茶樹葉綠素熒光參數葉位差異及其穩定性分析

唐敏 翟秀明 羅紅玉 鄔秀宏 侯渝嘉

摘? ?要? ?2017年，以福鼎大白茶為試驗對象，比較了不同葉位茶樹葉片葉綠素熒光參數的差異及穩定性。結果表明：茶樹新梢上部葉片光啟動速率快，對強光相對敏感，熒光參數穩定性較差。隨葉位下移，葉片逐漸成熟，到第5葉時，其PSⅡ反應中心最大光能轉換效率、潛在活性、實際光化學效率和電子傳遞速率均處于較高水平，且所測數據變異系數相對較小，表現出較強的穩定性。建議在進行茶樹葉綠素熒光參數測定時，選擇芽下第5葉或鄰近的功能葉為試驗對象以提高數據穩定性，從而更準確地反應茶樹光合生理特征。

關鍵詞? ?茶樹;葉片;葉綠素;熒光參數;葉位差異;穩定性

中圖分類號：Q945.11? ? 文獻標志碼：A? ? DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.31.003

葉綠素熒光分析技術作為植物脅迫生理研究中的一種無損探針，能快速準確地揭示植物對光能的吸收、傳遞、耗散、分配等特征。基于熒光數據的分析，能有效反應不同植物或不同品種在抗性、光合潛能、區域適應性等方面的差異[1-4]。然而，葉綠素熒光參數的差異不僅存在于同一植物的不同品種之間，也存在于同一品種的不同葉位之間[5-7];即使用同一品種的同一葉位葉片進行熒光參數測定，也會因葉片成熟度差異，生理活動的活躍程度差異、對環境的適應能力差異等原因，導致重復測定時數據波動性較大，從而影響試驗結果的準確性[8]。筆者以福鼎大白茶為研究對象，擬通過對不同葉位主要熒光參數的差異及數據穩定性進行分析，以增強試驗對象選擇時的科學性，從而提高試驗數據的穩定性和試驗結果的可重復性。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗地為重慶市農業科學院茶葉研究所種植資源圃，位于重慶市永川區茶山竹海街道。

1.2 試驗材料

供試品種為三年生福鼎大白茶，按雙行雙株側窩種植，大行距150 cm，小行距40 cm，穴距33 cm，常規管理。選取生長健壯，長勢一致，無病蟲害的當年生茶樹枝條芽下1～6葉作為測定對象。

1.3 試驗方法

試驗于2017年8月下旬進行，為盡量減少葉綠素熒光參數日變化產生的影響，測定時間均安排在9：00—12：00。主要熒光參數和光響應曲線采用PAM-2500便攜式調制葉綠素熒光儀測定，測定前葉片進行暗適應20～30 min。所有指標測定均重復4次，取平均值。

1.4 數據處理

所測數據用Excel進行整理。差異顯著性分析與多重比較（P=0.05）用SPSS Statistics 22 （SPSS Statistics IBM）計算。變異系數按如下公式計算：變異系數（C.V.）=標準差/平均值×100%。

2 結果與分析

2.1 不同葉位PSⅡ活性差異

Fv/Fm與Fv/Fo是常用于度量植物潛在光合能力和PSⅡ活性的兩個重要指標，前者反映植物葉片PSⅡ反應中心最大光能轉換效率，后者反映PSⅡ的潛在活性[9]。由圖1可知，茶樹新梢不同葉位葉片充分暗適應后，Fv/Fm和Fv/Fo隨葉位變化呈先升后降趨勢，在第5葉時達到最大值，第6葉開始降低，但仍顯著高于1～3葉。說明茶樹葉片成熟度對Fv/Fm和Fv/Fo具有顯著影響，且4～6葉PSII反應中心的光能轉化效率和潛在活性相對較高。

2.2 不同葉位光化學效率與電子傳遞能力差異

Yield是PSⅡ實際光化學效率，它是由光適應下的初始熒光（Fo′）、 穩態熒光產量（Ft）和光適應下的最大熒光（Fm′）按Yield=（Fm′-Ft）/Fm′計算所得，用于反映植物葉片在照光條件下反應中心部分關閉時的光化學效率。PSⅡ的電子傳遞速率（ETR），主要用于反映光合機構電子傳遞能力，與其生理狀況和生長的環境因素有關[10]。由圖2可知，葉片Yield隨葉位變化呈先升后降趨勢，所測葉片中，3～5葉Yield最高，但與其他葉位葉片的差異并未達到統計學意義的顯著水平;而ETR以第5葉和第6葉最高，且與其它葉片差異顯著，這說明成熟葉片的實際光化學效率和電子傳遞能力均強于未成熟葉片，4～6葉為茶樹光合作用的主要功能葉。

2.3 不同葉位光響應曲線及光合啟動速率差異

眾多研究表明，在未達到光飽和之前ETR與PAR（光合有效輻射）的強度呈線性關系，當光能過量時，ETR和入射的PAR不再呈線性關系，要低于按線性關系估計的值，甚至由于發生光抑制而開始降低[11-13]。通過比較不同葉位葉片的光響應曲線，能直觀地反映不同葉位電子傳遞能力的差異。本試驗采用Eilers and Peeters的公式[1]分別對不同葉位葉片的光響應曲線進行擬合，結果見圖3。圖3顯示，不同葉位葉片通過PSII的電子傳遞速率隨著光強的增加而不斷增加，當光強增大到900～1 200 μmol/（m2·s）時，ETR增速減緩直至不再增加或降低;相同PAR強度下，ETR隨葉片成熟程度逐漸增加，其中第5葉和第6葉光合電子傳遞能力顯著強于1～4葉。

光響應曲線初始斜率（alpha）及最小半飽和光強（lk）可用來反映植物的光化學啟動速率和對強光的耐受能力[14]。不同葉位葉片alpha和lk計算結果見圖4。圖4顯示，第1葉光響應曲線的初始斜率顯著高于4～6葉，而最小飽和光強以第5葉和第6葉最高，且與第1葉差異顯著。這說明茶樹新梢上部葉片對光照敏感，光化學啟動速率較快，而下部葉片逐漸成熟，光化學反應趨于穩定，對強光具有較強的耐受能力。

2.4 不同葉位主要熒光參數穩定性分析

由于茶樹生長是一個動態變化的過程，不同成熟度葉片生理活動的活躍程度存在明顯差異，是影響所測數據穩定性的重要因素之一。本試驗比較了不同葉位葉片葉綠素熒光數據的波動情況，結果列于表1。

由于枝條頂端葉片生長勢力最強，生理活動旺盛，變化較快，因此第1、2葉位的變異系數普遍較大，且明顯高于中下部，隨葉片逐漸成熟，其生理活動趨于穩定，所測數據重現性較高。

3 討論

同一茶樹品種不同葉位的葉綠素熒光參數具有明顯差異，表明茶樹葉綠素熒光參數的差異不僅受到基因型的影響，還與被測葉片的成熟度有關。試驗結果顯示，除PSⅡ實際光化學效率外，葉位對主要熒光參數均具有顯著影響，表現為：隨葉位下移，葉片逐漸成熟，其PSⅡ反應中心最大光能轉換效率、潛在活性、實際光化學效率和電子傳遞速率逐漸升高，在第5葉時達到最高水平，之后部分參數略有下降，這說明茶樹新梢第5葉為茶樹光合生理的主要功能葉，之后葉片光合功能開始下降，但仍強于未成熟葉片。

由于不同葉位成熟度不同，因此其光化學反應啟動速率和對環境的適應能力也不相同，試驗結果顯示，枝條頂端的葉片（第1葉）光響應曲線的初始斜率顯著高于成熟葉片，且最小半飽和光強最小，這說明未成熟葉片對光照敏感，光化學啟動速率較快，但對強光的耐受能力較弱，而成熟葉片則與之相反。

由于茶樹生長具有明顯的頂端優勢，位于枝條頂端的葉片生長勢最強，生理活動旺盛，變化幅度大，加之未成熟葉片對環境適應能力較弱，因此所測熒光數據在同一品種同一葉位的單株之間仍有較大波動性，其變異系數明顯高于成熟葉片。隨葉片生長，其光合機構逐漸成熟，光化學過程趨于穩定，相同條件下所測數據穩定性更強。因此，建議在進行茶樹葉綠素熒光參數測定時，選擇芽下第5葉或鄰近的功能葉為試驗對象，以便更準確地反應茶樹光合生理特征。

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