全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2004 , 31 (6) : 727～731
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2003 - 12 - 27 ; 修回日期 : 2004 - 05 - 24
基金项目 : 河北省科技攻关项目 (0222D210D) ; 河北农业大学博士基金项目
土壤含水量对阿月浑子叶片净光合速率及叶绿素荧
光参数的影响
路丙社1 　白志英1 　孙浩元2 　李会平3 　刘忠华4 　董　源4
(1 河北农业大学园林与旅游学院 , 保定 071000 ; 2 北京市农林科学院林业果树研究所 , 北京 100093 ; 3 河北农业大学
林学院 , 保定 071000 ; 4 北京林业大学生物学院 , 北京 100083)
摘　要 : 研究了土壤相对含水量对阿月浑子叶片叶绿素含量、净光合速率 ( Pn) 和荧光参数的影响。
结果表明 : 干旱胁迫降低了阿月浑子叶片 Chl1a、Chl1b 含量和 Pn , 增加了类胡萝卜素含量 ; 20 %供水处理
降低了阿月浑子叶片的 PSⅡ活性 , 原初光能转化效率 ( Fv/ Fm) , 光化学猝灭系数 (qP) , 非光化学猝灭系
数 (qN) 和 PSⅡ电子传递量子产量 (ΦPSⅡ) 。轻度干旱胁迫下 , 气孔限制是 Pn 降低的主要原因 ; 严重干旱
胁迫下 , 非气孔限制是 Pn 降低的主要原因。干旱胁迫下阿月浑子叶片 Pn 的下降是水分胁迫和强光胁迫双
重作用的结果 , PSⅡ电子传递量子产量 (ΦPSⅡ) 降低是阿月浑子叶片 Pn 下降的内在原因。
关键词 : 阿月浑子 ; 土壤相对含水量 ; 叶绿素荧光 ; 光合作用
中图分类号 : S 664 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 05132353X (2004) 0620727205
Effects of Soil Water Content Level on Net Photosynthetic Rate and Chlorophyll
Fluorescence Parameters in Pistachio Leaves
Lu Bingshe1 , Bai Zhiying1 , Sun Haoyuan2 , Li Huiping3 , Liu Zhonghua4 , and Dong Yuan4
(1 College of Landscape Architecture and Tourism , Hebei Agricultural University , Baoding 071000 , China ; 2 Institute of Forestry and
Pomology , Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences , Beijing 100093 , China ; 3 Forest College , Hebei Agricultural Univer2
sity , Baoding 071000 , China ; 4 Biological College , Beijing Forestry University , Beijing 100083 , China)
Abstract : Effects of relative soil water content on the changes of chlorophyll content , photosynthesis and the
parameters of chlorophyll fluorescence in pistachio ( Pistacia vera L. ) leaves were investigated. The results were as
follows : the content of Chl1a and Chl1b and the net photosynthetic rate in pistachio leaves were decreased while the
content of carotenoid were enhanced by drought stress. The activity of PS Ⅱand the parameter of chlorophyll fluo2
rescence in pistachio leaves such as conversion efficiency of primary light energy ( Fv/ Fm) of PS Ⅱ, the photo2
chemical quenching coefficient (qP) , the Non2photochemical quenching coefficient (qN) and the quantum yield of
PS Ⅱelectron transport (ΦPSⅡ) were decreased respectively when the relative soil water content is 20 %. The rea2
sons of Pn decreased were stomatal and nonstomatal limitation respectively in light and severe drought stress condi2
tion. Under drought stress , It is a primary reason of net photosynthetic rate decreasing in pistachio leaves that the
the quantum yield of PS Ⅱelectron transport (ΦPSⅡ) were reduced by soil drought and high irradiance.
Key words : Pistachio ; Relative soil water content ; Chlorophyll fluorescence ; Photosynthesis
阿月浑子 ( Pistacia vera L. ) 是世界重要果树 , 有较强的抗旱性 , 我国部分省地开始引种栽培 ,
但有关其抗旱性和栽培生理的研究较少。作者以阿月浑子为试材 , 研究土壤含水量状况对其叶绿素含
量和净光合速率的影响 , 并通过叶绿素荧光参数的测定 , 分析干旱胁迫下苗木叶片净光合速率变化的
内在原因 , 以期为探讨阿月浑子抗旱性机制提供理论依据 , 为其引种栽培提供有益参考。
1 　材料与方法
试验以 2 年生阿月浑子盆栽实生苗为试材 , 于 2002～2003 年在河北农业大学林学院苗圃进行。
盆高 45 cm , 直径 25 cm (盆底有孔以便于排水) 。栽培基质为壤土∶河沙∶农家肥 = 5∶4∶1。4 月中旬将盆栽
苗置于田间 , 将盆下部 2/ 3 埋入土中 , 每盆留 1 株苗在充足供水条件下培养。5 月上旬苗高 25 cm 时
进行干旱处理。人工设置 4 个水分处理 , 即土壤相对含水量分别为田间持水量的 80 %、60 %、40 %和
20 % , 每处理 5 盆。每天下午 6∶30 称取盆重 , 补充当天失去的水分 , 使各处理保持设定的相对含水
量 , 连续控水 30 d 后进行指标测定。
选择各处理苗木新梢第 4 或第 5 枚复叶的顶端小叶 , 用 CI2301 CO2 气体分析仪 (美国 CID 公司)
测定净光合速率 (Pn) 的日变化。开放气路 , 为消除大气 CO2 浓度变化的影响 , 提前用密闭的大塑料
袋收集足够的试验用空气 (含 CO2 01035 %～01036 %) , 并以此为气源进行测定 , 每处理重复测定 5 个
叶片。按文献 〔1〕的方法进行叶绿素含量的测定 : 重复测定 4～5 次。选择新梢第 4 或第 5 枚复叶的
顶端小叶 , 经暗适应 15～30 min 后用 OS52FL 型调制式叶绿素荧光仪 (美国 OPTI2Sciences) 分别测定
初始荧光 (Fo) 、最大荧光 (Fm) 、可变荧光 (Fv) 、PS Ⅱ光化学效率 (Fv/ Fm) 的日变化 ; 上午 10 时
叶片经暗适应后 , 分别测定各处理苗木叶片的荧光光化学猝灭 (qN) 、非光化学猝灭 (qP) 以及 PS Ⅱ
电子传递量子产量 (ΦPSⅡ) , 其脉冲光强为 4000μmol·m - 2·s - 1 , 闪光时间为 018 s , 闪光
间隔为 10 s。
2 　结果与分析
211 　干旱胁迫对阿月浑子叶片叶绿素含量及光合
生理指标的影响
21111 　色素含量 　由图 1 可以看出 , 土壤相对含
水量为 80 %和 60 %时 , 叶片 Chl1a、Chl1b 和类胡
萝卜素 (Car. ) 含量均保持较高的水平 ; 土壤相
对含水量为 40 %和 20 %时 , Chl1a 和 Chl1b 的含量
均明显下降 , 但 Car1 含量却升高。尤其土壤相对
含水量为 20 %时 , Chl1a 含量分别为 60 %和 40 %
处理的 7614 %和 8912 % ; Chl1b 含量分别为其的
4511 %和 7115 % ; 而 Car1 含量却分别为其的 1161
倍和 1132 倍 , 说明干旱处理降低了阿月浑子叶片
Chl1a 和 Chl1b 含量 , 却提高了 Car. 含量。
图 1 　土壤相对含水量对色素含量的影响
Fig. 1 　The effect of relative soil water content on
pigment content in pistachio leaves
图 2 　土壤相对含水量对阿月浑子净光合速率、气孔导度和
胞间 CO2 浓度的影响
80 %、60 %、40 %和 20 %分别为土壤相对含水量 , 下同。
Fig. 2 　The effect of relative soil water content on net phtosythetic
rate ( Pn) , stomatal conductance ( Gs) and internal CO2
concentration ( Ci) in pistachio leaves
80 % , 60 % , 40 % and 20 % indicates the relative soil water content
respectively , the same as below.
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21112 　净光合速率 (Pn) 、胞间 CO2浓度 (Ci) 和气孔导度 ( Gs) 　图 2 , A 表明 , 土壤相对含水量在
80 %～40 %的范围内 , 各处理叶片 Pn 均保持较高水平 , 且日变化基本呈双峰曲线 , 但 20 %供水处理
苗木叶片的 Pn 明显下降且日变化呈单峰曲线。80 %和 60 %供水处理苗木 , 上午 8 时的 Pn 均达到最
大 , 10～14 时基本保持不变 , 14 时后迅速下降。40 %供水处理 , Pn 高峰出现在 10 时 , 以后逐渐下
降 , 14 时以后迅速下降。20 %供水处理苗木 Pn 在各个时期均明显低于其他处理 , 其峰值出现在 8 时 ,
为 CO2 1417μmol·m - 2·s - 1 , 比 80 %供水处理降低了 42 %。
由图 2 , B 可以看出 , Ci 日变化与 Pn 日变化基本相反。80 %～40 %供水处理苗木叶片的 Ci 清晨 6
时最高 , 除 12 时略有升高外 , 8～16 时均处于较低状态 , 18 时又明显回升。20 %处理的 Ci 明显高于
其他处理 , 且在 8 时后一直处于较高水平。不同供水处理条件下 , Ci 与 Pn 日变化的相反趋势 , 表明
干旱胁迫降低了叶片对 CO2的利用效率 , 可能与光合作用酶系统的活性受阻有关。
Gs 日变化与 Pn 和蒸腾速率的日变化基本一致 (图 3 , C) 。6 时各处理叶片气孔导度逐渐增大 ;
10 时除 20 %处理外均达最大值 ; 10～16 时均保持较大状态 , 18 时降至最低。20 %处理叶片的 Gs 在 8
时达最大 , 之后持续下降 , 说明干旱胁迫严重影响了叶片的气孔导度。同时 , 干旱胁迫下苗木叶片
Gs 下降与 Ci 升高趋势的一致 , 说明干旱条件下气孔在控制 CO2出入叶片方面发挥着重要作用 , 气孔
限制是干旱胁迫下 Pn 下降的重要原因之一。
212 　干旱胁迫对阿月浑子 Chl1a 荧光参数的影响
21211 　Fo 和 Fv/ Fm 　图 3 , A 的结果表明 : 80 %和 60 %供水处理的 Fo 基本不变 ; 20 %处理条件下 Fo
明显下降 , 且日变化呈上升趋势 , 大幅度上升时刻出现在 10 时。80 %～40 %供水处理苗木 Fv/ Fm 呈
先降后升的趋势 , 下降幅度较小 , 14 时处于最低值。而 20 %处理 Fv/ Fm 呈明显下降趋势 , 且下降幅
度很大 , 10 时 20 %供水处理 Fv/ Fm 值仅为 80 %供水处理的 4516 % , 且以后没有回升的趋势 (图 3 ,
B) 。Fv/ Fm 是 PS Ⅱ原初光能转化效率的度量指标〔2〕, 同时也是光合作用光抑制的度量指标 , 上述结
果表明干旱胁迫降低了光合作用中心 PS Ⅱ原初光能转化效率 , 且随着干旱胁迫加剧 (20 %供水处
理) , PS Ⅱ原初光能转化效率下降的时刻明显提前。这不仅与土壤干旱胁迫状态有关 , 而且还与随着
光照强度增加引发的光合作用“光抑制”加剧有关。
21212 　光化学猝灭系数 (qP) 和 PS Ⅱ电子传递量子产量 (ΦPSⅡ) 　光化学猝灭系数 (qP) 是对 QA
氧化态的一种度量 , 表示 PS Ⅱ反应中心开放部分的比例〔3〕。图 4 , B 的结果表明 , 随着土壤相对含水
量的降低 qP 下降 , 尤其 20 %供水处理 qP 的显著下降 , 其 qP 稳定值仅为 80 %供水的 6818 % , 说明干
927　6 期 路丙社等 : 土壤含水量对阿月浑子叶片净光合速率及叶绿素荧光参数的影响 　
旱胁迫降低了 PS Ⅱ反应中心氧化态 QA 的比例和 PS Ⅱ反应中心开放部分的比例 , 增加了 PS Ⅱ反应中
心关闭部分的比例。进一步对 PS Ⅱ电子传递量子产量 (ΦPSⅡ) 的测定 (图 4 , A) 表明 , 80 %～60 %
供水处理叶片的稳态ΦPSⅡ基本不变 , 40 %供水的呈小幅度下降 , 而 20 %供水的明显下降 , 说明严重
干旱胁迫大大限制了 PS Ⅱ反应中心的电子传递 , 降低了 PS Ⅱ电子传递量子产量。
21213 　荧光非光化学猝灭系数 (qN) 　由图 5 可
以看出 , 80 %～40 %供水处理叶片 qN 基本保持恒
定 , 而 20 %供水处理明显下降 , 其稳定值仅为
80 %供水处理的 4615 %。非光化学猝灭系数 qN
反映了 PS Ⅱ反应中心非辐射能量耗散能力 , 是光
合膜能量化的度量 , 其值降低说明光合膜的能量
化作用受到了损伤〔4〕。
3 　结论与讨论
图 5 　土壤相对含水量对阿月浑子叶片 qN的影响
Fig. 5 　The effect of relative soil water content on qN
in pistachio leaves
　　本试验结果表明 , 干旱胁迫降低了阿月浑子叶片 Chl1a、Chl1b 的含量和 Pn , 同时随着土壤相对
含水量的降低 , 类胡萝卜素含量却升高。β- 胡萝卜素能够猝灭三线态的叶绿素 , 并能清除干旱和高
光胁迫下形成的对光合膜有潜在破坏作用的氧自由基 , 进而避免干旱和高光强对光合作用 PS Ⅱ反应
中心的破坏〔5〕。因此 , 干旱胁迫下阿月浑子类胡萝卜素含量提高有利于增加天线色素的热耗散 , 进而
可避免 PS Ⅱ反应中心的破坏 , 可能是阿月浑子抗旱的一种内在机制 , 有待于进一步研究。
研究表明 , 干旱胁迫下 Pn 的下降是气孔限制和非气孔限制的双重结果 , 轻度胁迫下以气孔限制
为主 , 严重胁迫下以非气孔限制为主〔6〕。本试验中随着土壤相对含水量的下降 , 苗木 Pn 与 Gs 的同步
下降 (图 2 , A 和图 2 , C) , 说明气孔限制是 Pn 下降的主要原因之一 ; 尤其 20 %处理苗木叶片 Pn 随
胞间 CO2浓度的升高而下降 (图 2 , A 和图 2 , B) , 说明非气孔限制已成为 Pn 下降的主要原因 , 进而
说明苗木在此时已受到了严重干旱胁迫。在叶绿素荧光参数中 , Fo 是基础荧光 , 非胁迫状态下其值
大小与叶绿素含量相关 ; Fv/ Fm 是 PS Ⅱ光化学效率的指标 , 非胁迫条件下叶片此种指标变化极小 ,
接近 018〔7〕。本试验对 Fo 和 Fv/ Fm 测定结果表明 , 在 80 %～40 %范围内 Fo 随叶片叶绿素含量的降低
而下降 (图 1 和图 3 , A) , 而 Fv/ Fm 变化幅度很小 (图 3 , B) , 说明阿月浑子苗木基本处于非干旱胁
迫状态 ; 但土壤相对含水量为 20 %时 Pn 和 Fv/ Fm 均显著下降 , 说明此时苗木叶片 PS Ⅱ光化学效率的
降低已严重限制了苗木光合作用的正常进行。光化学猝灭系数 (qP) 是对 QA氧化态和 PS Ⅱ反应中心
开放部分比例的度量 ; qN 反映了光合膜的能量化作用〔7〕。严重干旱胁迫下 qN (图 5) 和 qP (图 4 ,
B) 下降说明干旱降低了光合膜的能量化作用 , 降低了 PS Ⅱ反应中心开放部分的比例并相应提高了关
闭部分的 PS Ⅱ反应中心比例 , 而这些关闭部分的 PS Ⅱ反应中心是不能进行稳定电荷分离 , 不参与光
合电子线性传递 , 这必将降低 Q -A 重新氧化成 QA的数量 , 抑制 PS Ⅱ氧化侧向 PS Ⅱ反应中心的电子流
动 , 进而导致 PS Ⅱ电子传递量子产量ΦPSⅡ的降低 (图 4 , A) 。基于此 , 我们认为 , PS Ⅱ反应中心开
放部分的比例降低 (亦即光化学效率) 和光合膜的能量化作用损伤导致的 PS Ⅱ电子传递量子产量
ΦPSⅡ下降是干旱胁迫下阿月浑子叶片 Pn 降低的内在原因之一。
以往的研究亦表明 , Fv/ Fm 降低也是光合作用光抑制的重要特征〔8〕。我们前期的研究表明 , 即使
在正常供水条件下 , 中午强光照射也会导致阿月浑子光合作用光抑制的发生〔9 ,10〕。本试验中 , 60 %和
40 %供水处理苗木叶片在 14 时 Fv/ Fm 的下降说明存在光合作用的光抑制 , 尤其 20 %供水处理苗木叶
片在 10 时 Fv/ Fm 就呈现大幅度下降 , 说明严重干旱胁迫加剧了阿月浑子叶片光合作用光抑制的程度 ,
干旱胁迫下阿月浑子叶片净光合速率的下降是水分胁迫和高光强胁迫双重作用的结果。
参考文献 :
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037 园 　　艺 　　学 　　报 31 卷
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图1　随机引物OPK220在大白菜甲型“两用系”AB712上的单株分析
M: MarkerλDNA/ HindⅢ+ EcoRⅠ; A: AB712的不育株;
B : AB712的可育株。
Fig. 1　RAPD analysis with OPK220 among individuals of dominant
genic male sterile type Ⅰ“AB lines”AB712 of Chinese cabbage
M: λDNA digested with Hind Ⅲand EcoR Ⅰ; A : Male sterile
line of AB712 ; B : Fertile line of AB712.
10 　路丙社 , 白志英 , 梁海永 , 等. 阿月浑子叶片光合作用的光抑制研究. 园艺学报 , 2002 , 29 (4) : 313～316
收稿日期 : 2004 - 09 - 03 ; 修回日期 : 2004 - 12 - 08
大白菜核基因显性雄性不育性育性恢复基因的 RAPD 标记
沈向群 　杨文骏 　 (沈阳农业大学园艺学院 , 沈阳 110161)
RAPD Marker Linked to the Fertile Restoring Gene for the Dominant Genic
Nale Sterile Lines in Chinese Cabbage
Shen Xiangqun and Yang Wenjun ( College of Horticulture , Shenyang Agricultural University , Shenyang 110161 , China)
关键词 : 大白菜 ; 不育 ; RAPD
中图分类号 : S 63411 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 05132353X (2004) 0620731201
利用 RAPD 标记研究核不育性已有王京兆等 (1995) 、张忠廷等 (1994) 分别在水稻光敏和温敏核不育上 , 涂金星
等 (1997) 、王晓武等 (1998、1999) 分别在两对隐性核不育甘蓝型油菜和一对显性核不育甘蓝上的报道 , 而关于大白
菜雄性不育的分子标记研究报道较少。
大白菜核基因雄性不育目前已发现显性不育基因和隐性不育基因 , 前者是受一对纯合显性核不育基因 (MSMS)
控制 , 该不育系经济性状优良 , 配合力高 , 育性稳定 , 无不良胞质效应等 , 已用于大面积制种。本研究以稳定遗传的
大白菜核基因显性雄性不育甲型“两用系”AB712 的不育株 (基因型为 MSMS) 和可育株 (基因型为 MSfMS) 为试材 ,
筛选与大白菜育性基因紧密连锁的分子标记 , 从而为雄性不育分子机理研究及杂种优势利用提供依据。
随机选取稳定遗传的雄性不育甲型“两用系”50 株 , 完成育性鉴定后 , 将其分为可育和不育两组 , 每组随机取
10 个单株的幼嫩叶片等量混合 , 采用 SDS法提取总 DNA。在美国 PE 2400 PCR 仪上扩增 , 随机引物共 5 组 (OPA OPF
OPC OPH OPK) 100 个引物 (Operon Technologies) , 反应程序 : 向 015 mL 离心管中加入除 Taq DNA 聚合酶外全部反应体
系成分 , 混匀后于 100 ℃预变性 10 min ; 降至室温后加入 Taq
DNA 聚合酶 (大连渤嘉生物制品公司) 混匀 ; 94 ℃变性 1
min , 36 ℃复性 1 min 40 s , 72 ℃延伸 2 min 40 s , 循环 45 次 ;
72 ℃延伸 10 min。扩增产物在含有 015μL/ mL 溴化乙锭的 114 %
琼脂糖凝胶中电泳 , 紫外灯下观察并照相。
试验结果表明 : 试验的 100 个随机引物中多数能从
AB712 上扩增出谱带 , 不同随机引物扩增的谱带分子量大小
在 012～21818 kb 之间。只有 OPK220 (5pi2GTGTCGCGAG23pi) 引
物在可育组与不育组之间检出约 800 bp 的 RAPD 标记 , 特异
带出现在 AB712 的可育株上。从可育组和不育组各随机抽取
4 个进行单株分析 , 结果可育株上均扩增出该特异带 , 重复
性好 , 不育株上均无该特异带。上述结果表明该 RAPD 标记
与大白菜控制核基因显性雄性不育的复等位基因位点连锁 ,
既与恢复基因 (MSf ) 相引相连锁 (linked in coupling) , 与不
育基因 (MS) 相斥相连锁 (linked in repulsion) 。
137　6 期 路丙社等 : 土壤含水量对阿月浑子叶片净光合速率及叶绿素荧光参数的影响