不同磷脅迫對韭菜光合色素的影響

摘要：以5種不同磷水平營養液培養韭菜幼苗，比較研究4個不同基因型品種光合色素含量的變化。結果表明：低磷脅迫(0～80μmol／L)和高磷脅迫(160～320μmol／L)使韭菜葉片的葉綠素a、葉綠素b及葉綠素總量明顯下降，抑制韭菜的生長，降低了產量。而施用適量濃度的磷(80／μmol／L)能增強韭菜葉片的光能利用能力。p2處理各品種的、Chl b和Chl a+Chl b含量為最高，且791雪韭和甜脆791表現優于其他兩個品種。關鍵詞：韭菜；磷脅迫；光合色素

中圖分類號：S633.301 文獻標識碼：A 文章編號：1006—6500(2008)06-0025－03

磷是植物生長發育的必需元素，它參與光合作用各個環節的調節，在提高作物光合能力和緩減逆境脅迫中起重要作用。葉綠體是耗磷的細胞器，每同化3molC02就需要消耗1mol的Pi。當對韭菜進行低、高磷脅迫后，由于其內源“磷庫”中的磷很快被耗盡，葉綠體通過被膜上的磷酸運轉器對Pi進行交換以及合成淀粉和增強光呼吸，所以磷酸乙醇就用生成乙醇酸等方式來補充pi，但這是有限的。在低、高磷脅迫下，韭菜不同基因型間在磷的吸收和利用方面存在較大差異。本試驗以韭菜為試材，對韭菜在低、高磷脅迫下光合色素含量變化及其對光合作用的影響作一些探討，旨在探明不同磷效率韭菜品種在磷脅迫條件下葉片的光合作用規律及其生理機制，為遺傳改良和生產實踐提供科學的理論依據。

1 材料和方法

試驗于2007年4—9月進行，供試品種為：一代雜交、791雪韭、甜脆791、久星2號，試驗設置3次重復。精選的種子用10％的H20：溶液表面消毒10min，洗凈后撒到吸透水的海綿上發芽。育苗一個月后，選質量、長短相差不大的20顆韭菜苗移栽到水培設備中。采用的5個磷水平處理分別為：pO=μmol／L，p1=30μmol／L，p2=80μmol／L，p3=160μmol／L，p4=320μmol／L，營養液起始pH在5～6之間，移栽后4—5d更換1次營養液，每天定時用竹簽攪動營養液以保證根系有充足的氧氣供應。

試驗完畢收獲試材，準確稱取部分新鮮葉片，用清水沖洗干凈，再用去離子水沖洗、晾干，進行葉綠素測定，葉綠素含量測定采用乙醇浸提法。

2 結果與分析

2.1磷脅迫對4個韭菜品種葉綠素a(Chl a)含量的影響

光合作用是植物生長的重要能量來源和物質基礎，葉綠素作為植物進行光合作用的主要色素，其含量的多少對光合速率有直接的影響。由表l可見，不同品種不同磷處理的Chl a含量有所不同，在高、低磷處理時，791雪韭和甜脆791的Chia含量都為最高。在p2處理時表現尤為明顯，791雪韭的Chl a含量分別比p0和p4處理高出52.21％和35.55％，甜脆791分別高出39.85％和10.40％，一代雜交和久星2號在p2處理時比p0和p4處理高出的比例則不如前兩者，但各品種總的變化趨勢都是在p2處理時Chl a含量為最高。這可能是因為p2處理使韭菜葉片新陳代謝旺盛，同化能力和光合能力增強，因而葉綠素a的合成就增為最高。而在p0和p4處理下，各品種Chl a含量明顯較低，這可能是由于韭菜受到缺、高磷脅迫，使其葉片不能很好地進行光合作用，因而使單位面積或質量上的葉綠素含量減少。另外，在高磷和低磷條件下，4個韭菜品種的Chl a含量變化幅度也表現出791雪韭和甜脆791為磷高效基因型品種，一代雜交為磷低效品種，久星2號則為磷不敏感基因型品種。

2.2 磷脅迫對4個韭菜品種葉綠素b(Chl b)含量的影響

磷作為構成葉綠素分子的核心元素，對植物體內葉綠素的含量至關重要。試驗結果顯示，高、低磷脅迫對韭菜生長和各種生理機能有很大影響。由表2知，磷濃度由pO-p2變化時，不同品種的Chl b含量都呈遞增趨勢，磷高效基因型品種791雪韭和甜脆791在p2時的Chl b含量分別比DO時增加了53.85％和77.91％。但當磷濃度超過一定閾值(從p2～p4)時，高磷會使韭菜葉片內光合色素的含量降低。與p2的Chl b含量相比，791雪韭和甜脆791在p4時分別下降25.65％和3.57％。這可能是由于高磷使韭菜葉片的葉綠體結構受到了破壞，葉片的光合作用降低，影響了光能轉化為化學能，而Chl b是一種捕光色素，因此，加快了Chl b的分解，引起了其含量的降低。而在p2處理時，4個韭菜品種的Chib含量為最高，這表明適宜的磷濃度，可以增加韭菜葉片氣孔導度，提高蒸騰速率和光合速率，促進植株整體物質代謝和葉片Chl b明顯提高，為最終獲得較高的生物量奠定基礎。

2.3 磷脅迫對4個韭菜品種總葉綠素(Chl a+Chlb)含量的影響

從表3可以看出，在p2磷濃度處理時，各品種的總葉綠素含量為最高，尤其是791雪韭和甜脆791表現較為明顯，這兩個磷高效基因型品種分別比一代雜交和久星2號高出17.34％，20.49％和12.77％，15.80％。這說明p2處理的磷濃度能顯著增加韭菜的Chl a+Chl b總含量，有利于提高其光系統的光化學效率，從而使韭菜生長加快，產量增加。而在其他的高、低磷處理下，均降低了韭菜葉片的總葉綠素含量。表3數據顯示高磷處理的總葉綠素含量下降幅度小于低磷和缺磷處理，這可能是由于低磷處理使韭菜的葉綠體結構更易遭受破壞，從而導致葉綠素的分解加快，葉片的光合作用降低，所以降低了葉綠素總含量。

3 討論

葉綠體是植物完成光合作用的細胞器，葉綠素合成與分解之間的平衡受到破壞，則植物有機物質的積累將會減少，進而影響植物的生長速度。磷是植物生長發育所必需的大量營養元素之一，作為葉綠素組成的重要物質，對葉綠素的合成和含量同樣起著重要的作用。本研究結果表明，在磷濃度為0～80μmol，L范圍內，葉綠素含量隨著磷濃度的降低而逐漸降低，說明低缺磷條件下，韭菜根系活力受到明顯抑制，逐漸失去吸收營養物質的能力，同時葉綠素分解，造成葉綠素損失或酶活力下降。有研究表明，葉綠素合成減少，嚴重影響植物的光合能力。葉綠素含量的下降可能是由于或部分由于脂質過氧化加劇引起的，該結論與我們的試驗結果一致。

在p2磷處理條件下，無論是磷高效基因型品種、磷低效品種還是磷不敏感基因型品種，Chl a、Chl b和Chl a+Chl b的總含量都達到最大值，這表明適量施磷能使韭菜的根系活力旺盛，有利于其充分吸收土壤深層的水分及礦質元素。磷素使葉片葉綠素含量增加，有利于韭菜吸收光能，增強光合作用，積累有機物，為高產奠定了良好的生理基礎。葉綠素含量從一個方面反映了品種的產量潛力”，即葉綠素含量越高，光合能力越強，增產潛力越大。

當繼續增大磷濃度時(160～320μmol／L)，高磷脅迫在一定程度上影響了葉綠素的積累，植物光合作用受到影響，葉綠素含量隨著磷濃度的升高而逐漸降低。此結果同劉建福在澳洲堅果研究中的結果一致。

總之，低磷脅迫(0—80μmol/L)和高磷脅迫(160～320μmol／L)會抑制光合能力的增強，使葉綠素含量降低，從而降低韭菜的產量。而施用適量濃度的磷(80μmol，L)，能增強韭菜葉片的光能利用能力，使韭菜葉片的Chl a、Chl b及Chl a+Chl b總量顯著增加，有利于提高光合速率和光合強度，延長營養生長時間，提高干物質積累，最終提高其產量。