淹水脅迫對3個樹種葉綠素含量的影響

龐宏東+胡興宜+胡文杰

摘要：通過模擬長江灘地季節性淹水過程，研究楓楊等3個樹種在淹水脅迫下葉綠素含量的變化。結果表明：（1）不同淹水深度脅迫下楓楊葉綠素含量均比對照有所降低，但降低值與淹水深度并無明顯相關性；落羽杉在不同淹水深度脅迫下其葉綠素含量變化不明顯；只有楓香葉綠素含量明顯隨著淹水深度增加而逐漸減少。（2）不同淹水時間長度脅迫下，3個樹種所有處理組葉綠素含量均呈波狀變化趨勢。（3）淹水脅迫解除后，楓楊、落羽杉葉綠素含量均低于對照組，也低于相同處理未解除淹水脅迫的處理組，而楓香葉綠素含量低于對照組，但稍微高于未解除淹水脅迫組；隨脅迫解除時間延長，3個樹種葉綠素含量變化呈現高-低-高的變化趨勢。

關鍵詞：楓楊；楓香；落羽杉；淹水脅迫；葉綠素

中圖分類號：S728文獻標識碼：A文章編號：1004-3020（2017）03-0007-05

Abstract： By simulating the Yangtze River seasonal flooding happened， chlorophyll content of three tree species in different waterlogging stress were studied. The results showed that：（1）Chlorophyll content of Pterocarya stenoptera was lower than CK in different waterlogging depth stress， but has no obvious correlation with the depth. Chlorophyll content change of Taxodium distichum was not obvious and regularity. Chlorophyll content of Liquidambar formosana gradually decreased obviously with the increase of submergence depth. （2） Chlorophyll content of all three tree species were wavy change in different waterlogging time stress. （3）Chlorophyll content of P.stenoptera and T.distichum were lower than CK and lower than the same treatment of unwinding waterlogging stress after stress relieve. And chlorophyll content of L.formosana was lower than CK， but slightly higher than the groups not relieve waterlogging stress. Chlorophyll content of three tree species presented high-low-high changes with prolonged of stress relieve.

Key words：Pterocarya stenoptera；Liquidambar formosana；Taxodium distichum；waterlogging stress；Chlorophyll

葉綠素是植物進行光合作用的最主要色素，其含量高低往往直接影響到植物正常的光合作用，進而影響植物的正常生長。有研究表明，葉片葉綠素含量與植物的抗逆性存在密切聯系[1-2]。何海軍[3]等人的研究發現，干旱脅迫可導致玉米葉片葉綠素含量顯著降低。賈志遠[4]等人發現，麻櫟Quercus acutissima經淹水處理后苗木葉片含水量、葉綠素含量以及光合速率均明顯低于對照。王瑞[5]等人的研究也發現，淹水脅迫能明顯降低紫穗槐葉片葉綠素含量和光合速率。長江中下游灘地由于每年江河水位的季節性變動，形成冬陸夏水這種獨特的季節性淹水特征，大部分灘地每年都有1個月左右的淹水時間。這對灘地造林造成了極大的影響，不但影響了樹木的正常生長，嚴重淹水甚至會導致苗木的死亡。楓楊Pterocarya stenoptera、落羽杉Taxodium distichum和楓香Liquidambar formosana等為長江中下游地區常見的用材樹種，耐水淹能力較強，在灘地血防林的建設中，具有較高的推廣利用價值。本研究通過模擬江灘地季節性淹水過程，研究楓楊等3個樹種在淹水脅迫下葉綠素含量的變化，探討植物對淹水脅迫的適應機制。從而也為長江灘地治理開發、抑螺防病林和防護林建設提供一定的理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料與方法

選取楓楊、楓香、落羽杉1～2 a實生苗為研究對象，在室外采用盆栽方法人工模擬江灘季節性淹水環境。共設7個模擬處理組，分別為：A組，短期漬水（水面與土壤表面持平，28 d后解除漬水恢復正常生長）；B組，長期漬水（水面與土壤表面相平，漬水時間超過56 d）；C組，短期輕度淹水（水面在土壤表面10 cm以下，28 d后解除淹水恢復正常生長）；D組，長期輕度淹水（水面在土壤表面10cm以下，淹水時間超過56 d）；E組，短期深度淹水（水面保持在土壤表面50 cm處，頂端不淹入水中，28 d后解除淹水恢復正常生長）；F組，長期深度淹水（水面保持在土壤表面50 cm處，頂端不淹入水中，淹水時間超過56 d）；CK，對照組，不淹水，常規管理。每個處理5株，取3株用于指標測定，其余留作觀測。

1.2數據測定與分析方法

2016年7月18日開始淹水，從淹水之日起，每間隔7d選取植株成熟葉片測定葉綠素a、b及總葉綠素含量，一共連續測定9次，每個處理取3個重復測定，取其平均值。葉綠素采用乙醇、丙酮混合液浸提法[6]提取，稱取0.2 g新鮮植物樣品于10 mL具塞離心管中，加入乙醇∶丙酮=1∶1的混合液（乙醇95%，丙酮80%）5 mL，充分振搖后于暗柜中靜置，待葉片完全變白后取上清液測定，樣品測定分別在波長645 nm、663 nm下測定吸光度。葉綠素含量計算公式如下：

葉綠素a （Ca）=（12.7A663-2.69A645）×（V×N）/（1000×W）

葉綠素b （Cb）=（22.9A645-4.68A663） ×（V×N）/（1000×W）

總葉綠素（Ca+b）= Ca+ Cb

式中，A645、A663分別為對應波長下的吸光值；W為樣品鮮重（g）；V為提取液體積（ml）；N為稀釋倍數；Ca、Cb、Ca+b的單位為mg/g。

吸光值測定均使用德國耶拿公司產的Specord200 plus紫外可見分光光度計進行測量。測定結果用Excel和SPSS統計軟件進行統計分析處理。

2結果與分析

2.1不同淹水深度脅迫對葉綠素含量的影響

對長期漬水（B組）、長期輕度淹水（D組）、長期深度淹水（F組）和對照（CK組）這4個處理組的測量數據進行分析，從表1的結果可知，在淹水脅迫下，3個不同樹種葉綠素含量變化有所不同。楓楊淹水后葉綠素a、葉綠素b和總葉綠素含量均有所降低，葉綠素a含量，B組最低，比對照低了87%，但在不同處理組間無顯著差異；葉綠素b含量，D組最低，比對照低了15.8 %，同時D組與CK、B組之間存在顯著差異（p<0.05）；總葉綠素含量D組含量最低，比對照低了11.1 %，CK組與D、F組之間存在顯著差異；Ca/Cb值，以D處理組最大，B處理組最低，且B組與D、F組之間存在顯著差異。

楓香淹水后，葉綠素a、b和總葉綠素含量均隨著淹水深度增加而逐漸減少。葉綠素a含量，F組最低，與其他各處理組間均有顯著差異；葉綠素b含量F組與CK、B組之間存在顯著差異；總葉綠素含量F組葉綠素含量下降最為顯著，與對照相比下降了16.3 %，與其他各處理組間均有顯著差異；Ca/Cb值，D處理組最大，但各組間無顯著差異。

落羽杉淹水后，葉綠素a、b和總葉綠素含量變化不明顯，規律性不強，各處理組間均無顯著差異。

2.2不同淹水時間脅迫對葉綠素含量的影響

隨著淹水時間的延長，3個樹種所有處理組葉綠素含量均呈波狀變化趨勢，與對照組的葉綠素含量變化較為一致（圖1）。楓楊B、D、F處理組總葉綠素含量在各淹水時間段內無顯著差異，與淹水前（0 d）也無顯著差異。葉綠素a、b含量在D組和F組中在不同淹水時間段內存在顯著差異。D組葉綠素a含量淹水7 d時顯著低于（p<005）淹水21，42，49 d時；葉綠素b含量淹水28 d時顯著低于淹水0，49 d時。F組葉綠素a含量淹水7 d時顯著低于淹水21，28，42，48 d時；葉綠素b含量淹水21 d時顯著高于淹水28，42 d時。

楓香葉綠素a、b及總葉綠素含量除B組在各淹水時間段內無顯著差異外，D組和F組在不同淹水時間段內存在顯著差異。D組總葉綠素含量淹水21 d時顯著低于淹水0，35 d時；葉綠素a含量淹水35 d時顯著高于淹水7，21 d時；葉綠素b含量淹水0 d時顯著高于淹水14，21，28，49，56 d時。F組葉綠素a、總葉綠素含量淹水35 d時顯著高于淹水0，7，42 d時；葉綠素b含量淹水14 d時顯著低于淹水0，28，35 d時。

落羽杉總葉綠素含量均為淹水前最高，B組淹水0 d時顯著高于淹水49，56 d時，D組淹水0 d時顯著高于淹水42，49 d時，只有F組在淹水前后無顯著差異。B組葉綠素a含量淹水35 d時顯著高于淹水49 d時；葉綠素b含量淹水0 d時顯著高于淹水7，21，28，49，56 d時。D組葉綠素a含量淹水42 d時顯著低于淹水0，35 d時；葉綠素b含量淹水0，7 d時分別顯著高于淹水21，28，35，42，49，56 d時。F組葉綠素a含量淹水7 d時顯著低于淹水0，21，35，49 d時；葉綠素b含量淹水0，14 d時分別顯著高于淹水21，35，49 ，56 d時。

2.3淹水脅迫解除后對葉綠素含量的影響

對短期漬水（A組）、短期輕度淹水（C組）、短期深度淹水（E）和對照（CK組）這4個處理組的測量數據進行分析可知，淹水脅迫解除后，3個樹種所有處理組葉綠素含量變化呈現高-低-高變化趨勢，與CK組葉綠素含量變化相一致（圖2）。楓楊淹水脅迫解除后，A、C、E這3個處理組葉綠素a、b及總葉綠素含量均低于對照組，也低于相同處理未解除淹水脅迫的處理組；葉綠素a及總葉綠素含量顯著低于CK組；葉綠素b含量，只有C組顯著低于CK組。隨著脅迫解除時間的延長，A組葉綠素b、總葉綠素含量在脅迫解除28 d時顯著低于淹水0 d時；而葉綠素a含量在各時間段無顯著差異。C組總葉綠素在脅迫解除28 d時顯著低于淹水0 d時；葉綠素a在脅迫解除28 d時顯著低于淹水0 d、脅迫解除14 d時；葉綠素b含量淹水0 d時顯著高于脅迫解除14，21，28 d時。E組總葉綠素含量淹水21 d時顯著高于脅迫解除后所有時間段的值；葉綠素a含量淹水21 d時顯著高于脅迫解除14，21，28 d時；葉綠素b在脅迫解除7 d時最大，14 d時最小，兩者間存在顯著差異，同時淹水21 d時顯著高于解除14，28 d時。

楓香淹水脅迫解除后A、C、E組葉綠素a、b及總葉綠素含量低于CK組，稍微高于未解除淹水脅迫組，但各處理間無顯著差異。隨著脅迫解除時間的延長，A組總葉綠素、葉綠素a、b含量均在脅迫解除7 d時最大，28 d時最小，解除7 d時顯著高于淹水0，7，28 d時。C組總葉綠素、葉綠素a、b含量均在在脅迫解除7 d時最大，28 d時最小；總葉綠素含量解除7 d時顯著高于淹水0，7，14，21，28 d時；葉綠素b含量解除7，14，21 d時均分別顯著高于淹水0，14，21，28 d時。E組總葉綠素、葉綠素a、b含量均在在脅迫解除7 d時最大，14 d時最小，均無顯著差異。

落羽杉淹水脅迫解除后A、C、E組葉綠素a、b及總葉綠素含量均低于CK組，也低于相同處理未解除淹水脅迫的處理組。總葉綠素含量，各處理組間均無顯著差異；葉綠素a含量，只有E組顯著低于F組；葉綠素b含量，只有C組顯著低于D組。隨著脅迫解除時間的延長，A組總葉綠素含量解除21 d時顯著低于淹水0，7 d時，葉綠素a含量解除21 d時顯著低于淹水21 d時，葉綠素b含量解除28 d時顯著低于淹水0，7 d時。C組葉綠素a、b及總葉綠素含量在脅迫解除7 d時最大，28 d時最小；總葉綠素、葉綠素a含量各時間段內無顯著差異，葉綠素b含量解除28 d時顯著低于淹水0 d和解除7 d時。E組總葉綠素含量淹水0，14，21 d時均顯著大于脅迫解除21，28 d時，脅迫解除7 d時顯著大于解除21，28 d時；葉綠素a含量解除21 d時顯著小于淹水14，21 d時及解除7 d時；葉綠素b含量淹水0 d時顯著大于解除7，21，28 d時，淹水7，14 d時，顯著大于解除21，28 d時。

3結論與討論

（1）葉綠素含量是植物生長的重要生理參數，大多數研究發現，水分脅迫不僅會影響植物葉片葉綠素的生物合成，而且能夠促進已形成的葉綠素加速分解，導致葉片葉綠素含量降低[7]。但也有研究發現，水分脅迫會使花生葉片中葉綠素含量明顯升高[8]。本研究中，不同淹水深度脅迫下楓楊葉綠素含量均比對照有所降低，但降低值與淹水深度并無明顯相關性；落羽杉葉綠素含量變化不明顯，規律性不強；只有楓香葉綠素含量明顯隨著淹水深度增加而逐漸減少。這可能與植物的抗逆境能力有關，抗逆能力強的植物在遭受脅迫時能較快適應新環境，恢復正常的生理活動。

（2）在不同淹水時間脅迫下，隨淹水時間延長，3個樹種所有處理組葉綠素含量均呈波狀變化。陳鳳娟[9]等發現，水分脅迫可導致豌豆幼苗葉片中的葉綠素含量呈先升后降、最后又上升的趨勢。余世雄[10]等研究也發現，小麥花期在干旱脅迫下，葉綠素含量先有所上升，但隨著處理時間的延長又呈現出顯著下降的趨勢。何奇江[11]等發現，雷竹在不同鹽濃度脅迫下，葉綠素含量基本呈高-低-高的變化趨勢。這些研究結果與本研究結果都較為相似。

（3）淹水脅迫解除后，楓楊、落羽杉葉綠素含量均低于對照組，也低于相同處理未解除淹水脅迫的處理組，而楓香葉綠素含量低于對照組，但稍微高于未解除淹水脅迫組。隨脅迫解除時間延長，3個樹種葉綠素含量變化呈現高-低-高的變化趨勢，與對照組葉綠素含量變化相一致。

研究結果顯示，楓楊、楓香、落羽杉等3個樹種對淹水脅迫反應不敏感，葉綠素含量變化幅度不大；對試驗苗木存活率觀測也發現，這3個樹種在淹水58 d后存活率為100%，而且在試驗結束后至冬季落葉時，持續淹水的樹苗仍繼續存活，表明這3個樹種抗淹水脅迫能力極強，均適合在季節性淹水灘地推廣種植。

參考文獻

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（責任編輯：夏劍萍）