期的不育株 NR 活力与可育株 NR 活力的比值较小孢子囊
败育期的小。笔者推测不育株小孢子囊败育会引起氨基酸在其小孢子囊和枝叶中的积累增多,
导致其 NR活力的减弱,并受不育株的输导组织异常 [ 8]的影响。在营养生长期,合成的氨基酸
可能多为枝叶和正常发育的雌球果所利用,抑制 NR活力的因子消除, NR 活力则恢复本应有
的水平,所以不育株与可育株的 NR活力的比率增大为 138. 1%。方差分析结果表明: 在不育
株的小孢子母细胞时期和小孢子囊败育期,不育株 NR 活力显著低于可育株的; 在营养生长
期,不育株的 NR活力则极显著高于可育株, 这说明杉木雄性不育株能较快地利用硝酸盐, 与
其生长较快相一致,在单位时间内能合成较多的氨基酸和蛋白质, 并可能与营养生长期延长和
440 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　9 卷
表 3　杉木雄性不育株与可育株不同发育时期的 NR活力比较和方差分析
[单位:
mol NO-2 / ( h·g Fw ) ]
测定日期
(年—月—日)
山　　麓 山　　脊 路　　边
4年生嫁接株 9年生嫁接株 9年生嫁接株 16年生实生株
S F3 S F1 S Fs S F3 S F1
1991- 03- 03 0. 024 0. 030 0. 021 0. 025 0. 024 0. 026 0. 022 0. 028 0. 020 0. 022
1991- 04- 10 0. 065 0. 088 0. 038
0. 067 0. 051 0. 089 0. 077
0. 074 0. 052 0. 062
1991- 06- 10 0. 265 0. 189 0. 205 0. 152 0. 231 0. 168 0. 254 0. 196 0. 216 0. 143
测定日期
(年—月—日) NR s NRF NRs / NRF F 值 P
1991- 03- 03 0. 022 2 0. 026 2 84. 7% 6. 57 0. 05> P> 0. 01
1991- 04- 10 0. 051 5 0. 076 5 67. 3% 7. 86 0. 05> P> 0. 01
1991- 06- 10 0. 234 2 0. 169 6 138. 1% 18. 02 P < 0. 01
　　注:
山脊不育株的小孢子囊已完全败育,其 NR 活力已趋正常,故在方差分析中删除;
0. 038偏低的原因是所测不育
株枝条为曲枝,其输导能力较直枝差,使进入叶片的 NO-3 量减少,引起 NR活力下降;不育株有 1/ 4～1/ 5的小枝为曲枝,所
以方差分析也列入。
叶绿素含量较高有关。笔者认为不育株NR 活力的这些变化是受核不育基因调控的结果。有关
杉木不育株各种氨基酸含量的变化和氮素代谢的详细过程及与光合作用的关系有待于进一步
的深入研究。
据对水稻、小麦、玉米、小黑麦、油菜、烟草和杉木等的研究: NR活力与植物耐氮肥性呈负
相关[ 4]。在四月中旬前,杉木不育株 NR活力较弱,植株对氮肥较不敏感, 施肥可适当增加; 而
此后,其 NR 活力较强, 则较不耐氮肥。
参　考　文　献
　　1　周国璋,费学谦,苏梦云.不同生长速率的杉木硝酸还原酶活力比较.林业科技通讯, 1985, ( 2) : 6～8.
　　2　周国璋,苏梦云.杉木硝酸还原酶的初步研究.林业科学, 1988, 24( 2) : 156～161.
　　3　周国璋,林振武,苏梦云.林木硝酸还原酶体外测定方法的研究.亚热带林业科技, 1987, 15( 2) : 99～105.
　　4　汤玉玮,林振武,陈敬祥. 硝酸还原酶活力与作物耐肥性的相关性及其在生化育种上应用的探讨.中国农业科学,
1985, (6) : 39～45.
　　5　李豪吉,林振武,汤玉玮.不同类型水稻幼苗的硝酸还原酶活力.实验生物学报, 1983, 14( 4) : 407～409.
　　6　苏梦云,周国璋.树木组织中硝酸还原酶测定方法.林业科技通讯, 1986, ( 7) : 25～27.
　　7　张志良主编.植物生理学实验指导(第二版) .上海:上海植物生理研究所, 88～91.
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11　曲仲湘主编.植物生态学(第一版) .北京:人民教育出版社, 1980: 26～27.
4414 期　　　　吕洪飞等: 杉木雄性不育株与可育株叶绿素含量和硝酸还原酶活力的比较
Comparative Study on Chlorophyll Content and Nitrate
Reductase Activity between Male Sterile and Fertile
Plants in Cunninghamia lanceolata
L u H ongf ei 　 Yu X iangyu 　 Li P ing 　H e Fuj i
　　Abstract　This paper deals w ith the study on the chlorophyll content ( Ch-C) and nit rate
reductase ( NR) act ivity in dif ferent developmental stages by comparing male sterile plant
( M SP) with male fert ile plant ( M FP) of Cunninghamia lanceolate ( Lamb. ) Hook. T he Ch-C
of M SP is significant ly higher than that of M FP on fert ile soil; o therw ise, it′s low er than
that of M FP. T he Ch-C o f M SP declined w ith the decrease of soil fert il ity . Within the forest ,
the rat io of chlo rophy ll a and b of M SP is smaller than that of MFP. It show s that M SP is
mor e tolerant than M FP . M SP is suitable to g row on more fert ile soil. Before the second ten
day s o f Apr il , the NR act iv ity of MSP is obviously w eaker than that of M FP, show ing that it
has higher level of nitr ogen fert ilizer-resistance. M ore fert ilizat ion may incr ease its Ch-C, and
pr omote it s grow th. In nutrit ive grow th stage, the NR activity o f M SP is significant ly higher
than that of MFP, show ing that M SP has higher ability of nit rate assim ilat ion and gr ow s
fast .
　　Key words　Cunninghamia lanceolata, male sterile plant , chlo rophy ll content , nit rate
reductase act iv ity , developmental stag es
　　Lu Hongfei, Lecturer ( Department of Biology, Zhejiang Normal Un iversity　Jinhu a, Zhejiang　321004) ; Yu Xiangyu,
Li Ping( Departm ent of Biology, Hangzhou University) ; He Fuji (Zhejiang Forest College) .
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