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三种决明属植物叶绿素荧光特性的比较研究



全 文 :北方园艺2016(15):155~157 ·中草药·
第一作者简介:姚春娟(1990-),女,陕西宝鸡人,硕士研究生,研究
方向为森林培育。E-mail:1105876426@qq.com.
责任作者:郭圣茂(1970-),男,江西宁都人,博士,副教授,研究方
向林业生态工程。E-mail:shmguo@163.com.
基金项目:中央财政林业科技推广示范资助项目(JXTG[2013]11
号);江西省科技支撑计划资助项目(20133BBF60012);江西省教
育厅科技资助项目(GJJ13279)。
收稿日期:2016-02-14
DOI:10.11937/bfyy.201615037
三种决明属植物叶绿素荧光特性的比较研究
姚 春 娟,郭 圣 茂,赖 晓 莲,李 兆 双
(江西农业大学 园林与艺术学院,江西 南昌330045)
  摘 要:以3种决明属植物草决明、望江南和伞房决明为试材,研究不同时刻3种植物叶绿素
荧光特性。结果表明:在3种决明属植物中,草决明的Fo、Fm、Fv/Fm均最大,但ETR值最小。
时刻对3种决明属植物的Fo和Fv/Fm都有极显著性差异,对ETR有显著性差异;物种对Fm
和ETR有显著性差异;时刻和物种之间的交互作用对Fo、ETR有显著性差异。随着光照强度的
增强,3种植物表现出明显的光抑制现象,其中,伞房决明>草决明>望江南。
关键词:决明属;叶绿素荧光;比较
中图分类号:S 567.23+9 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2016)15-0155-03
  叶绿素荧光分析探测技术的兴起推动了非破坏性
植物光合机理和植物叶绿素荧光研究的发展。叶绿素
荧光作为内在的探针,其参数的变化在一定程度上反映
环境因子的变化对植物光合生理的影响,同时通过参数
的测定,也能获得植物叶片叶绿素的光抑制和光保护机
理的很多质与量的信息[1-3]。决明属 (Cassia L.)属云
实科草本、灌木或乔木,约600种,分布于热带和亚热
带、温带地区,我国有20余种,广布于南北各省区。决明
属多种植物在我国传统中医药中的应用十分广泛,如草
决明(Cassia obtusifolia)具有清肝明目、润肠通便、保健
减肥等功效[4];望江南(Cassia occidentalis)具有肃肺清
肝、利尿通便、解毒消肿等功效[5];伞房决明(Cassia
corymbosa)因花色艳丽、耐旱耐瘠、防虫固氮等优点成为
园林新宠。总之,该属植物除具有药理作用外,还可作
为绿肥植物、覆盖植物和庭园观赏植物,部分可作为木
材使用。现对决明属植物草决明、望江南和伞房决明的
叶绿素荧光特性进行比较,研究该属植物的叶绿素荧光
特性,以期为该属植物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
供试材料为自然生长、无遮阴处理、健康状况良好
的1年生草决明、望江南和伞房决明。选取受光相同、
叶位和叶龄相对一致的成熟功能叶片作为测量对象。
1.2 试验方法
试验在江西农业大学中药园内进行。采用德国
WALZ公司生产的便携式调制荧光仪PAM-2500,于
2015年8月中旬,选一晴天,现场随机测定健康的草决
明、望江南和伞房决明各3株。测定前先对测试叶片进
行暗适应20min,用铅笔轻画1条线用以保证测定时每
次都能夹在相同位置,同时确保测定时,叶片的自然生
长度不变,测定时间为08:00─18:00,2h测定1次,每株
重复3片叶。
1.3 项目测定
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。Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm。
1.4 数据分析
采用Excel 2013进行数据图表处理,运用SPSS 17.0
统计软件进行Two-ANOVA分析和Duncan多重比较。
2 结果与分析
2.1 初始荧光Fo的日动态比较
一般用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[6-7]。图
1显示,3种决明属植物的Fo都呈现出08:00─12:00先
增大,在12:00达到全天的最大值,12:00─18:00逐渐下
降至接近08:00时的水平。表1显示,时刻对3种决明
属植物的Fo呈现出极显著性差异,物种对Fo的差异不
明显,时刻和物种之间的交互作用对Fo有显著性差异。
表2显示,3种决明属植物Fo的大小顺序为草决明>伞
房决明>望江南。
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·中草药· 北方园艺2016(15):155~157
图1 Fo的日动态比较
Fig.1 Daily dynamic comparison of Fo
表1 二维方差分析中时刻和物种对
植物荧光参数影响的F值
  Table 1 F-values of two-way ANOVA of the efects of time and
three species of Cassiaon fluorescence eficiency
荧光参数
Fluorescence parameters
时刻
Time
物种
Species
时刻×物种
Time×Species
初始荧光Fo  6.827** 3.189  2.499*
最大荧光Fm  1.871  4.283* 1.021
光化学效率Fv/Fm  8.814** 0.813  1.178
电子传递速率ETR  2.814* 5.274** 0.661*
  注:**表示差异极显著(P<0.01),*表示差异显著(P<0.05)。
Note:**showed extremely significant diference(P<0.01),*showed significant
diference(P<0.05).
  表2 对时刻和3种决明属植物荧光参数的
二维方差分析中的Duncan检验
  Table 2 Duncan test of two-way ANOVA on fluorescence variables of
three species of Cassiaand time of a day
荧光参数Fluorescence parameter
初始荧光
Fo
最大荧光
Fm
光化学效率
Fv/Fm
电子传递速率
ETR
草决明 0.459 10a 1.792 00a 0.742 50a 30.989 9b
植物种类 望江南 0.423 39b 1.641 56b 0.738 56a 41.368 7a
伞房决明 0.435 89ab 1.619 67b 0.730 00a 34.459 6b
08:00  0.415 11bc 1.827 22a 0.772 00a 26.888 9c
10:00  0.407 44bc 1.750 89ab  0.765 56a 34.717 2ab
时刻
12:00  0.483 89a 1.668 44ab  0.710 00c 39.303 0ab
14:00  0.482 11a 1.618 89b 0.699 33c 40.697 0a
16:00  0.448 11ab 1.641 89ab  0.726 67bc  40.030 3a
18:00  0.400 11c 1.599 11b 0.748 56ab  32.000 0ab
  注:字母相同表示差异不显著(P>0.05),字母不同者表示差异显著(P<0.05)。
Note:The same letters show no significant diference(P>0.05),diferent letters
indicate significant diference(P<0.05).
2.2 最大荧光Fm的日动态比较
Fm反映通过PSⅡ反应中心的电子传递情况[8]。
图2显示,望江南和草决明的Fm总体呈现出下降的趋
势,而伞房决明的Fm全天变化不大。表1显示,时刻对
Fm无显著性差异,物种对Fm的差异显著,时刻和物种
之间的交互作用对Fm的差异不显著。表2显示,3种
决明属植物Fm的排序为草决明>望江南>伞房决明。
2.3 光化学效率Fv/Fm的日动态比较
Fv/Fm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,其值越低说明发生光抑制的程
图2 Fm的日动态比较
Fig.2 Daily dynamic comparison of Fm
度越高[9]。图3显示,3种决明属植物的Fv/Fm 从
08:00─12:00一直减小,12:00─18:00又逐渐增大,在
12:00时达到一天的最小值。表1显示,时刻对Fv/Fm
呈现出极显著性差异,物种对Fv/Fm的差异不显著,时
刻和物种之间的交互作用对Fv/Fm也无显著性差异。
表2显示,3种决明属植物的Fv/Fm大小顺序为草决
明>望江南>伞房决明。
图3 Fv/Fm的日动态比较
Fig.3 Daily dynamic comparison of Fv/Fm
图4 ETR的日动态比较
Fig.4 Daily dynamic comparison of ETR
2.4 表观光合电子传递速率ETR的日动态比较
ETR值的大小反映PSⅡ反应中心捕获电子效率的
高低[10]。图4显示,3种决明属植物的ETR都呈现出
先上升后下降的趋势,在12:00─16:00变化幅度不大,
趋于比较稳定的水平,一天中最大值也出现在这个阶
段。表1显示,时刻对ETR的差异显著,物种对ETR
有极显著性差异,时刻和物种的交互作用对ETR也有
显著性差异。表2显示,3种决明属植物的ETR的排序
为望江南>伞房决明>草决明。
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北方园艺2016(15):155~157 ·中草药·
3 结论与讨论
Two-ANOVA分析结果表明,时刻对3种决明属植
物的Fo、Fv/Fm有极显著性影响,对ETR有显著性影
响,对Fm没有显著性差异。Duncan多重比较检验结果
表明,随着时刻的变化,3种决明属植物的Fo、ETR先增
大后减小,Fm逐渐减小,变化比较稳定,而Fv/Fm先减
小后增大。这反映了随着时间的变化,在光强逐渐增强
的情况下,植物PSⅡ反应中心的电子传递和转换效率降
低,植物受到了一定的光抑制,光合能力下降。研究表
明,在作物栽培时,要尽量避免过强光照对植物产生的
光抑制。
3种决明属植物的Fo、Fm、Fv/Fm和ETR的排序
呈现显著性区别,Fo大小排序为草决明>伞房决明>望
江南,Fm、Fv/Fm大小排序为草决明>望江南>伞房决
明,ETR大小排序为望江南>伞房决明>草决明。上述
分析结果表明,望江南的PSII反应中心的光量子电子传
递和转换效率较高,其次是草决明,伞房决明最差。
不同时刻对3种决明属植物的Fo、Fm、Fv/Fm和
ETR的影响各异。08:00─12:00时Fo先上升后下降,
说明随着植物光合作用的逐渐增强,天线色素吸收的能
量流向光化学的部分先减少后增加,12:00时光照强度
很强,此时光化学部分的能量达到1个峰值,18:00时Fo
又回到08:00时的水平;Fm在一天中处于缓慢下降的
趋势,表明PSⅡ系统电子传递也在逐渐减弱;随着光强的
增加,Fv/Fm下降,出现光抑制,12:00后随着光强的减
弱,Fv/Fm上升,在18:00时都能恢复并且超过到08:00
时的水平,说明3种决明属植物在高光强下光合机构并
没有受到损伤,只是光合作用受到抑制;ETR在08:00─
12:00处于上升趋势,表明这个阶段的PSⅡ反应中心捕
获电子的效率也在增高,12:00─16:00较稳定,16:00以
后捕获电子的效率降低。结果表明,3种决明属植物对
强光照均表现出光抑制现象。同时,10:00时草决明、望
江南、伞房决明的Fv/Fm与最初8:00时的水平相比分
别下降了0.65%、0.89%和2.27%。这表明3种决明属
植物所受光抑制程度为伞房决明>草决明>望江南。
这种现象可能是由于光强增加到达某一强度时,进而限
制叶片的光合生理过程,造成光抑制现象。
决明属植物包含有传统中药和现代牧草,是一类具
有药用和经济价值的植物,该试验只研究了该属的3种
植物,初步得出这3种决明属植物的叶绿素荧光日动态
特性,根据这些特性,在今后的栽培中,可以人为控制环
境因素,如采用塑料大棚遮阴等。今后还要从多方面对
该属更多品种进行全面的客观分析,以找到更多对栽培
有指导意义的理论依据。
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Comparative Study on Chlorophyl Fluorescence Characteristics of Three Species of Cassia
YAO Chunjuan,GUO Shengmao,LAI Xiaolian,LI Zhaoshuang
(Colege of Landscape and Art,Jiangxi Agricultural University,Nanchang,Jiangxi 330045)
Abstract:Taking three species of Cassia,Cassia obtusifolia,Cassia occidentalis,Cassia corymbosa as materials,
chlorophyl fluorescence characteristics at diferent time were studied.The results showed that in the three kinds of
Cassia,Fo,Fm,Fv/Fmof C.obtusifoliawere the biggest,but ETRwas the minimum value.Efect of time on three kinds
of Cassiaof Fo and Fv/Fmhad a very significant diference,there were significant diferences of ETR;the species had
significant diferences on Fmand ETR;the interaction between time and species had significant diferences on Foand ETR.
As the light intensity increased,the three species showed significant inhibition of light,C.corymbosa>C.obtusifolia>C.
occidentalis.
Keywords:Cassia;chlorophyl fluorescence;compare
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