NaCl脅迫對忍冬光合作用的影響

代雨露+李佳

摘 要：在水培條件下，采用LI-6400便攜式光合儀測定不同濃度NaCl溶液下忍冬扦插苗凈光合速率（Pn）、光飽和點（LSP）、光補償點（LCP）、暗呼吸速率（Rd）、最大凈光合速率（Amax）以及表觀量子效率（AQE）等參數，研究忍冬扦插苗的光合參數對NaCl溶液的響應規律，探討有利于忍冬扦插苗正常生長的適宜鹽濃度。結果表明：低濃度NaCl脅迫（≤0.3%）對忍冬光合作用的影響較小，高濃度NaCl脅迫（≥0.5%）對其光合作用影響較大。當NaCl濃度為0.1%時，忍冬植株表觀量子效率值最大，且光照有效利用區間最大（8～1 379.5 μmol·m-2·s-1），有利于忍冬扦插苗的正常生長。

關鍵詞：NaCl脅迫;忍冬;光合作用

中圖分類號：Q949.781.2 ?文獻標識號：A ?文章編號：1001-4942（2015）06-0052-04

Effects of NaCl Stress on Photosynthesis of Lonicera japonica Thunb.

Dai Yulu， Li Jia*

（College of Pharmacy，Shandong University of Traditional Chinese Medicine，Jinan 250355，China）

Abstract Under hydroponic conditions， the photosynthetic parameters of Lonicera japonica Thunb. cuttage seedlings， including net photosynthetic rate （Pn）， light saturation point （LSP）， light compensation point （LCP）， dark respiration rate （Rd）， maximum net photosynthetic rate（Amax） and apparent quantum efficiency（AQE），were determined using LI-6400 XT portable photosynthesis system under different salt concentrations. The response regularity of photosynthetic parameters to salt stress was studied to explore the suitable salt concentration for cuttage seedlings growth. The results showed that the effect of salt stress on photosynthesis of Lonicera japonica Thunb. was lower under less than or equal to 0.3% of NaCl concentration and higher under 0.5% or more of NaCl concentration. Under 0.1% of salt concentration， the AQE and light utilization range（8～1 379.5 μmol·m-2·s-1）was the maximum， which was suitable for cuttage seedlings growth.

Key words NaCl stress;Lonicera japonica Thunb.;Photosynthesis

忍冬（Lonicera japonica Thunb.）為忍冬科（Caprifoliaceae）忍冬屬（Lonicera）多年生半常綠藤本植物，其花又名金銀花，是傳統的國家重點管理的珍貴中藥材，具有清熱解毒的功能[1～3]。目前我國土壤鹽堿化日趨嚴重，對藥用植物生產已構成較大威脅。鹽脅迫對忍冬植株的影響是多重的，包括對其生長習性、脯氨酸、鹽離子含量等的影響[3～6]。光合作用是植物正常生長的前提條件，因此研究鹽脅迫對忍冬植株光合作用的影響對提高其抗鹽性有重要意義。鮑雅靜等[7]研究了NaCl對金銀花光合色素的影響，指出金銀花有較強的耐鹽性。目前，有關忍冬耐鹽方面的研究報道還很少，限制了忍冬這一珍貴藥用植物在鹽堿土地區的開發利用。為此，本文通過不同濃度的NaCl溶液處理忍冬扦插苗，研究NaCl脅迫對忍冬光合參數及光響應曲線的影響，為科學合理地開發和利用忍冬資源提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試忍冬植株為山東中醫藥大學藥用植物園淡紅忍冬（農家品種）的扦插苗，扦插基質為細河沙，扦插時間在135 d左右。選取長勢良好，大小基本一致，株高為30±5 cm的忍冬扦插苗移入250 mL三角瓶內進行水培，水培液為1×Hoagland 營養液，待長出新根后，進行NaCl脅迫處理。

試驗設6個NaCl濃度梯度：0（CK）、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%，重復3次，每株選取5～6片功能葉進行光合參數測定。

1.2 指標測定

1.2.1 光合參數的測定 采用便攜式光合儀（LI-6400，美國）測定NaCl脅迫處理第1、2、4 d的凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）和蒸騰速率（Tr）。光源為LI-6400配置的紅藍光LED光源，設定光合有效輻射（PAR）為800 μmol·m-2·s-1，控制樣本室內氣流速率為500 μmol·s-1。

1.2.2 光合作用光響應曲線的測定 NaCl脅迫處理第5 d，采用便攜式光合作用系統的自動光曲線程序測定光響應曲線。光源為LI-6400配置的紅藍光LED光源，控制樣本室內氣流速率為500 μmol·s-1，樣本室CO2濃度為400 μmol·mol-1。在控制條件下，設定光合有效輻射（PAR）梯度依次為：2 000、1 800、1 300、1 100、900、800、700、500、300，200、150、100、80、50、30、10、0 μmol·m-2·s-1，測定在不同光合有效輻射下的凈光合速率（Pn），繪制光響應曲線。利用光合助手軟件，根據光響應曲線計算出光飽和點（LSP）、光補償點（LCP）、暗呼吸速率（Rd）、最大凈光合速率（Amax）以及表觀量子效率（AQE）等參數。endprint

2 ?結果與分析

2.1 NaCl脅迫對光合參數的影響

2.1.1 凈光合速率 由圖1可知，處理時間相同時，忍冬凈光合速率（Pn）隨NaCl濃度的增加先略上升后下降。處理1 d時，0.1%和0.3%NaCl脅迫下忍冬Pn均略高于對照，三者差異不顯著;0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下分別比對照顯著降低29.51%、46.39%和52.50%。處理2 d時，0.1%NaCl脅迫下忍冬Pn顯著高于對照;0.3%NaCl脅迫下略高于對照，差異不顯著;0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下分別比對照顯著降低81.00%、82.87%和97.20%。處理4 d時，0.1%和0.3%NaCl脅迫下忍冬Pn與對照相比差異不顯著;0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下忍冬Pn下降幅度較大，分別比對照顯著降低76.65%、92.15%和97.70%。

同一NaCl濃度下，忍冬Pn隨NaCl脅迫時間的延長變化不同。當NaCl濃度為0.1%和0.3%時，忍冬Pn隨NaCl脅迫時間的延長逐漸下降;當NaCl濃度為0.5%、0.7%、0.9%時，忍冬Pn均在處理2 d內急劇下降，2 d后變化不明顯，其中，0.5%NaCl處理2 d后Pn略有升高，0.7%NaCl處理2 d后繼續下降，0.9% NaCl處理2 d后忍冬Pn基本不變。

注：圖中不同小寫字母表示同一時期各處理間

在0.05水平上差異顯著，下圖同。

圖1 NaCl脅迫對忍冬凈光合速率的影響

2.1.2 氣孔導度 由圖2可知，處理時間相同時，忍冬氣孔導度（Gs）隨NaCl濃度的增加先略上升后下降，與 Pn的變化趨勢基本一致。處理1 d時，0.1%和0.3%NaCl脅迫下忍冬Gs均高于對照，0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下分別比對照顯著降低23.81%、59.47%和70.66%。處理2 d時，0.1%NaCl脅迫下忍冬Gs顯著高于對照;0.3%、0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下分別比對照顯著降低29.05%、82.87%、92.07%和95.63%。處理4 d時，0.1%NaCl脅迫下忍冬Gs顯著高于對照;0.3%NaCl脅迫下忍冬Gs與對照相比差異不顯著;0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下忍冬Gs下降幅度較大，分別比對照顯著降低61.13%、59.44%和73.59%。

同一NaCl濃度下，忍冬Gs隨NaCl脅迫時間的延長變化不同。當NaCl濃度為0.1%時，忍冬Gs在處理1～2 d時急劇上升，處理4 d時最高;當NaCl濃度為0.5%、0.7%、0.9%時，忍冬Gs均在處理1～2 d時下降，處理2 d后上升。

圖2 NaCl脅迫對忍冬氣孔導度的影響

2.1.3 蒸騰速率 由圖3可知，處理1 d時，0.1%NaCl脅迫下Tr與對照組差異不明顯，0.3%、0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下分別比對照顯著降低35.09%、45.68%、70.22%和77.79%。處理2 d時，0.1%NaCl脅迫下忍冬Tr顯著高于對照;0.3%、0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下分別比對照顯著降低33.20%、79.24%、89.95%和94.38%。處理4 d時，0.1%NaCl脅迫下忍冬Tr高于對照但差異不顯著;0.3%、0.5%、0.7%和0.9%NaCl脅迫下分別比對照顯著降低32.55%、60.90%、59.93%和72.67%。

同一NaCl濃度下，忍冬Tr隨NaCl脅迫時間的延長變化不同。當NaCl濃度為0.1%和0.3%時，忍冬Tr在處理1～2 d時下降幅度與處理2 d后下降幅度相當;當NaCl濃度為0.5%、0.7%、0.9%時，忍冬Tr均在處理1～2 d時急劇下降，處理2 d后緩慢上升。

圖3 NaCl脅迫對忍冬蒸騰速率的影響

2.2 光響應曲線的結果分析

最大凈光合速率（Amax）表示葉片的最大光合能力。NaCl脅迫下忍冬Amax均低于對照，且隨NaCl濃度的增大，Amax呈下降趨勢。當NaCl濃度為0.9%時，Amax降低至 0.162 μmol·m-2·s-1，比對照下降了99.09%。相關性分析（表2）顯示忍冬Amax與NaCl脅迫顯著相關（r= 0.963，P<0.05）。

暗呼吸速率（Rd）是在光有效輻射為零時，光合產物用于植物本身的呼吸消耗，此時光合速率為負值。NaCl脅迫下忍冬Rd均低于對照，且隨NaCl濃度的增大，Rd呈先下降后上升趨勢，總體在-0.500～-1.400 μmol·m-2·s-1之間波動。相關性分析（表2）顯示，忍冬Rd與NaCl脅迫無顯著相關性（r= 0.572，P>0.05）。

忍冬表觀量子效率（AQE）隨NaCl脅迫濃度的升高呈先上升后下降的趨勢。當NaCl濃度為0.1%、0.3%和0.9%時忍冬AQE高于對照，0.9%NaCl脅迫下達最大值，說明在此脅迫下的植株對光能的利用效率最高;當NaCl濃度為0.5%和0.7%時忍冬AQE均低于對照，相關性分析（表2）顯示忍冬AQE與NaCl脅迫無顯著相關性（r= 0.632，P>0.05）。

光補償點（LCP）反映植物對弱光利用能力的大小，光補償點越低，說明植物對弱光的利用能力越強。當NaCl濃度為0.9%時，忍冬LCP高于對照，其它濃度下忍冬LCP均低于對照，且隨NaCl濃度的升高呈先下降后上升趨勢，0.5%NaCl脅迫下達最低值。相關性分析（表2）顯示忍冬的LCP與NaCl脅迫無顯著相關性（r=0.337，P>0.05）。

光飽和點（LSP）反映植物對強光利用能力的大小，光飽和點越高，說明植物對強光的利用能力越強。NaCl脅迫下忍冬LSP呈先上升后下降趨勢， 0.1%NaCl脅迫下達最大值，在0.9%NaCl脅迫下達到最低值，比對照組降低99.69%。相關性分析（表2）顯示，忍冬LSP與NaCl脅迫呈顯著相關性（r=0.939，P<0.05）;endprint

一般來講，LCP較低而LSP較高的植物對光照環境的適應性較強。0.1%和0.3%脅迫下植株表觀量子效率值均比對照大，在0.1%NaCl脅迫下達到最大，且光照有效利用區間最大，為8～1 379.5 μmol·m-2·s-1，說明此時植株有較寬的光照生態幅，表明0～0.3%NaCl脅迫下的忍冬植株有利于干物質的積累，為提高忍冬的生物產量提供良好的物質基礎，進而表現出一定的耐鹽性。

表1 NaCl脅迫下忍冬的光響應曲線特征參數

NaCl濃度

（%） 光補償點LCP

（μmol·m-2·s-1） 光飽和點LSP

（μmol·m-2·s-1） 暗呼吸速率Rd

（μmol·m-2·s-1） 表觀量子效率

AQE 最大凈光合速率Amax

（μmol·m-2·s-1）

0 16.0 1284.3 -1.400 0.085 17.642

0.1 8.0 1379.5 -0.850 0.107 16.816

0.3 8.0 1327.7 -0.800 0.101 12.295

0.5 4.0 392.1 -0.500 0.023 3.559

0.7 12.0 199.9 -0.750 0.063 3.761

0.9 103.6 4.0 -0.823 0.173 0.162

表2 忍冬扦插苗光響應曲線各參數與

不同濃度NaCl脅迫的相關性分析

Amax AQE LCP LSP Rd

NaCl脅迫 0.963* 0.632 0.337 0.939* 0.572

注：*、**分別表示在0.05和0.01水平下顯著相關。

3 結論與討論

忍冬光合作用對NaCl脅迫的響應在短期（≤2 d）較明顯。不論短期脅迫還是長期脅迫（4 d），0.5%、0.7%、0.9%脅迫NaCl均能顯著降低忍冬葉片的光合作用，在輕度脅迫（0.1%）時，有利于植株氣孔的打開。表明忍冬植株對低鹽脅迫有一定的適應能力。

在逆境脅迫下，對于植物葉片光合速率降低的現象，其自身因素主要有氣孔部分關閉導致的氣孔限制和葉肉細胞光合活性下降導致的非氣孔限制兩類[8]。試驗證實，鹽脅迫下氣孔發生非均勻關閉[9]，植物體內ABA含量增加，可能是引起氣孔非均勻關閉的重要因素[10]。本研究中， 0.1%～0.3%NaCl脅迫處理1 d時，忍冬Gs上升，Pn下降，非氣孔因素為主要因子，即葉肉細胞的光合活性降低引起的;當處理2～4 d時忍冬Gs下降，Pn下降，氣孔限制成為主要因子;而在0.5%～0.9%NaCl脅迫下，Pn的下降先是以氣孔限制為主，長時間時以非氣孔限制為主。

從NaCl脅迫對忍冬光響應曲線的影響可以看出，0.1%、0.3%和0.9%NaCl脅迫下植株表觀量子效率值均比對照大，在0.1%NaCl脅迫下最大，且光照有效利用區間最大，為8～1 379.5 μmol·m-2·s-1，由此可見，適宜忍冬扦插苗的鹽濃度為0.1%。

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