高溫條件下光周期對鮮切菊花葉片光合系統(tǒng)熒光特性的影響*

陸思宇，楊再強,2**，張源達，鄭 涵，楊 立

高溫條件下光周期對鮮切菊花葉片光合系統(tǒng)熒光特性的影響*

陸思宇1，楊再強1,2**，張源達1，鄭 涵1，楊 立1

（1．南京信息工程大學氣象災害預報預警與評估協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210044；2．江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點實驗室，南京 210044）

以菊花品種“紅面”（Hongmian）為試材，進行（32±2）℃/（22±2）℃（晝/夜）高溫下的光周期實驗，每日光周期光照/黑暗時長分別設置為7h/17h（記為Ph7）、8h/16h（Ph8）、9h/15h（Ph9）、10h/14h（Ph10）和11h/13h（Ph11），以13h/11h（CK）作為對照。試驗于2019年7月20日開始，至8月25日菊花苗中出現(xiàn)柳芽結束。在菊花柳芽形成前分別測定分析葉片光響應曲線及快速熒光誘導動力學曲線，以了解高溫下滯育菊花不同處理的光系統(tǒng)及光合性能差異。結果表明：（1）Ph7、Ph8處理菊花光合色素含量最低，光系統(tǒng)II（PS II）的反應中心及放氧復合體、光系統(tǒng)I（PS I）末端電子受體庫NADP+的還原在26d試驗中期稍有緩和以外，其余時間均為受抑制狀態(tài)，光合能力也表現(xiàn)最差。Ph7、Ph8處理光系統(tǒng)受損最為嚴重。（2）Ph10為各處理中首個出現(xiàn)柳芽花序分化異常的處理，其光合潛力較大，但PSII放氧復合體始終失活，光合作用隨著PSII光合單位間能量連接的忽強忽落而不斷變化。Ph10菊花葉片的光系統(tǒng)最為敏感。（3）Ph11處理葉片光合色素為繼CK后的最大值，光合性能較穩(wěn)定，持續(xù)增強的PSI、PSII活性使光電子在放氧復合體失活的前提下正常傳遞輸送。Ph11菊花葉片光系統(tǒng)抗逆性最強。

菊花；光周期；光系統(tǒng)；光合電子傳遞；光合作用

菊花（Chrysanthemum）作為中國十大名花之一，已有三千多年的栽培歷史，集藥用、食用及觀賞于一身，長期以來深受各國人民的喜愛。菊花為典型的短日照植物，日照長度需短于臨界日長才能開花，正?；ㄆ跒?0月下旬至11月，臨界日長為12h?d?1[1]。經(jīng)8、9、10、11 h·d?1短日照處理的菊花營養(yǎng)生長、生殖生長都存在差異，開花時間從早到晚依次是短日處理10、9、8、11 h?d?1[2]。為滿足市場供應需求，促使菊花在長日照季節(jié)開花，常采用黑色的遮光材料進行遮光處理，以縮短白晝，增加黑暗期[3]。國內(nèi)外關于對菊花進行短日處理控制花期技術的研究較多，但均未能解決夏季遮光過程的高溫障礙問題，致使菊花質量受到嚴重影響[4]。

菊花屬于陰性作物，生長的最適均溫在15～20℃，最高溫不超過30℃，營養(yǎng)生長期夜間溫度不低于10℃[5]，溫度對光周期有強烈的調節(jié)作用[6]。韋三立等將菊花置于25～35℃的高溫環(huán)境3周后，菊花植株出現(xiàn)滯育現(xiàn)象，花序分化異常而形成柳芽，柳芽的出現(xiàn)表明菊花仍停留在營養(yǎng)生長階段，持續(xù)的高溫環(huán)境是導致菊花出現(xiàn)柳芽的重要因素[7]。溫度與光照在植物的生長發(fā)育過程中有著復雜的耦合作用，光溫間相互感應、刺激，其相互作用貫穿并調控植物生長的多個生育時期[8]。對于短日型菊花而言，在考慮光周期影響的同時，也不能忽略氣溫周期的影響。

葉片是植物接受光周期調控的主要器官，也是植物體進行光合作用的主要部位，菊花葉片光合性能的高低直接影響植株的營養(yǎng)生長狀況，而葉綠素是影響植物光合作用過程最重要的一類色素，直接參與到有機物的合成，研究葉綠素含量和光合作用對認識植物的生長發(fā)育過程有重要意義[9]。在植物的生長發(fā)育過程中，光合結構對逆境非常敏感，是逆境傷害的首要位點。光溫耦合會對短日植物的光合結構性能產(chǎn)生顯著影響，使植物的生長發(fā)育表現(xiàn)出差異。植物葉片內(nèi)進行光合作用的電子傳遞體由光系統(tǒng)Ⅱ復合體（PSⅡ）和光系統(tǒng)Ⅰ復合體（PSⅠ）2個光系統(tǒng)串聯(lián)而成，電子只有在PSⅡ?PSⅠ之間的傳遞達到動態(tài)平衡，才能確保整個光合機構具有較高的光合活性和能量傳遞效率[10]。而葉綠素熒光不僅可以反映植物體光反應過程對光能的吸收和利用情況，并且與PSⅡ上放氧復合物水裂解釋放氧，PSⅠ向電子傳遞鏈下游傳遞電子以及電子由PSⅡ向PSⅠ的傳遞過程有關[11]。通過對高溫下不同光周期菊花葉片快速葉綠素熒光誘導動力學的分析，可以深入了解高溫環(huán)境下不同光脅迫對光合機構（主要是光系統(tǒng)）的影響以及不同光周期控制下菊花葉片光系統(tǒng)的敏感程度[12]。本研究以具備較高觀賞價值的“紅面”菊花為材料，研究高溫下不同光周期對菊花柳芽形成前葉片光合作用及葉綠素熒光的影響，分析光合速率、光合結構（PSⅡ和PSⅠ）中光合電子傳遞鏈的運轉情況及變化的原因，以期為菊花出現(xiàn)滯育時葉片光合作用各環(huán)節(jié)的診斷分析及光合性能研究提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2019年6?8月在南京信息工程大學農(nóng)業(yè)氣象試驗站內(nèi)完成，南京夏季6?8月光照時長為13～14h?d?1。以菊花品種“紅面”（Hongmian）為試材，2019年6月10日將菊花幼苗定植于口徑為18cm的花盆中。在自然光照條件下培養(yǎng)40d，待植株高度長至約30cm時，隨機選取生育期相同且長勢一致的菊花苗移至規(guī)格相同的人工氣候箱（TPG?1260，Australian）內(nèi)，開展高溫條件下的光周期試驗。

1.2 試驗設計

利用兩個規(guī)格相同的人工氣候箱分別進行光照和黑暗處理，光周期處理共分5組，光照/黑暗時長分別為7h/17h（記為Ph7）、8h/16h（Ph8）、9h/15h（Ph9）、10h/14h（Ph10）和11h/13h（Ph11），根據(jù)試驗站溫度傳感器的平均數(shù)據(jù)，人工氣候箱內(nèi)溫度均設置為（32±2）℃/（22±2）℃（晝/夜），空氣相對濕度為65%～75%，CO2濃度設置與外界大氣保持一致。其中一臺人工氣候箱每日7：00?18：00的光合有效輻射設為800μmol·m?2·s?1，用于菊花植株的光照處理，各處理的光照時間分別為7h（7：00?14：00）、8h（7：00? 15：00）、9h（7：00?16：00）、10h（7：00? 17：00）、11h（7：00?18：00）；另一臺人工氣候箱光合有效輻射設為0μmol·m?2·s?1，對菊花苗進行暗處理，各處理中除光照時段外均為黑暗處理。具體操作方法為：每日7：00將所有樣本（每個處理4盆，共20盆）置于光照氣候箱內(nèi)進行光照處理，14：00將Ph7處理的植株（共4盆）移入全黑氣候室，15：00將Ph8處理的植株（共4盆）移入、16：00將Ph9處理的植株（共4盆）移入、17：00將Ph10處理的植株（共4盆）移入、18：00將Ph11處理的植株（共4盆）移入，18：00后將所有植株（共20盆）統(tǒng)一移入第一個人工氣候箱內(nèi)，試驗于7月20日開始，循環(huán)以上過程直至8月25日在Ph10處理菊花苗中首次出現(xiàn)柳芽結束。同時將放于試驗站室外的菊花苗（共4盆）作為對照組CK，期間室外日照時長為13h。

在光周期試驗開始后10、18、26和34d分別測定菊花葉片的光合色素含量、光響應曲線以及葉綠素熒光動力學曲線。

1.3 項目觀測

1.3.1 光響應曲線

在每個觀測日9：00?11：00，選取生長狀況良好且葉齡一致的成熟葉片，用棉片拭去表面塵土，利用便攜式光合測量儀LI?6400（LI?COR Biosciences，USA）的紅藍光源測定。LI?6400葉室溫度設定為22℃，CO2為環(huán)境CO2濃度，約400μmol·mol?1，光量子通量密度分別設置為0、50、100、200、300、400、600、800、1000、1200、1400、1600、1800和2000μmol·m?2·s?1，測定菊花葉片的凈光合速率Pn，得到光響應曲線，并據(jù)此由葉子飄光合模型擬合得到暗呼吸速率Rd、光飽和點LSP以及光補償點LCP等光合參數(shù)。

1.3.2 葉綠素熒光誘導動力學曲線

采用Pocket PEA型植物效率分析儀測定。每個處理選擇3個成熟葉片，測定前用葉夾對菊花葉片進行20min的暗適應，20min后選擇2000μmol·m?2·s?1的誘導光強，1s即可測定完整的0.01～1000ms O-J-I-P曲線（即快遞葉綠素熒光誘導動力學曲線）及熒光參數(shù)。

為了進一步比較不同處理葉綠素熒光動力學曲線的OJ、OI、OK和IP相，將葉綠素熒光動力學不同時段內(nèi)的曲線標準化為相對可變熒光W，并計算熒光差異動力學ΔW[13]，即

式中，F(xiàn)O指0.05ms處的瞬時熒光，也稱最小熒光；FK指0.30ms處的瞬時熒光；FJ指2ms處的瞬時熒光；FI指30ms處的瞬時熒光；FP指200ms處的瞬時熒光，也稱最大熒光，而Ft指對應時間段內(nèi)任意時刻的瞬時熒光，Wref為CK對應時刻的相對可變熒光。

1.3.3 光合色素含量

葉綠素含量的測定參照李合生的方法[14]。選取菊花中部生長狀況良好的成熟葉片，擦拭葉片表面塵土，去除葉脈稱取0.2g，剪碎后置于25mL濃度為96%的乙醇中，封口避光放置48h，直至葉片中的葉綠素被完全浸提出，使用分光光度計在665、649和470nm波長下比色測定吸光度，每個處理3次重復。

式中，Chla、Chlb、Chl和Car分別表示葉綠素a（mg·g?1）、葉綠素b（mg·g?1）、總葉綠素（mg·g?1）和類胡蘿卜素（mg·g?1）；D665、D649和D470分別表示浸提液在665、649和470nm下的吸光值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel2016進行統(tǒng)計分析。運用SPSS26進行單因素ANOVA和Duncan法進行方差分析和多重比較（α=0.05）。利用Excel2016繪圖。

2 結果與分析

2.1 光周期對葉片光合色素合成的影響

由圖1知，高溫脅迫下光周期長短對菊花葉片中光合色素含量有顯著影響。在同一光周期處理天數(shù)下，葉片的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素總量隨著光照時間的增加整體呈上升趨勢，即與CK相比，隨著光照時間的減小各處理光合色素含量呈下降趨勢，Ph7處理的降幅最大，Ph11的降幅最小。處理34d時，Ph7的類胡蘿卜素含量與CK相比減少了46.43%（P＜0.05），Ph7、Ph11的葉綠素a含量較CK分別減小50.73%和7.99%，葉綠素b分別減小了52.54%和5.37%，葉綠素總量分別減小51.14%和7.4%。在光周期處理的10d和34d，Ph7、Ph8和Ph9的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素總量較CK的降幅均較大（P＜0.05），光照時間較長的Ph10、Ph11處理的降幅相對較小，18d時Ph7、Ph8、Ph9、Ph10較CK的降幅均大于Ph11的降幅。26d時，與對照組相比，不同光周期處理葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素總量的降幅均較大。Ph11處理下的菊花葉片光合色素含量均大于其它處理組，說明Ph11抗逆性較強。

圖1 不同光周期處理10d、18d、26d和34d后菊花葉片光合色素含量的比較

注：小寫字母表示不同光周期處理在0.05水平上的差異顯著性，短線表示標準誤。下同。

Note: Lowercase letters indicate the significant difference at the level of 0.05 for different photoperiod treatments. The bar is standard error.The same as below.

2.2 光周期對葉片光合中心能量傳遞的影響

2.2.1 對葉綠素熒光動力學曲線的影響

葉綠素熒光誘導曲線特征可反應菊花葉片的光合效率和潛力。圖2從0.01～1000ms對數(shù)時間尺度展示了暗適應后的菊花突然暴露在可見光下的熒光瞬態(tài)變化。由圖可見，所有處理的葉綠素熒光動力學曲線都出現(xiàn)OJIP特征位點。F0、FJ變大說明PSⅡ反應中心失活[15]。光周期處理10d后Ph7的F0增大為CK的1.26倍，而各時間點上，Ph7處理的J點亦始終較大，說明其PSII作用中心失活，光電子從電子受體QA到QB的傳遞受到限制。I點反映了慢還原型PQ庫與快還原型PQ庫的相對大小，當慢還原型PQ庫比例增加時，I點上升[16]。18d后Ph11的I點上升較大，34d后Ph8的I點下降，說明Ph11慢還原型PQ庫的比例增加，Ph8快還原型PQ庫比例增加，說明Ph8處理PS I、PSII間存在電子分配不均、傳遞不暢的問題，而Ph11光系統(tǒng)間電子傳遞均衡。

2.2.2 對葉片PS II天線尺寸及放氧復合體的影響

不同光周期處理OJ相的熒光差異動力學ΔWOJ揭示出各自的K-band條帶，ΔWOJ的正負，可反映PS II功能性天線尺寸及以錳復合物為主的放氧復合物的活性[17]。ΔWOJ為正表明放氧復合物失活，PS II功能性天線尺寸增大，為負表明放氧復合物活性增強，PS II功能性天線尺寸減小。

由圖3可知，CK的ΔWOJ始終為0，其余光周期處理有正有負。Ph7與Ph8控制下K-band條帶的變化趨勢一致，除了在26d后表現(xiàn)為負K-band，其余時間均表現(xiàn)為正K-band，即Ph7、Ph8放氧復合物的活性除光周期處理26d時稍有增強外，其它測定時間一直處于失活狀態(tài)，且PS II功能性天線尺寸增大，Ph7、Ph8放氧復合物活性受影響較大。

圖2 不同光周期處理菊花葉片快速葉綠素熒光動力學曲線

圖3 不同光周期處理菊花葉片OJ相熒光差異動力學

Ph11的K-band條帶10d時與CK相比差異不大，除了34d為正K-band，18、26d均為負K-band，由此可見，Ph11控制下菊花葉片放氧復合物在試驗初期受到的影響很小，試驗中期18～26d，放氧復合物活性得到持續(xù)增強，直至試驗后期34d放氧復合物方才失活，PS II功能性天線尺寸增大。而Ph10試驗全程始終維持為正K-band，放氧復合物始終處于失活狀態(tài)，PS II功能性天線尺寸始終在增大，由此可見，Ph10控制下菊花的放氧復合物對高溫環(huán)境較敏感。

2.2.3 對葉片PS I末端電子受體的影響

圖4、圖5用兩種標準化方法比較不同光周期處理的IP相，圖4曲線與WIP=0.5半上升水平線的交叉點顯示了不同處理的半衰期，而半衰期的倒數(shù)即為總速率常數(shù)，可用于比較不同光周期處理PS I末端電子受體庫（包括鐵硫蛋白、鐵氧還蛋白Fd）的還原速率[17]。PS I復合體的功能是吸收遠紅光，產(chǎn)生強的還原劑，用于還原NADP+，實現(xiàn)來自PS II的電子從細胞素b6f復合體到NADP+的電子傳遞，完成光化學反應過程。圖5僅截取了WOI≥1的部分，其中熒光上升的最大幅度可反映PS I受體側末端電子受體池的大小[17]，當PS I電子受體測末端的受體蛋白出現(xiàn)松弛變大的情況，說明光電子傳遞過程受阻，電子傳輸不暢導致PS I末端電子受體庫增大以使電子在兩個光系統(tǒng)間的傳遞達到平衡；反之當PS I電子受體測末端受體蛋白出現(xiàn)緊密變小的情況，說明光合電子傳遞通暢。

Ph7和Ph8控制下菊花葉片的半衰期始終為最大，說明高溫環(huán)境下Ph7、Ph8的PS I末端電子受體庫的還原速率受到抑制，為所有光處理中的最小值，即PS I末端由NADP+還原為NADPH的進程受阻，將直接影響光合作用的碳反應進程。圖5更是進一步說明了Ph7、Ph8的PS I受損位點，Ph7、Ph8的熒光上升幅度在18d之后的整個試驗過程均為繼CK后的最大值，說明PS I末端電子受體池變大，電子傳遞不暢。而Ph10控制下半衰期始終較小，熒光上升的最大幅度在試驗全程始終為最小，說明Ph10菊花葉片PS I末端電子受體庫對NADP+的還原速率較快，光電子在PS I末端傳遞暢通。Ph11的PS I末端電子受體庫的還原速率與Ph10一致，但Ph11在光處理前期18d前PS I的末端受體池為繼Ph7、Ph8后的極大值，18d后為繼Ph10后的極小值，總體維持在中間水平，說明Ph11光處理下 PS I運轉平穩(wěn)正常。

圖4 不同光周期處理菊花葉片IP相熒光差異動力學

圖5 不同光周期處理菊花葉片OI相熒光差異動力學

2.2.4 對葉片光合單位能量連接的影響

不同光周期處理下OK相的熒光差異動力學ΔWOK的正負，可反映PS II光合作用單位間的能量連接性[17]。ΔWOK為正值，即表現(xiàn)為正L-band，表明光合單位能量連接性降低，反之則表明光合單位能量連接性得到提高。由圖6可見，CK的ΔWOK始終為0，Ph7、Ph8試驗初期10d、18d時即表現(xiàn)為正L-band，26d時為負L-band，說明Ph7、Ph8在試驗初期18d前PS II光合單位的能量連接性降低，能量轉變與傳遞出現(xiàn)障礙，26d時PS II能量連接性得到提高。Ph10在試驗初期始終維持為正L-band，試驗后期始終為負L-band，而Ph11處理試驗期間一直表現(xiàn)為負L-band，說明Ph10的PS II光合單位能量連接波動較大，Ph11抗逆性較強，其PS II中光合單位的能量連接性試驗全程均得到提高。

2.3 光周期對葉片光合作用的影響

由圖7可看出，Ph7、Ph8的光響應曲線變化較一致，兩者的最大凈光合速率MAXPn在26d時大于CK，其余時間始終為組間最小，最小值僅1.80μmol·m?2·s?1。試驗初10d時Ph10的MAXPn僅大于Ph7、Ph8，僅有3.53μmol·m?2·s?1，在試驗中后期18～34d Ph10的MAXPn始終為組間最大，可達12.83μmol·m?2·s?1，為CK的1.50倍，Ph10的MAXPn急降急升與其光系統(tǒng)較敏感有關，Ph10光處理下的菊花葉片突然暴露在高溫環(huán)境中，MAXPn的急降為葉片在不利于生長的光溫耦合環(huán)境中光合機能下降的結果，MAXPn的急升為菊花葉片作出的短暫應激反應。而Ph11的MAXPn較穩(wěn)定，始終介于組間最大值與最小值之間，說明Ph11抗逆性較強。

圖6 不同光周期處理菊花葉片OK相熒光差異動力學

由表1可見，相同處理天數(shù)下光周期處理組以Ph10的暗呼吸速率最大，可達1.89μmol·m?2·s?1，說明Ph10消耗的能量最多，不利于有機物質的積累；試驗中后期均以Ph10 的光補償最大，可達28.52μmol·m?2·s?1，較CK增大了39.74%，其光飽和點也最高，可達780.74μmol·m?2·s?1，而光周期處理下菊花光飽和點的范圍為326～913μmol·m?2·s?1，說明Ph10控制下的菊花葉片對強光的利用能力較強，利用弱光的能力較差。

圖7 不同光周期處理菊花葉片光響應曲線

表1 不同光周期處理菊花葉片光合參數(shù)比較

續(xù)表

3 結論與討論

3.1 討論

葉片是植物吸收光能并進行光合作用的重要場所，光周期的變化將直接影響光合色素的合成及光合速率的高低，從而對植株的生長發(fā)育產(chǎn)生影響[18]。張歡等的研究表明油葵芽苗菜葉片中的葉綠素及類胡蘿卜素含量隨著每日光周期從0到16h的延長而顯著提高[19]，本試驗結果與之相符，在同一處理天數(shù)下，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量及類胡蘿卜素含量隨著光照時間的延長整體呈上升趨勢，原因可能是與葉綠素、類胡蘿卜素等光合色素合成有關的酶均為光響應酶[20]，菊花葉片接受光照時間越短，植株體內(nèi)光響應酶的催化活性越低，從而影響到光合色素的合成。

高等植物葉片中的光合作用從色素分子受光激發(fā)呈激發(fā)態(tài)而發(fā)生電荷分離開始，實現(xiàn)將光能轉變?yōu)殡娔艿倪^程，但此狀態(tài)的電能極其不穩(wěn)定，生物體無法利用，電子必須經(jīng)過一系列電子傳遞體的傳遞，引起水裂解釋放氧及NADP+還原為NADPH。NADPH是光合作用反應過程的重要中間產(chǎn)物，由光系統(tǒng)吸收光能轉變來的電能在PS I中進一步形成活躍的化學能貯存在NADPH中，而NADPH的H+又能進一步還原CO2形成中間產(chǎn)物，連接起光反應和碳反應，實現(xiàn)電能到化學能的轉變。其中的電子傳遞鏈依次有PS II（包括PS II反應中心，受體蛋白QA、QB，放氧復合體）、PS I、末端電子受體鐵氧還蛋白Fd。傳遞鏈上的每個光合結構都有各自的功能，任何環(huán)節(jié)受到抑制都會影響到光合電子傳遞，進而會對植物的光合作用造成影響。

李冬梅等的研究表明，每天8h的短日照處理明顯加深、加速光合機構的損壞，長日照有利于提高葉片的光合性能，減輕光系統(tǒng)的受害程度[21]。本次試驗結果與之相符，高溫環(huán)境下光處理Ph7、Ph8使菊花葉片的PS II反應中心始終處于失活狀態(tài)，PS I末端電子受體庫中NADP+的還原速率試驗全程受到抑制，NADP+的還原受阻將直接導致光合反應的碳反應過程不能正常進行，且Ph7、Ph8控制下的菊花葉片捕光色素含量最低，捕光色素的作用好比收音機的“天線”，起著吸收、傳遞光能的作用，天線色素與PS II中的放氧復合體需相輔相成才能發(fā)揮作用，完成光反應過程，故Ph7、Ph8控制下的菊花光合能力始終最弱，光系統(tǒng)受到損傷不利于菊花的生長發(fā)育。26d Ph7、Ph8由于放氧復合體活性增強，PS II光合單位間的能量連接性提高，即水裂解釋放氧及電子傳遞速率的加快使得菊花葉片的光合能力稍有提高。Ph7、Ph8葉片光系統(tǒng)在高溫下受損最嚴重。

第一朵柳芽出現(xiàn)在Ph10中，柳芽的出現(xiàn)說明外部溫度條件不能滿足菊花自身的生長發(fā)育需要，即高溫環(huán)境導致了菊花的不正常發(fā)育。光合單位為葉綠體中能進行完整光反應的最小結構單位，包括兩個光系統(tǒng)和聯(lián)結兩個光系統(tǒng)的光合電子傳遞鏈[22]，一個光合單位能獨立地捕集光能，導致PS II放氧復合體中氧的釋放以及PS I中NADP+的還原，其中涉及光能到電能，電能到化學能的轉變以及不同光合結構間能量的傳遞連接。Ph10在試驗初期光合能力較強，說明營養(yǎng)生長較旺盛，試驗中期由于放氧復合體的失活，PS II光合單位間的能量連接性降低，能量轉變及電子傳遞受阻，導致最大凈光合速率降至最小，試驗后期PS II光合單位間的能量連接性持續(xù)提高，PS I NADP+的還原速率加快，導致試驗后期光合能力的增強。由此可見，Ph10控制下的菊花葉片具有較大的光合潛力，而高溫環(huán)境使菊花出現(xiàn)了滯育，無法正常進入生殖生長而繼續(xù)停留在營養(yǎng)生長階段，葉片光系統(tǒng)在同一環(huán)境條件下持續(xù)不斷地變化，Ph10葉片光系統(tǒng)較敏感。

Ph11處理PS I受體末端NADP+的還原速率維持正常，葉片光合作用受影響不大，PS II放氧復合體活性試驗中期持續(xù)增強，試驗末出現(xiàn)失活現(xiàn)象，PS II光合結構單位間的能量連接性得到持續(xù)加強。高溫下Ph11的PS I、PS II間光電子在放氧復合體失活前提下葉片光合作用均在正常水平，說明Ph11菊花葉片光系統(tǒng)抗逆性較強。

3.2 結論

本試驗研究了高溫環(huán)境下不同光周期對“紅面”菊花柳芽出現(xiàn)前葉片光系統(tǒng)及光合性能的影響，明確了不同光處理對高溫下滯育菊花葉片光系統(tǒng)及光合電子傳遞的影響，即Ph7和Ph8處理菊花葉片光系統(tǒng)受損最為嚴重，Ph10處理隨著光溫耦合持續(xù)，葉片光系統(tǒng)變化劇烈，其光系統(tǒng)最為敏感，而Ph11光系統(tǒng)抗逆性最強。但本試驗在Ph10出現(xiàn)柳芽時即停止，高溫下其余光周期處理組菊花柳芽的形成時間以及本試驗結果是否適用于其它菊花品種，還有待進一步研究。

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Effect of Photoperiod on Fluorescence Characteristics of Photosynthetic System of Fresh-cut Chrysanthemum Leaves under High Temperature

LU Si-yu1, YANG Zai-qiang1,2, ZHANG Yuan-da1, ZHENG Han1, YANG Li1

(1.Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China; 2.Jiangsu Provincial Key Laboratory of Agrometeorology, Nanjing 210044)

Chrysanthemum is a typical short?day plant, which blossoms only when the sunshine length is shorter than the critical day length, and the critical day length is 12 h·d?1. In order to meet the market demand and promote the chrysanthemum to bloom in the long sunshine season, black shading materials are often used to shorten the day. There were many studies on short?day treatment to control the flowering period of chrysanthemum at home and abroad, but they failed to solve the problem of high temperature obstacle of willow buds in chrysanthemum during shading in summer. The appearance of willow buds indicates that chrysanthemum is still in the vegetative growth stage, and the process of flower bud differentiation is hindered. Continuous high temperature environment is an important factor leading to the emergence of willow buds in chrysanthemum. In this experiment, chrysanthemum variety "Hongmian" was used as the test material. The photoperiod experiment was carried out at high temperature of (32±2)℃/(22±2)℃(day/night), and the photoperiod duration was set as 7h/17h(Ph7), 8h/16h(Ph8) , 9h/15h(Ph9), 10h/14h(Ph10) and 11h/13h(Ph11), respectively with 13h/11h(CK) as control. The experiment began on July 20, 2019, and ended on August 25, 2019 when willow buds appeared in chrysanthemum seedlings. The photosynthetic structure of chrysanthemum leaves is very sensitive to adversity, which is the primary site of adversity damage. The light response curve, photosynthetic pigment content (including chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoid and chlorophyll total) and rapid fluorescence induction kinetics curves of leaves were measured and analyzed before the formation of chrysanthemum willow buds. The curves of chlorophyll fluorescence kinetics OJ, OI, OK and IP phases were standardized as relatively variable fluorescence W, WOJ=(Ft?F0)/(FJ?F0), WOI=(Ft?F0)/(FI?F0), WOK=(Ft?F0)/ (FK?F0), WIP= (Ft?FI)/(FP?FI), and the fluorescence differential kinetics ΔW was calculated, ΔW=W?Wref, where Wrefis the relatively variable fluorescence at the corresponding time of CK. That is, ΔWOJ=WOJ?Wref, ΔWOI=WOI?Wref, ΔWOK=WOK?Wref, ΔWIP=WIP?Wref, in order to understand the absorption and utilization of light energy by different photoperiod systems of chrysanthemum at high temperature in the process of photoreaction. By analyzing photosynthetic rate and the operation of photosynthetic electron transfer chain in photosynthetic structure (PSⅡ and PSⅠ), it is expected to provide scientific reference for the diagnosis and analysis of leaf photosynthesis and the study of photosynthetic performance when chrysanthemum is unable to differentiate normally. The results showed that: (1) the content of photosynthetic pigment was the lowest at ph7 and Ph8, and the reduction of NADP+ in the reaction center of photosystem II(PS II), the oxygen-releasing complex and the terminal electron acceptor bank of photosystem I(PS I) was slightly eased in the middle of the 26?day experiment, but it was inhibited at other times, and the photosynthetic capacity was the worst correspondingly. (2)The abnormal differentiation of willow bud inflorescence occurred at Ph10. The photosynthetic potential of Ph10 is great, but the oxygen-releasing complex of PSII is always inactive, and the photosynthesis changes with the strength and decline of the energy connection between PSII photosynthetic units. (3)The photosynthetic pigment of Ph11 leaves is the maximum after CK, and its photosynthetic performance is relatively stable. The continuously enhanced PSI and PSII activities make photoelectrons transfer normally under the premise of inactivation of oxygen-releasing complex. The photosynthetic system of chrysanthemum leaves treated with Ph7 and Ph8 was the most seriously damaged at high temperature. The photosynthetic system of chrysanthemum leaves treated with Ph10 was more sensitive, and the photosynthetic system of chrysanthemum leaves treated with Ph11 had stronger stress resistance.

Chrysanthemum；Photoperiod; Photosynthetic system；Photosynthetic electron transfer；Photosynthesis

10.3969/j.issn.1000-6362.2020.10.003

陸思宇,楊再強,張源達,等.高溫條件下光周期對鮮切菊花葉片光合系統(tǒng)熒光特性的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2020,41(10):632-643

2020?05?18

楊再強，E-mail：yzq@nuist.edu.cn

國家重點研究開發(fā)計劃（2019YFD1002202）

陸思宇，E-mail：1601152966@qq.com