應用JIP—test分析不同溶液處理對柚苗的影響

鄭濤+鄭域茹+危天進+林曉蘭+武英+李發林

摘 要 應用JIP-test初步分析了不同溶液處理對柚苗葉片光合PSⅡ系統的影響，結果表明：處理后柚葉Fo升高，Fm、Fv值降低，Fv/Fm、Fv/Fo、Fm/Fo比值均降低；經百喜草、圓葉決明浸提液處理的柚苗，其葉片Fo增加幅度較小，Fm、Fv值降低幅度較小，表明2個處理PSⅡ光合色素吸收能量后，以熱能和熒光形式散失的部分較少，有較多的能量可以用于下一步電子傳遞和能量轉化，受體側電子傳遞能夠較為順利進行，而2個濃度除草劑溶液處理后Fo、Fm、Fv變化幅度均最大，表明該處理使葉片吸收能量的一大部分（37.47%、40.61%）以各種形式散失，電子傳遞阻力較大；各處理對柚葉PSⅡ潛在活性（Fv/Fo）及捕獲激發能效率（Fm/Fo）的影響要遠大于對原初光能轉化效率（Fv/Fm）的影響，各處理對原初光能的轉化效率影響范圍在5.98%～16.95%（不含CK），百喜草、圓葉決明浸提液處理對柚葉PSⅡ原初光能轉化效率的影響最小，2個濃度除草劑處理Fv/Fo、Fm/Fo值大幅降低，對柚葉PSⅡ的功能傷害程度較大，嚴重影響了光合作用的進行。

關鍵詞 JIP-test ；柚 ；果園生草

中圖分類號 S666.3 文獻標識碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.09.001

Analysis of the Effects of Different Solution Treatments

on Pomelo Seedlings by using JIP-test

ZHENG Tao1） ZHENG Yuru1） WEI Tianjin2） LIN Xiaolan1） WU Ying1） LI Falin1）

（1 Fujian Institute of Tropical Crops， Zhangzhou， Fujian 363001；

2Wuping Soil and Fertilizer Station of Fujian Province， Longyan， Fujian 364300）

Abstract The effects of different solution treatments on the PS II system of pomelo were analyzed by using JIP-test. The results showed that the Fo of pomelo leaves increased， that the Fm and Fv reduced， and that the ratios of Fv/Fm， Fv/Fo and Fm/Fo decreased. The Fo increased in a small extent in the leaves of pomelo seedlings treated with the solution of the extracts of Paspalum natatum and Chamaecrista rotundifolia， and the Fm and Fv decreased very little. This indicated that after the PS II system of the leaves treated with these two extract solutions absorbed energy， more of this energy were used for the next step of electron transport and energy conversion； only less energy dissipated in the forms of heat energy and fluorescence； and， the electron transport could be conducted in the receptor side. The change of Fo， Fm and Fv of the leaves of the seedlings treated with two herbicides were the highest. This result showed that most of the energy absorbed by the leaves treated with two herbicides （37.47%， 40.61%） were lost in various forms and that the electron transport was suffocated. All the treatments had much higher effect on the Fv/Fo and Fm/Fo than the Fv/Fm. The efficiency of primary conversion of light energy （Fv/Fm） ranged between 5.98%～16.95% in all the treatments except the CK. The treatment with the extracts of P. natatum and C. rotundifolia had a minimum influence on transformation efficiency of primary optical energy. The Fv/Fo and Fm/Fo was reduced sharply after the leaves were treated with herbicides. This showed that the treatment of herbicides damaged the PSII system and affected badly the photosynthesis of the leaves treated.endprint

Keywords JIP-test ； pomelo ； weed in the orchard

JIP-test（JIP-測定）是以生物膜能量流動為基礎而建立的一種分析方法，利用該方法可以快速獲得有關PSⅡ（光系統Ⅱ）的基本信息，從而分析不同環境條件、處理水平等因素對植物光合反應功能、機構，如PSⅡ光能分配、供體側、受體側、反應中心等的影響[1]。植物光合機構包含光系統Ⅰ和光系統Ⅱ，即PSⅠ和PSⅡ，Kautsky等[2]最先發現，經過暗適應的光合材料在接受光照后，葉綠素熒光值先上升至最大（P點），然后逐漸下降，最終達到穩定，從接受光照的初始點（O點）至峰值（P點）整個過程有著豐富的熒光變化信息，其中經過了2個拐點，分別是J點和I點，4個點一般稱為熒光誘導動力學曲線的O、J、I、P相[3]。PSⅡ在植物被光照射后，捕光色素把捕獲的光量子傳遞到反應中心（P680），使其受到激發形成極不穩定的第一激發單線態，受到激發后產生的電子傳遞給P680受體側的去鎂葉綠素（Pheo），再傳遞給PSⅡ電子受體，最后傳遞至PSⅠ反應中心（P700），生成的P680+從P680供體側奪取電子導致H2O裂解[4]。質子傳遞和跨膜質子梯度的形成貫穿整個電子傳遞過程，在光合機構捕獲光能啟動電子傳遞的同時，也有一小部分能量以熱能或熒光的形式消耗，三者系相互競爭關系。通過對實驗材料的葉綠素熒光參數進行分析，可以獲得在不同因子影響下，葉片光合機構發生的變化。本研究應用JIP-測定技術分析不同牧草浸提液處理，對柚苗葉片光合系統PSⅡ的影響，以期在推廣果園生草栽培時，選取對柚樹不利影響最小的牧草品種。

1 材料與方法

1.1 材料

柚樹2年生實生苗，選取植株高度、地徑、長勢較為一致的實生苗為材料，單株盆栽于寬30 cm、高35 cm的營養盆內。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

試驗設7個處理：A.清水對照（CK）；B.竹節草浸提液；C.百喜草浸提液；D.寬葉雀稗浸提液；E.圓葉決明浸提液；F.除草劑2×10-5稀釋液；G.除草劑3×10-5稀釋液。每隔15 d用以上7個處理澆施盆栽苗，每處理重復3盆。

1.2.2 項目測定

用Hansatech Handy PEA進行指標測定，分別于處理前（2014.8.1）、連續施用3次后（2014.9.24），上午8點進行測定、記錄數據。

2 結果與分析

2.1 暗適應時間的確定

隨機選取10個完整的功能葉片（由頂端往下數第三片完全葉）進行測定，每個葉片間隔2 min，測定光強為最大值3 000 μmol/（m2s），記錄Fv/Fm值，重復3次取平均值。隨著暗適應時間的增長，植物葉片的Fv/Fm值先增大而后逐漸下降。測定結果（表1）表明，柚葉Fv/Fm值在暗適應2～4 min突然升高，而后基本保持緩慢升高的趨勢，因此確定4 min為柚葉充分暗適應時間。

2.2 飽和光強的確定

隨機選取10個完整的功能葉片暗適應4 min后進行Fv/Fm值測定，隨著飽和光強的增加，Fv/Fm值逐漸增大，當光強增加到2 500時，Fv/Fm值達到穩定。測定結果（表2）表明，當飽和光強大于2 000 μmol/（m2s）時，柚葉的Fv/Fm值基本保持不變，因此確定測定柚葉的最小飽和光強為2 000 μmol/（m2s）。

2.3 不同浸提液處理對葉片葉綠素熒光參數的影響

2.3.1 對Fo、Fm、Fv的影響

表3數據顯示，7個處理后的柚葉Fo值不同程度增大，大致排除環境、樹勢、植物生長等因素的影響（CK），其中，百喜草、圓葉決明處理的Fo增加幅度分別為13.89%和16.99%，方差分析表明，與處理前差異達到顯著水平（P<0.05），而其他處理的增加值均達到20%以上，除草劑B處理Fo值增加了40.6%；各處理Fm值均呈下降趨勢，其中除草劑處理下降幅度最大，達30.64%，百喜草下降幅度最小（CK除外），為12.39%，差異達顯著水平（P<0.05），下降幅度按由大到小依次為：除草劑3×10-5稀釋液>除草劑2×10-5稀釋液>寬葉雀稗>竹節草>圓葉決明>百喜草>CK；各處理Fv值不同程度下降，CK、百喜草下降幅度低于10%，寬葉雀稗、圓葉決明、竹節草處理低于20%，2個濃度除草劑處理低于30%。各處理Fv值呈下降趨勢，百喜草、圓葉決明處理下降幅度較小（低于20%），且Fv值大于其它處理，其余處理（不含CK）降低幅度均高于30%。

2.3.2 對Fv/Fm、Fv/Fo、Fm/Fo的影響

據表3可知，柚葉Fv/Fm、Fv/Fo、Fm/Fo值均呈下降趨勢，對Fv/Fm的影響百喜草、圓葉決明最小（CK除外），分別為5.98%、5.99%，竹節草、寬葉雀稗、除草劑2×10-5稀釋液、除草劑3×10-5稀釋液處理的下降幅度均在15%左右；對Fv/Fo、Fm/Fo的影響明顯大于Fv/Fm，百喜草、寬葉雀稗處理的降低幅度最小，保持在30%以內，除竹節草Fm/Fo值降低幅度為17.03%外，其余處理2個指標的降幅均在40%以上，其中，除草劑3×10-5稀釋液處理Fv/Fo值降幅達到59.03%。

3 討論

初始熒光Fo反應了光合色素吸收的能量中以熱能和熒光形式散失的部分能量[5]，即暗適應后，當所有反應中心完全開放時的最小熒光強度。各處理的Fo值增大，說明均對柚苗葉片的光能利用率造成了影響，其中CK處理影響最小，僅為4.46%，與處理前差異不顯著，其余處理Fo值增加幅度均達到顯著水平（P<0.05），百喜草、圓葉決明浸提液處理Fo值增加幅度較小，說明經二者處理的柚苗，其葉片PSⅡ光合色素吸收能量后，以熱能和熒光形式散失的部分較少，即還可以有較多的能量可以用于下一步電子傳遞和能量轉化，而除草劑A、B處理后，使吸收能量的一大部分（37.47%、40.61%）以各種形式散失，從而減輕或避免光合機構遭到破壞；暗反應后的最大熒光強度Fm，反應了通過PSⅡ的電子傳遞情況，即當所有反應中心完全關閉時的熒光[6]。研究結果顯示，各處理均對柚葉PSⅡ電子光合傳遞過程造成了影響，且處理間差異明顯，百喜草、圓葉決明浸提液處理對Fm值影響較小，說明柚葉PSⅡ電子傳遞未受太大影響，而寬葉雀稗、2個濃度除草劑處理Fm值下降幅度較大，說明該處理柚葉PSⅡ電子傳遞受阻；可變熒光Fv的大小與光合作用原初反應中電子受體QA的氧化還原狀態相關聯，表示可參與PSⅡ光化學反應的光能部分，它與Fm、Fo三者呈相互競爭關系，相互作用影響光合原初反應的能量分配，各處理Fv值的降低說明柚苗在處理后，葉片可用光能減少，百喜草、圓葉決明處理較高的Fv值及較小的降幅說明，二者在諸處理中對葉片可用光能的影響最小，而高濃度除草劑處理則嚴重影響葉片對吸收光能的利用。endprint

Fv/Fm、Fv/Fo、Fm/Fo三者分別表示PSⅡ原初光能轉化效率、潛在活性和捕獲激發能的效率[7]。從表3可以看出，各處理對原初光能的轉化效率（Fv/Fm）影響范圍在5.98%～16.95%（不含CK），百喜草、圓葉決明處理的降低幅度最小，除草劑處理降低幅度最大，說明前二者處理對柚葉PSⅡ原初光能轉化效率的影響最小，排除其他因素影響（CK），降低幅度與處理前差異不顯著；從Fv/Fo、Fm/Fo值的降低幅度看，各處理對柚葉PSⅡ潛在活性及捕獲激發能效率的影響要遠大于對原初光能轉化效率的影響，2個濃度除草劑處理Fv/Fo、Fm/Fo值降低了50%左右，說明除草劑溶液對柚葉PSⅡ的功能傷害程度較大，較大程度地影響了光合作用的進行。

參考文獻

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[7] 湯章城. 現代植物生理學實驗指南[M]. 北京：科學出版社，1999：192.endprint