不同外源化學物質(zhì)對高溫脅迫下辣椒幼苗葉綠素和光合熒光參數(shù)的影響

高 璽，蔚瑩瑩，劉 婭，朱國鵬，陳艷麗

（海南大學熱帶作物種質(zhì)資源保護與開發(fā)利用教育部重點試驗室·海南大學園藝園林學院 海口 570228）

辣椒自17世紀傳入我國后一直在我國蔬菜生產(chǎn)中占有重要地位，而且隨著設(shè)施蔬菜在我國的迅速發(fā)展，其種植比例越來越大。有報道顯示海南省在2011—2012年間辣椒種植面積約4萬hm2，至2012年底種植面積即突破了4.7萬hm2[1]。隨著種植面積的迅速增加，海南夏秋季節(jié)高溫制約辣椒生長這一問題日益突出。有研究顯示辣椒適宜溫度范圍為白天 20～27℃，夜間 15～18℃，超過35℃則生長發(fā)育受阻[2]，而海南夏秋季節(jié)的最高溫度往往超過35℃。在海南，為防止高溫脅迫對辣椒的傷害，一般用遮陽網(wǎng)、蔭棚等簡易的防護措施來防護，近年來多項研究結(jié)果也表明不同化學物質(zhì)確能緩解辣椒的高溫脅迫。因此，筆者探索了DA-6、水楊酸（SA）和氯化鈣（CaCl2）等外源物質(zhì)對辣椒幼苗高溫脅迫的緩解作用，以期對生產(chǎn)具有一定的指導意義。

DA-6（己酸二乙氨基乙醇酯，又名胺鮮酯）是一種新型植物生長促進劑，具有極高的生物活性。研究表明，DA-6可以通過提高葉綠素含量和光合速率來提高菠菜的產(chǎn)量和品質(zhì)，也可以通過提高SOD和CAT含量來延緩秋季草莓的衰老，提高作物中可溶性蛋白含量、IAA含量來增強紫羅蘭植株的抗冷性等[3-7]。王林華等[8]的研究表明，SA可有效調(diào)節(jié)高溫脅迫下小麥葉片抗氧化酶SOD、APX活性，降低葉片MDA含量，減輕逆境對光合機構(gòu)的破壞。而在CaCl2對植物影響的研究中，針對CaCl2的抗逆性研究相對較多，研究成果也很多[9-11]；但是DA-6與其他外源物質(zhì)混合后對高溫脅迫下的辣椒幼苗葉綠素和光合熒光參數(shù)的影響，目前國內(nèi)研究較少。

筆者以辣椒幼苗為試材，通過噴施5種不同外源化學物質(zhì)或組合，再對辣椒幼苗進行高溫脅迫，研究不同外源化學物質(zhì)及組合對高溫脅迫時辣椒幼苗葉綠素含量和光合熒光參數(shù)的影響，旨在探明DA-6、SA和CaCl2對辣椒幼苗高溫脅迫的緩解作用和緩解辣椒幼苗高溫脅迫的最適組合，為海南夏秋高溫季節(jié)培育辣椒壯苗提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

供試辣椒為‘熱辣2號’；外源物質(zhì)為DA-6、CaCl2、SA，所用藥品為分析純。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2012年在海南大學園藝園林學院基地拱型溫室中進行。挑選籽粒飽滿的辣椒種子，采用溫湯浸種，55℃下浸種10 min，充分吸水24 h，常溫催芽（3月15日）。待種子發(fā)芽后，直播于V香蕉秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖=3∶1∶1 的基質(zhì)穴盤中（每盤基質(zhì)混入20 g腐熟雞糞），共播種6盤，每盤50株。待幼苗長至3葉1心時（4月20日）噴施5種不同處理（20 mg·L-1DA-6、10 mg·L-1CaCl2、60 mg·L-1SA、20 mg·L-1DA-6+10 mg·L-1CaCl2、20 mg·L-1DA-6+60 mg·L-1SA），每盤分別噴施1個處理（對照用清水噴施），共噴施2次（中間間隔1 d）。第2次噴藥后間隔2 d將苗轉(zhuǎn)入人工氣候室中進行高溫脅迫處理，設(shè)定溫度為42℃/32℃（晝/夜）。分別在處理0、2、4、6 d時取樣。每處理隨機選6株取樣，3次重復。試驗處理期間，每次采樣后澆1次透水，其他管理同生產(chǎn)。

1.3 測定方法

1.3.1 葉綠素含量測定 采用SPAD-502葉綠素含量測定儀測定葉片中的葉綠素含量，對同一棵幼苗上的3片不同的功能葉葉脈兩側(cè)上、中、下3個部位進行測定，取平均值。

1.3.2 光合參數(shù)測定 用Li-6400便攜式光合作用測定儀于 9：30—11：30，測定人工光源 800μmol·m-2·s-1時幼苗第2位葉（由上至下）的光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、蒸騰速率（Tr）。

1.3.3 熒光參數(shù)測定 將葉片暗適應20 min，利用PAM-2500便攜式調(diào)制葉綠素熒光儀測定幼苗第2位葉（由上至下）的葉綠素熒光參數(shù)。先照射測量光測初始熒光（Fo），再照射飽和脈沖測最大熒光（Fm）。打開持續(xù)3～5 min的光化光誘導熒光動力學，并隔20 s打開飽和脈沖測量光適應下的最大熒光（Fm）。各參數(shù)的意義及計算參照PAM-2500使用手冊，計算可變熒光（Fv），光系統(tǒng)Ⅱ最大光化學效率（Fv/Fm），光系統(tǒng)Ⅱ?qū)嶋H光化學效率（Yield）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

原始數(shù)據(jù)用Excel 2003軟件處理，再用DPS 7.05進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同外源化學物質(zhì)對高溫脅迫下辣椒幼苗葉綠素的影響

由圖1可知，從整體上來看，葉綠素在高溫脅迫后，隨時間的延長，葉綠素含量也隨之下降。但各處理在脅迫6 d后均高于CK的葉綠素含量。其中，效果最為顯著的是處理1，即單噴施DA-6的處理。CaCl2的效果要優(yōu)于SA的。

圖1 不同外源化學物質(zhì)對辣椒幼苗高溫脅迫時葉綠素含量的影響

2.2 不同外源化學物質(zhì)對高溫脅迫下辣椒幼苗Pn的影響

由圖2可知，各處理的凈光合速率均呈下降趨勢。脅迫4 d后，各處理均有不同程度下降，只有處理1和處理3顯著優(yōu)于CK。在脅迫6 d后，各處理均優(yōu)于CK，且CK與脅迫前相比降幅達到最大為76.55%，而處理1降幅最小為22.09%，且顯著高于其他處理。說明單噴施20 mg·L-1DA-6效果最好。

2.3 不同外源化學物質(zhì)對高溫脅迫下辣椒幼苗葉片Gs的影響

圖2 不同外源化學物質(zhì)對高溫脅迫下辣椒幼苗葉片Pn值的影響

由圖3可知，從整體上來看各個處理的變化幅度較大；在脅迫前4 d，各處理均有明顯的降幅，且均顯著優(yōu)于CK；在脅迫6 d后，處理3和處理5要顯著優(yōu)于其他處理，而處理3要優(yōu)于處理5。表明單噴施SA對高溫脅迫下辣椒幼苗Gs的效果最好。

2.4 不同外源化學物質(zhì)對高溫脅迫下辣椒幼苗葉片Tr的影響

由圖4可知，Tr隨著脅迫天數(shù)的增加而下降；在高溫脅迫6 d后，CK的Tr下降幅度最大為25.50%，處理2、處理4與CK間無顯著差異，處理3和處理5顯著高于其他處理。這表明SA對Tr的效果要優(yōu)于其他處理。

2.5 不同外源化學物質(zhì)對高溫脅迫下辣椒幼苗葉片F(xiàn)v/Fm的影響

圖3 不同外源化學物質(zhì)對高溫脅迫下辣椒幼苗葉片Gs的影響

圖4 不同外源化學物質(zhì)對高溫脅迫下辣椒幼苗葉片Tr的影響

由圖5可知，整體上Fv/Fm隨脅迫天數(shù)的增加而下降。在脅迫0 d時無顯著性差異，脅迫6 d后均顯著低于脅迫前，其中CK下降了40.08%；處理2降幅最小為15.59%，且Fv/Fm值高于其他處理。表明CaCl2對Fv/Fm效果要優(yōu)于DA-6和SA。

圖5 不同外源化學物質(zhì)對高溫脅迫下辣椒幼苗葉片葉綠素熒光參數(shù)Fv/Fm的影響

2.6 不同外源化學物質(zhì)對高溫脅迫下辣椒幼苗葉片葉綠素熒光參數(shù)Yield的影響

由圖6可知，從整體上看，Y（Ⅱ）在高溫脅迫下，各處理變化幅度不大。而CK在脅迫6 d時顯著下降，降幅最大為10.51%，處理5在脅迫6 d時顯著增加了15.08%，且顯著高于其他處理，而其他處理間無顯著性差異。

圖6 不同外源化學物質(zhì)對高溫脅迫下辣椒幼苗葉片葉綠素熒光參數(shù)Yield的影響

3 討論

通過研究不同外源化學物質(zhì)對高溫脅迫下的辣椒幼苗光合熒光參數(shù)的影響，結(jié)果表明，在高溫脅迫下，辣椒幼苗的葉綠素含量和Pn隨脅迫時間的增加不斷減少，這說明葉綠素含量和Pn值可以作為辣椒幼苗耐熱性的指標[1]。研究表明高溫脅迫使葉綠素合成受阻，分解加快，直接影響植物對光能的吸收，引起光合作用的下降[12]。Pn、Gs、Tr隨脅迫時間的延長而下降時，Ci有明顯上升，說明在高溫脅迫下辣椒幼苗光合作用的下降主要由非氣孔因素引起[13]，進而表明辣椒幼苗葉綠素中的PSⅡ反應中心出現(xiàn)失活或遭受不易逆轉(zhuǎn)的破壞[14]。

在光合熒光參數(shù)中，F(xiàn)v/Fm值直接決定葉片的光合速率，常被用來表示環(huán)境脅迫的程度[15]。隨著凈光合速率的下降，PSⅡ反應中心出現(xiàn)失活或遭受不易逆轉(zhuǎn)的破壞而使得初始熒光值的增加[16]，進而導致了最大熒光值的下降。本試驗中，光系統(tǒng)Ⅱ?qū)嶋H光化學效率(Yield)的下降，其原因可能是辣椒幼苗受到一定程度的光損傷[17-19]，其光化學電子傳遞效率受到影響，進而影響碳反應的發(fā)生、有機物和ATP的合成，也使得Fv/Fm下降[20]。

本次試驗表明，辣椒幼苗在高溫脅迫6 d后，單獨用DA-6處理的幼苗葉綠素含量顯著高于其他處理，降幅僅為處理前的22.09%。這表明DA-6可以增加植物葉綠素的含量，與前人研究一致[6]；SA及SA+DA-6處理組合主要對氣孔導度、蒸騰速率等有顯著影響，這與謝寅峰等人的研究一致[17]，其途徑可能是通過誘導葉片來增強非光化學能量的耗散和提高質(zhì)體醌的還原來保護高溫下植物的光合機構(gòu)；而本次試驗表明單獨噴施CaCl2溶液的處理在脅迫6 d后，F(xiàn)v/Fm指標最為突出，也表明單噴施CaCl2處理可提高PSⅡ的光能轉(zhuǎn)化效率。有研究表明，CaCl2能使細胞內(nèi)鈣的含量增加，穩(wěn)定細胞膜和葉綠體的超微結(jié)構(gòu)[21]，其間相互關(guān)聯(lián)有待進一步探明。對于DA-6+CaCl2的組合處理和DA-6+SA的組合處理，對大部分指標的處理效果顯著低于單一外源物質(zhì)的效果，表現(xiàn)出拮抗作用。其具體的作用機制還有待深入研究。

4 結(jié)論

20 mg·L-1DA-6處理對提高高溫脅迫下辣椒幼苗葉綠素含量和凈光合速率的效果要優(yōu)于其他處理；單噴施CaCl2的處理緩解高溫脅迫下辣椒幼苗PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化效率的效果較好；但噴施SA的處理在提高氣孔導度和蒸騰速率的能力要優(yōu)于其他處理。綜合葉綠素和光合熒光參數(shù)數(shù)據(jù)來看，在這幾種外源化學物質(zhì)及其組合中，噴施20 mg·L-1DA-6對高溫脅迫下辣椒幼苗緩解效果最好。