土壤水分脅迫對高黎貢山糯橄欖幼苗光合色素的影響

謝雯穎 楊曉娜

（保山學院資源環境學院，云南保山 678000）

植物生命活動中最重要的代謝活動是光合作用[1]，光合作用及蒸騰作用是植物中的生理過程，同時也是植物生長發育和生產力高低的決定性因素，光合作用和蒸騰作用對水分脅迫響應的變化是判斷植物抗旱性強弱的一項重要參數。在不同的水分脅迫條件下，抑制光合作用的機理也有所不同，輕度干旱脅迫下，光合速率下降的主要原因是氣孔限制，嚴重水分脅迫時光合色素吸收和傳遞光能效率下降導致植物體內的代謝紊亂。一般認為在水分脅迫下，植物葉片的葉綠體結構會受到傷害，葉綠素合成受阻，使得葉綠素含量降低，從而影響光合作用[2]。

1 材料與方法

試驗在保山學院玻璃溫室內進行，試驗前選擇生長勢、樹體大小、株高基本一致的實生幼苗為供試材料。采用環刀法測定土壤田間最大持水量為25%，用大小一致的花盆裝入5.4 kg的干土，每盆2株。每天采用稱重法控制土壤的含水量，土壤含水量分別維持在田間持水量的75%（T1）、65%（T2）、55%（T3）、45%（T4）、35%（T5）、25%（T6）。其中，75%設置為對照，因為土壤田間持水量一般為60%～80%。土壤水分脅迫處理7 d后開始，每隔7 d進行取樣，取樣時隨機選取3株幼苗的完全展開葉進行測定。

1.1 提取葉綠素 用95%乙醇提取法測定葉綠素含量。取新鮮葉片剪去粗大的葉脈并剪成碎塊稱取，稱取0.5 g幼葉放人研體中加入95%乙醇3 mL，少許碳酸鈣（CaCO3）和石英砂（SiO2），研磨成勻漿。靜置片刻過濾儲存在50 mL的容量瓶中，過濾完后用95%乙醇定容到50 mL；取上述提取液于比色杯中，以95%乙醇為對照，分別測定649、665 nm處的吸光值。

其中，C表示各色素濃度（mg/L），V表示提取液體積；Ca、Cb分別表示葉綠素a、葉綠素b含量；CT為總葉綠素濃度，單位為mg/L。

1.2 提取類胡蘿卜素 本試驗使用無水乙醇進行提取，稱取0.5 g樣品，加入5 mL溶劑，在避光的條件下提取30 min，吸取上清液至25 mL的容量瓶中，然后往沉淀物中加入5 mL無水乙醇，重復上面操作，看到組織變白為止。最后用無水乙醇定容，使用紫外/可見分光光度計測定提取液在470 nm處的吸光值。

2 結果與分析

從表1可以看出，豎欄中與T1（CK）處理相比，T2處理的葉綠素a含量并無顯著差異，但T3、T4、T5、T6處理都與T1、T2處理分別表現出極顯著差異。隨著土壤的相對含水量不斷減少，葉綠素a的含量也逐漸減少，且在土壤相對含水量為25%時最低。T1、T2處理中的葉綠素a含量在脅迫時間為7、14、21、28、35 d時并沒有明顯差異。T5、T6處理中的葉綠素a含量隨時間變化急劇下降，在35 d時達到最低值。

從表2可以看出，豎欄中與T1（CK）處理相比，T2處理的葉綠素b含量差異不顯著，但T3、T4、T5、T6處理與T1、T2處理分別表現出極顯著差異。隨著土壤的相對含水量不斷減少，葉綠素b的含量逐漸減少，且在土壤相對含水量為25%時最低。T1、T2、T3處理的葉綠素b含量在整個脅迫過程并沒有明顯差異。T4、T5、T6處理的葉綠素b含量隨時間變化急劇下降，在35 d時達到最低值。

從表3可以看出，與T1（CK）處理相比，T2處理的葉綠素含量并無顯著差異，T3、T4、T5、T6處理與T1、T2處理分別表現出極顯著差異。隨著土壤相對含水量減少，葉綠素含量逐漸減少，且在土壤相對含水量為25%時最低。T1、T2處理的葉綠素含量在整個脅迫時間并沒有明顯差異。土壤相對含水量為55%時，葉綠素含量開始下降；T5、T6處理時的葉綠素含量隨時間變化急劇下降，在35 d時達到最低值。

表2 土壤水分脅迫對高黎貢山糯橄欖幼苗葉片葉綠素b含量的影響

表3 土壤水分脅迫對高黎貢山糯橄欖幼苗葉片葉綠素總含量的影響

研究結果顯示，T1、T2處理隨脅迫時間變化葉綠素a/b值無顯著差異。土壤相對含水量為55%時，葉綠素a/b比值開始明顯上升。對于T3、T4、T5、T6處理，葉綠素a/b比值并沒有隨土壤相對含水量和脅迫時間變化表現出明顯趨勢。在水分脅迫為7 d時，葉綠素a/b比值隨脅迫程度加劇而逐漸增加。長期處于土壤水分脅迫下，高黎貢山糯橄欖幼苗葉片的葉綠素a/b比值因處理不同而有差異。

研究結果表明，與T1（CK）處理相比，T2處理的類胡蘿卜素含量并無顯著差異，T3、T4、T5、T6處理都與T1、T2處理類胡蘿卜素含量分別表現出極顯著差異。隨著土壤相對含水量減少，類胡蘿卜素含量逐漸減少，且在土壤相對含水量為25%時最低。T1、T2處理的葉綠素含量在脅迫時間為7、14、21、28、35 d時并沒有明顯差異。在土壤相對含水量為55%時，類胡蘿卜素含量開始出現下降。隨著土壤水分脅迫加劇，T3、T4、T5、T6處理的類胡蘿卜素含量有極顯著差異，且T3、T4、T5、T6隨時間變化急劇下降，在脅迫時間為35 d時達到最低。

3 結論與討論

葉綠素a、葉綠素b分別是高等植物光合作用的主要色素和輔助色素，其含量在一定程度上體現了光合作用能力大小。其中，葉綠素a在很大程度上決定了植物的光合效率和能力，葉綠素b在調控光合機構天線大小、維持其穩定性和提高其適應性中起著重要作用。葉綠素是光合作用的重要色素，在光合作用過程中起到接收和轉換能量的作用。類胡蘿卜素是光合色素中非常重要的色素，除了吸收傳遞光能外，還可以起到保護作用。葉綠素和類胡蘿卜素可以作為光抑制條件下植物所作出的即時響應，短期內在很大程度上能夠保護光合機構免受逆境破壞[3-5]。

在本研究中，隨著土壤水分脅迫程度加重和脅迫時間增加，高黎貢山糯橄欖幼苗葉片的葉綠素a、b葉綠色含量和類胡蘿卜素的含量都逐漸下降。說明在長時間的土壤水分脅迫條件下，高黎貢山糯橄欖幼苗自由基的積累超過了抗氧化劑的清除能力，活性氧自由基代謝失調，最終導致光合器官結構和功能的破壞及細胞內物質與能量代謝的失調。研究中還發現，土壤相對含水量為55%處理條件時，高黎貢山糯橄欖幼苗的各種光合色素指標比土壤相對含水量為75%、65%時都有所減少，脯氨酸含量增加。同時，隨土壤水分脅迫程度加重，高黎貢山糯橄欖幼苗的各種光合色素均逐漸減少，而脯氨酸含量逐漸增加。因此，可將55%的土壤水分條件作為土壤高黎貢山糯橄欖幼苗葉片光合色素變化的轉折點。