硒對鹽脅迫下葡萄光合及葉綠素熒光特性的影響

武林楠，郝玉杰，馮建榮，樊新民，白瑪多吉，容新民，王富霞

(1. 石河子大學農學院/特色果蔬栽培生理與種質資源利用兵團重點實驗室，新疆石河子 832003；2. 石河子農業科學研究院葡萄研究所，新疆石河子 832000)

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硒對鹽脅迫下葡萄光合及葉綠素熒光特性的影響

武林楠1，郝玉杰1，馮建榮1，樊新民1，白瑪多吉1，容新民2，王富霞2

(1. 石河子大學農學院/特色果蔬栽培生理與種質資源利用兵團重點實驗室，新疆石河子 832003；2. 石河子農業科學研究院葡萄研究所，新疆石河子 832000)

【目的】研究硒對鹽脅迫下葡萄光合特性及葉綠素熒光參數的影響，為生產實際提供理論依據。【方法】以兩年生火洲黑玉葡萄為材料，采用營養液培養法，當葡萄苗長到50 cm時，用4 g/L NaCl脅迫，同時設3個硒緩解處理，處理12 d后測定葉片中的葉綠素含量、葉綠素熒光參數及氣體交換參數等指標。【結果】隨著硒濃度的增加，葡萄葉片葉綠素含量逐漸上升；葡萄葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、蒸騰速率(Tr)和水分利用率(WUE)，PSⅡ最大光化學效率(Fv/Fm)、潛在光化學效率(Fv/Fo)和實際光化學效率(ФPSⅡ)先升后降，胞間CO2濃度(Ci)、氣孔限制值(Ls)和非化學猝滅系數(NPQ)先降后升，均在施硒濃度為10 mg/L時達到極值。【結論】施硒量在5～10 mg/L具有較好緩解鹽脅迫對葡萄危害的作用, 以10 mg/L處理的緩解效果最好。

硒；葡萄；鹽脅迫；光合特性

0 引 言

【研究意義】新疆土壤次生鹽漬化日趨嚴重[1]，葡萄屬于對鹽敏感的非鹽生植物[2]，鹽脅迫下葡萄的生長發育受到抑制，進而影響葡萄的品質和產量。硒被稱為逆境防御元素，施硒能提高作物對多種逆境的防御能力[3]，如果在生產富硒葡萄的同時又能兼顧提高葡萄對鹽漬化的防御能力，將會是一種很好的生產模式。【前人研究進展】適宜濃度硒能緩解重金屬對果樹的脅迫作用[4]，延緩果實衰老，提高其抗逆性[5]，同時，硒還能提高果實品質[6]。在葡萄上，前人研究表明施適宜濃度硒能提高“紅地球”葡萄的耐熱性及品質[7]、提高赤霞珠幼苗的抗旱性[8]、提高葡萄葉片的抗衰老能力，延長葉片功能期[9]。關于硒對鹽脅迫影響的研究主要集中在蔬菜方面，如硒對鹽脅迫下番茄[10]、小白菜[11]和生菜[12]等蔬菜的影響表明，硒能有效的緩解鹽脅迫對植株的毒害作用。【本研究切入點】目前關于硒對鹽脅迫下葡萄影響的研究鮮見。從光合特性方面入手，研究硒對鹽脅迫下葡萄光合及葉綠素熒光特性影響。【擬解決的關鍵問題】研究鹽脅迫下不同濃度的硒對光合特性的影響，探討鹽脅迫下硒對葡萄的緩解生理響應，為生產和實踐提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試的葡萄品種為火洲黑玉，由石河子葡萄研究所春季進行營養袋扦插的2年生苗，新生枝條達到5 cm后送入石河子大學試驗站，進行緩苗。試驗時間為2015年4～8月。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

2015年5月30日，選取生長健壯、長勢優良的二年生“火洲黑玉”葡萄苗，從大田中移栽到塑料桶中(上口徑20 cm，下口徑15 cm，高25 cm)，每個塑料桶中3株，并用苯板將3株葡萄苗固定，每個處理5個塑料桶(15株)，每個塑料桶裝營養液5 L，采用霍格蘭改良培養液(Hoagland)[13]培養51 d，選取生長整齊一致，均達到50 cm的火洲黑玉75株，于7月21日開始試驗，鹽脅迫和硒緩解同時進行，分三次等量施入，每隔4 d施一次，于7月29日施完記為0。具體方案如下：(1)陽性對照(+)∶0 g/L NaCl，(2)陰性對照(-)∶4 g/L NaCl，(3)1∶4 g/L NaCl+5 mg/L Na2SeO3，(4)2∶4 g/L NaCl+10 mg/L Na2SeO3，(5)3∶4 g/L NaCl+15 mg/L Na2SeO3。試驗期間營養液用充氣泵連續通氣，每天補充塑料桶中散失的水分至5 L刻度線，每4 d更換一次營養液。處理后12 d，每個處理隨機選取3株，每株從頂部向下數第4片功能葉，用以測定葡萄的葉綠素含量、葉片氣體交換參數及葉綠素熒光參數。

1.2.2 測定項目

1.2.2.1 葉綠素含量

采用Arnon等[14]報道的方法提取葉片中葉綠素，并根據Hartmut等[15]報道的公式計算葉綠素a、葉綠素 b 和總葉綠素含量，并計算葉綠素a/b。

1.2.2.2 葉綠素熒光參數

選取健壯植株，從頂部向下數第4片功能葉(做標記)作為待測對象，將葉片遮光處理30 min后，使用FMS-2脈沖調制式熒光儀(英國Hansatech)測定熒光參數，包括初始熒光(Fo)、最大熒光(Fm)、PSⅡ最大光化學效率(Fv/Fm)，光適應后穩定熒光(Fs)、最大熒光(Fm’)、PSⅡ實際光化學效率ФPSⅡ由儀器自動給出。再計算得出PSⅡ潛在光化學活性(Fv/Fo=Fm/Fo-1)，非光化學猝滅系數 NPQ=(Fm- Fm’)/ Fm’。

1.2.2.3 光合指標

選取從頂部向下數的第4片功能葉(同上)為測定對象，每個處理分別測量3株。用LI-6400便攜式光合作用測定系統(美國LI-CoR公司)于10:00～12:00測定光和參數，包括凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)。按公式WUE=Pn/Tr[16]計算水分利用效率和氣孔限制值Ls=1-Ci/Ca[17]，Ca是空氣中CO2的含量，光強設置為1 300 umol/m2/s。

1.3 數據統計

試驗原始數據處理和繪圖采用Excel軟件完成，顯著分析采用SPSS 17.0軟件。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫下硒對葡萄葉片中葉綠素含量的影響

研究表明，與陽性對照(+)相比，陰性對照(-)降低了葡萄葉片中葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b含量，提高了葉綠素a/b比值。鹽脅迫下，施硒緩解后，葡萄葉片中葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素含量顯著提高，葉綠素a/b比值下降，且隨著硒濃度的增大，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b含量持續上升，葉綠素a/b比值呈下降趨勢。表1

表1 鹽脅迫下施硒對葡萄葉綠素含量變化

注：同列數字后不同小寫字母表示差異達顯著水平(P<0.05)，下同

Note: The different small letters after data indicate the significance atP<0.05 level, the some as below

2.2 鹽脅迫下硒對葡萄葉片中光合作用參數的影響

研究表明，與陽性對照(+)相比，陰性對照(-)降低了葡萄葉片的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和水分利用率，增加了葡萄葉片的胞間CO2濃度和氣孔限制值。鹽脅迫下，隨著硒濃度的增加，葡萄葉片的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和水分利用率呈先升后降的趨勢，葡萄葉片的胞間CO2濃度和氣孔限制值呈先降后升的趨勢，尤其當施入硒濃度為10 mg/L時，葡萄葉片的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和水分利用率均達到最大值，分別是2.43 umol/(m2·s)、38.00 mmol/(m2·s)、1.27 mmol/(m2·s)和1.91 mmol/(m2·s)；胞間CO2濃度和氣孔限制值到達最小，分別是262.33 mmol/(m2·s)和0.91 mmol/(m2·s)，與無硒處理差異顯著。表2

表2 鹽脅迫下施硒葡萄光合參數變化

2.3 光合指標的相關性

進一步比較葡萄葉片凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率、胞間CO2濃度、水分利用率和氣孔限制值之間的關系，結果表明，凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和水分利用率呈顯著正相關，凈光合速率和胞間CO2濃度呈顯著負相關，凈光合速率和氣孔限制值相關不顯著。只有氣孔限制值和水分利用率相關不顯著，其余兩兩間相關性均顯著。表3

表3 光合指標之間相關性

注：**在0.01水平上顯著相關，*在0.05水平上顯著相關

Note:**means the significant level of 0.01,*means the significant level of 0.05

2.4 鹽脅迫下硒對葡萄葉片葉綠素熒光參數的影響

研究表明，與陽性對照(+)相比，陰性對照(-)降低了葡萄葉片的PSⅡ的最大光化學效率、實際光化學效率、潛在光化學效率下降，增加了葡萄葉片的非光化學猝滅系數。鹽脅迫下，隨著施硒濃度的增大，葡萄葉片的PSⅡ的最大光化學效率、實際光化學效率、潛在光化學效率均呈先升后降的趨勢，葡萄葉片的非光化學猝滅系數呈先降后升趨勢，尤其當施入硒濃度為10 mg/L時，葡萄葉片的PSⅡ的最大光化學效率、實際光化學效率、潛在光化學效率均達到最大值，分別是0.80、0.69和3.90，非光化學猝滅系數達到最小值7.56。表4

表4 鹽脅迫下施硒葡萄葉片葉綠素熒光參數變化

3 討 論

試驗中根施亞硒酸鈉濃度為10 mg/L時，緩解鹽脅迫對火洲黑玉葡萄的耐鹽光合特性的影響效果最好，趙薇等[18]試驗結果表明，噴施亞硒酸鈉濃度為0.5 mg/L時，緩解水分脅迫對赤霞珠幼苗的抗旱光合特性的影響效果最好，王文舉等[7]研究表明噴施亞硒酸鈉濃度為60 mg/L時，緩解高溫脅迫對紅地球葡萄的抗熱生理代謝效果最好。還有研究表明，噴施亞硒酸鈉濃度為1.0 mg/L時，緩解水分脅迫對赤霞珠幼苗的抗旱生理代謝的影響效果最好。這些研究結果顯示的最適宜施硒濃度并不一致，主要原因是施硒的方法不同，試驗采用根際施硒，趙薇等[18]和王文舉等[7]試驗采用葉面噴施，王海波等[19]研究表明，葡萄葉面噴硒的硒的利用率與根際施硒的硒的利用率存在差異。其次的原因是葡萄品種和樹齡不同，試驗材料是兩年生火洲黑玉葡萄，趙薇等[18]試驗材料是一年生赤霞珠幼苗，王文舉等[7]試驗材料是三年生紅地球葡萄，本身的抗逆性存在差異。

4 結 論

鹽脅迫導致葡萄葉片的葉綠素含量下降和光合作用能力減弱。施硒濃度為5～10 mg/L時，可以有效提高葡萄葉片中葉綠素的含量，并恢復其光合能力，緩解鹽脅迫對葡萄的傷害，且以施硒濃度為10 mg/L時，對葡萄鹽脅迫的緩解效果最好。但當施硒濃度為15 mg/L時，反而導致葡萄光合作用能力減弱，加劇脅迫。

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Fund project:Supported by special funds for the construction of modern agricultural industry technology system (CARS-30)

Effect of Selenium on the Photosynthetic and Fluorescence Characteristics of Grape under Salt Stress

WU Lin-nan1, HAO Yu-jie1, FENG Jian-rong1, FAN Xin-min1, Baimaduoji1,RONG Xin-min2, WANG Fu-xia2

(1 College of Agronomy, Shihezi University / Xinjiang production and Construction Corps Key Laboratory of SpecialFruitsandVegetablesCultivationPhysiologyandGermplasmResourcesUtilization,ShiheziXinjiang832003,China;2.ResearchInstituteofGrapes,ShiheziAcademyofAgriculturalSciences,ShiheziXinjiang832000,China)

【Objective】 To study the effects of selenium on the photosynthetic and fluorescence characteristics of grape under salt stress and provide a theoretical basis for the production practices.【Method】The two-year cutting seedlings of "Huozhouheiyu" cultured in nutrient solution were used as experimental material and then they were treated with NaCl at 4 g/L and Na2SeO3of three concentrations for 12 d. When the height of grapevines was about 50 cm, chlorophyll content, chlorophyll fluorescence parameters and gas exchange parameters were determined by using spectrophotometer and chlorophyll fluorometer.【Result】With increasing concentration of Se, chlorophyll content of grape gradually increased, while net photosynthetic rate (Pn), stomatic conductance (Gs), transpiration rate (Tr), water use efficiency (WUE), maximum photochemical efficiency of photosystem Ⅱ(PSⅡ) (Fv/Fm), actual photochemical efficiency of photosystem Ⅱ(PSⅡ) (ФPSⅡ) and PSⅡ potential activity(Fv/Fo)in leaves of grape firstly increased and then decreased, and intercellular CO2concentration (Ci), stomatal limitation value (Ls) and non-photochemical quenching (NPQ) in leaves of grape firstly decreased and then increased. All values reached the extreme value at Se concentration of 10 mg/L.【Conclusion】Se concentration of 5-10 mg/L alleviated salt stress in grape and the optimal treatment concentration of Se is Se 10 mg/L Na2SeO3.

selenium; grape; salt stress; photosynthetic characteristics

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.07.006

2015-12-14

現代農業產業技術體系建設專項資金項目(CARS-30)

武林楠(1990-)，女，江蘇人，碩士，研究方向為果樹種質資源與遺傳育種，(E-mail)276277504@qq.com

馮建榮(1969-)，女，新疆人，教授，博士，研究方向為果樹種質資源與分子輔助育種，(E-mail)fengjr102@126.com

S663.1

A

1001-4330(2016)07-1217-06