999精品在线视频,手机成人午夜在线视频,久久不卡国产精品无码,中日无码在线观看,成人av手机在线观看,日韩精品亚洲一区中文字幕,亚洲av无码人妻,四虎国产在线观看 ?

池杉和落羽杉轉色期葉片衰老過程的生理特征差異

2025-07-28 00:00:00歐陽子龍賈湘璐廖宏英滕維超韋艷梅
廣西植物 2025年6期
關鍵詞:生理葉綠素時期

DOI:10.11931/guihaia.gxzw202404059

中圖分類號:Q945 文獻標識碼:A 文章編號:1000-3142(2025)06-1122-15

Differences in physiological characteristics of leaf senescence during color transition period between Taxodium ascendens and T. distichum

OUYANG Zilong1,23,JIA Xianglu1,23,,LIAOHongying1,2,TENG Weichao,WEIYanmei4* (1.NanningQingxiuMountainScenicSpotsTourismDevelopmentCo.Ld.,Naning530o4,China;2.NanningBotanical Garden,Nanning 53002,China;3.CollegeofForestry,Guangxi University,Nanning 530004,China;4.Party School of GuangxiDistrict Committeeof CPC,Nanning 530213,China)

Abstract:During theautumn and winter seasons,both Taxodiumascendens and T.distichum undergoa colortransition period in whichtheir leaves gradually turn orange orred,making them common ornamental trees with colored foliage in gardens.Analyzing thephysiological characteristicsof leaf color transition periodin these twospecies iscrucial for understanding the agingand coloring processes of these trees,providing valuable guidance for the appication of ornamental tres with colored leaves in garden landscapes.This study conducted measurements on pigmentcontent, antioxidant enzyme activity,osmoregulatorysubstancecontents,malondialdehyde(MDA)content,and chlorophyll fluorescence parameters in aging leaves of T ascendens and T distichum during the color transition period.Statistical methodssuch as significant diffrence analysis,correlationanalysis,linear fitting,andmembership functionanalysis were employed to comprehensively evaluate the physiological state of aging leaves from both species.The results were as follows:(1) The AC/CHLa+b ratio in T ascendens and T. distichumleaves increased rapidly with age reaching 11.46 and7.13respectively;this directlycontributed to theorange-red hue observed in their foliage.(2)During aging processes,superoxide dismutase (SOD)and catalase(CAT)activitiesand soluble sugar content decreased while MDA content first increased and then decreased;however peroxidase(POD),ascorbate peroxidase(APX),and phenylalanine ammonialyase(PAL)activities increased,indicating aresistance effectagainstleaf senescence.(3)The photochemical conversion eficiency and heat disspation ability could represent the change of physiological and biochemical indexes well,and reflect theaging process.(4)Comprehensive scoresshowed that atany given time T.ascendens consistently exhibited lower scores than T distichum suggesting superior physiological status for 1 ascendens. In conclusion,T. ascendens and 1 distichum demonstrate similar physiological characteristics of leaf senescence,but T ascendens enteres into this phase earlier than T distichum. In landscape applications,combining plantings of T ascendens alongside T.distichum can extend overall periods for colorful foliage display.

Key words:Taxodiumascendens,Taxodium distichum,autumn leaves,chlorophyllfluorescence,aging process

葉色是季節景觀最直接的構成要素,隨著我國園林綠化事業進一步發展,大量色葉樹種被廣泛種植,城市景觀效果和層次更加豐富(傅文霞,2020)。隨著秋冬季溫度逐漸降低,池杉和落羽杉葉片呈現由綠到橙(紅)的色彩變化,既是季節景觀的展現,又是轉色期葉片衰老的自然過程。池杉和落羽杉作為色葉樹種不僅美化了城市風貌,而且還提高了城市的生命力。但是,過快衰老會使葉片凋落進而導致葉色觀賞期縮短,景觀效果不佳?;ㄉ剀眨╝nthocyanin,AC)、葉綠素(chlorophyll,CHL)和類胡蘿卜素(carotenoid,Car)是決定葉色的主要色素,其中AC可使葉片呈現紅色,CHL和Car使葉片分別呈現綠色和黃色(商彩麗等,2021;Yuanetal.,2021;Lietal.,2022)。楊淑紅(2012)研究發現,葉片中色素的種類和比例是葉色變化的直接原因,當AC/CHL的值升高時,葉片傾向于紅色,反之則傾向于綠色;當Car含量較高時,葉片傾向于黃色。前人研究認為葉片由綠變紅的過程往往伴隨著色素含量的劇烈變化,如美國紅楓(高煥章等,2013)、雞爪槭(蔡雪雁等,2015)和納塔櫟(許曉波,2015)等。

植物葉色變化與衰老過程密不可分,隨著衰老進程加劇,葉綠素含量迅速降低(Amyetal.,2024;Yangetal.,2024)??寡趸到y是抵御衰老的一道重要防線,Huang等(2024)研究認為,抗氧化酶對維持葉綠體穩態具有重要意義。植物通過提高葉片中抗氧化酶的活性及時清除活性氧自由基,從而減少了色素的降解,延緩了衰老(Shietal.,2019;Wenetal.,2022)。除抗氧化酶外,色素合成酶和營養物質對葉片呈色亦產生了影響。苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,PAL)是AC合成途徑中一種重要的酶,其活性決定了植物衰老過程中AC含量的變化(Zhanetal.,2022)??扇苄蕴牵╯olublesugar,SS)和可溶性蛋白(solubleprotein,SP)可作為合成酶的能量底物、營養和滲透調節物質,直接調控植物生理狀況(賈湘璐等,2022),提高植物衰老過程中的生理活性(劉朝茂和李成云,2017;Hanetal.,2022)。葉片衰老過程中丙二醛(malondialdehyde,MDA)積累(Kunetal.,2022;Heetal.,2024),過高的MDA含量又進一步損傷組織,加速衰老,使葉色發生改變。呂志偉等(2022)通過對玉米穗位葉的衰老過程進行研究,發現MDA是表征葉片衰老的優良指標,植物生理狀況與衰老緊密相關。植物葉綠素熒光參數是植物光利用能力的表征,可反映植物衰老過程的生理狀況變化(薛惠云等,2021)。

池杉(Taxodiumascendens)和落羽杉(T.distichum)均屬于杉科(Taxodiaceae)落羽杉屬(Taxodium)落葉大喬木,耐濕性極強,可在水中正常生長,是我國園林造景的常用樹種。國內外對池杉和落羽杉的研究集中在養分特征(Dingetal.,2021)群落演替(Middletonetal.,2021)逆境響應(賀燕燕等,2018;Heetal.,2021)、遺傳多樣性(Ikezakietal.,2016)等。池杉和落羽杉在我國中部被廣泛種植,是必不可少的秋冬季觀色樹種,如杭州、武漢、南京等地。相比之下,池杉和落羽杉在華南地區的景觀應用并不占優勢。目前,尚未有研究對這2種杉木在華南地區轉色期葉片的衰老特征進行分析,尤其是葉片衰老過程的生理特性差異仍不清楚。因此,本研究以南寧地區的池杉和落羽杉為試驗材料,測定轉色期葉片色素、酶活性、滲透調節物質、葉綠素熒光參數等指標,對2種杉木葉片衰老的生理過程進行分析比較,以探究池杉和落羽杉轉色期葉片的衰老特征及生理差異。本研究以期為進一步了解池杉和落羽杉衰老葉片的轉色機制,為園林景觀應用提供科學研究基礎。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地為廣西大學林學院苗圃( 108°179.00′′E 、22°5028.41′′N ),屬于亞熱帶季風氣候,年均降水量 1 310mm ,年均氣溫 21.6°C ,年均相對濕度80% 。雨水充足,地勢平坦,日照時間長。

1.2試驗材料

試驗材料為生長狀況良好的2年生池杉和落羽杉幼苗。供試容器為高 12cm 、直徑 10cm 的塑料盆,基質采用椰糠,每盆1株。2種植物幼苗各種植50盆,每盆作為1個生物學重復,共計100盆。澆水和病蟲害管理按常規進行。

1.3試驗方法

池杉和落羽杉轉色期間葉片逐漸衰老,呈現綠色到橙(紅)色的過渡,同一株個體有不同顏色的葉片。于2021年12月30日天氣晴朗的上午,采集池杉和落羽杉幼苗不同轉色期葉片,分別為綠色(時期1)、綠橙色(時期2)、橙(紅)色(時期3)3種顏色(圖1),采集后立即裝進自封袋,并放入冰盒內迅速帶回實驗室,測定色素含量和生理生化指標。將池杉和落羽杉幼苗帶回實驗室放置黑暗處進行暗處理, 20min 后測定葉綠素熒光參數指標,重復3次。

1.4指標測定

色素指標為葉綠素a(CHLa)、葉綠素b(CHLb)、總葉綠素( CHLa+b )、類胡蘿卜素(Car)和花色素苷(AC)。生理生化指標為超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)、過氧化物酶(peroxidase,POD)、過氧化氫酶(catalase,CAT)、抗壞血酸過氧化物酶(ascorbateperoxidase,APX)苯丙氨酸解氨酶(PAL)、可溶性蛋白(SP)和可溶性糖(SS)。

AC含量測定參照Wrolstad等(1982)的方法,PAL活性測定參照王惠聰等(2004)的方法,CHLa、CHLb、 CHLa+b 、Car、SOD、POD、CAT、APX、SP和SS的測定參照《植物生理學實驗指導》(高俊鳳,2006)的方法進行。使用PAM-2500葉綠素熒光儀分別測定葉綠素熒光指標:最大光化學量子產量( Fv/Fm )、實際光化學量子產量[Y(Ⅱ)]、非調節性能量耗散量子產量[Y(NO)]和非光化學淬滅系數(NPQ),各項參數均重復測定3次。

1.5數據分析

采用DPS7.05軟件進行方差分析和多重比較分析(Duncan, Plt;0.05. ),采用 Origin 2019 軟件進行線性擬合及相關性分析并繪圖。為探究不同時期池杉和落羽杉葉片的整體生理水平,本研究采用隸屬函數法(許桂芳等,2009)計算平均隸屬度并得出綜合排名。相關計算使用Excel2019軟件進行。

2 結果與分析

2.1池杉和落羽杉葉片色素含量及比例

如圖2:A-D所示,落羽杉CHL含量在各時期均高于池杉,但 AC/CHLa+b 均低于池杉。池杉和落羽杉CHL和Car的含量隨衰老均顯著下降。AC含量變化則相反,在時期3最高,池杉為1.91mg?g-1 、落羽杉為 2.17mg?g-1 (圖2:E)。2種杉木 AC/CHLa+b 均隨衰老而增加(圖2:F),葉色則逐漸變紅。池杉""的值在各時期均高于落羽杉。如圖3:A所示,池杉AC相對比例從80% (時期1)上升至 91% (時期3), CHLa+b 和Car含量分別由 18% 2% (時期1)下降至 8%.1% (時期3)。如圖3:B所示,落羽杉AC相對比例從63% (時期1)上升至 87% (時期3), CHLa+b 和Car含量分別由 33% 、 4% 下降至 12%,1% (時期3)。池杉AC含量在各時期均高于落羽杉,而CHLa+b 含量在各時期均低于落羽杉。由于AC與CHLa+b 的比值決定了葉片顏色的呈色效果,這說明池杉葉片變色較落羽杉更早。

A.池杉葉片;B.落羽杉葉片。

A.LeavesofT.ascendens;B.LeavesofT.distichum.

圖1池杉和落羽杉不同轉色期葉片Fig.1Leaves of Taxodium ascendens and T.distichum during different color transition periods

2.2池杉和落羽杉生理生化指標

如圖4:A-D所示,池杉和落羽杉SOD和CAT的活性均隨衰老逐漸下降,在時期3最低;APX活性則相反,在時期3最高,分別是 1013.34U?g-1 FW和 1 193.33U?g-1FW (時期3);POD活性先升后降,在時期2最高,分別是 1 720U?g-1FW 和1536U?g-1FW 。如圖4:E所示,池杉和落羽杉PAL活性均隨衰老而升高,在時期3最高,分別是3824.00U?g-1FW 和 5286.67U?g-1FW ,各時期中池杉PAL酶活性均低于落羽杉。如圖4:F所示,池杉和落羽杉MDA含量均隨衰老而先降后升,在時期3最高,分別是 4.24mg?g-1 和 5.75mg?g-1 。如圖5:A所示,隨衰老進行,落羽杉SP含量先升再維持不變,由 8.26mg?g-1 升高并穩定至 9.58mg?g-1 左右;池杉 SP含量則先降再升,由 7.75mg?g-1 降低至 5.66mg?g-1 ,再升高至 8.55mg?g-1 ,各時期中池杉SP含量均低于落羽杉。如圖5:B所示,隨時期變化,池杉和落羽杉的SS含量均逐漸下降,分別由 23.00%.29.75% 降低至 14.15%.14.99% ,各時期中池杉SS含量均低于落羽杉。

綜上表明,池杉和落羽杉各時期生理生化指標變化明顯,落羽杉抗氧化酶活性和MDA含量均較池杉高,這可能是池杉更早進入衰老和轉色的重要原因。

葉綠素熒光參數反映了植物的光利用能力。Fv/Fm 表示植物光合中心Ⅱ(PSⅡ)將吸收的光能轉化為化學能的效率,Y(Ⅱ)表示在適宜的光照條件下植物葉片實際光能轉化效率。熱耗散可減少植物光合機構受損傷程度,NPQ能反映植物熱耗散能力的變化,是一種重要的光保護指標。Y(NO)表示PSⅡ系統非調節性能量耗散的量子產量,是一種重要的光損傷指標,較高時說明光化學的能力轉換效率和諸如熱耗散等保護性的調節機制不足以消耗掉植物所吸收的光化學能,植物可能受到光照損傷。如圖6:A-D所示,池杉和落羽杉葉片衰老過程中 Fv/Fm"均逐漸下降,分別降低至0.27和0.30(時期3);""逐漸下降,分別降低至0.55和0.45;Y(NO)則逐漸升高,分別升高至0.46和0.55(時期3),各時期中池杉Y(NO)均低于落羽杉; NPQ 逐漸升高,分別升高至0.98和0.73(時期3),各時期中落羽杉NPQ均低于池杉。綜上表明,隨衰老進行,池杉Y(Ⅱ)逐漸高于落羽杉且熱耗散能力較落羽杉更強[光損傷指標Y(NO)較低]??傮w而言,池杉對光損傷的抗性高于落羽杉。

圖2池杉和落羽杉葉片色素含量及比例Fig.2Contents and proportions of pigment in leaves of Taxodium ascendens and T. distichum圖3池杉(A)和落羽杉(B)葉片3種色素相對比例Fig.3Relative proportions of three pigments in leaves of Taxodium ascendens (A)and T. distichum τ(B)
Fig.4Leaf enzyme activities and MDA contents of Taxodium ascendens and T.distichum
圖4池杉和落羽杉葉片酶活性及MDA含量圖5池杉和落羽杉可溶性蛋白(A)和可溶性糖(B)含量 Fig.5Soluble protein(A)and soluble sugar τ(B) contents of Taxodium ascendens and T. distichum

2.3池杉和落羽杉生理生化指標的相關性分析

如圖7所示,池杉和落羽杉生理生化指標間存在較多顯著相關, CHL, Car、 Fv/Fm 、Y(Ⅱ)均與SOD、CAT、SS呈顯著正相關,而與APX、PAL呈顯著負相關;AC、AC/CHLa +b 、Y(NO)、NPQ均與SOD、CAT、SS呈顯著負相關,而與APX、PAL呈顯著正相關。SOD、CAT、SS 與 CHL 、Car、 Fv/Fm 、Y(ⅡI)的變化趨勢一致,在衰老的過程中均逐漸降低,說明一方面SOD和CAT活性的降低可能導致活性氧積累,抑制了光化學過程和轉化效率;另一方面SS含量下降,既無法補充SOD和CAT合成所需能量,導致其活性進一步降低,又無法維持滲透勢,MDA進一步累積。與之相反,APX與Y(NO)、NPQ的變化趨勢一致,隨著衰老進行,APX活性提高以補充SOD和CAT的不足,維持葉綠體的生理穩態,保持了一定的熱耗散能力,進而減少光化學損傷。此外,PAL活性的提升促進了AC的合成,為光保護提供協助。以上表明,池杉和落羽杉葉片衰老過程中抗氧化酶、滲透調節物質和葉綠素熒光參數之間存在著一定的協同作用。池杉和落羽杉生理生化指標之間的相關性基本一致,提示這2種杉木葉片變色的生理機制類似。

圖6池杉和落羽杉葉綠素熒光參數 Fig.6Chlorophyll fluorescence parameters of Taxodium ascendens and T.distichum

2.4池杉和落羽杉生理生化指標的線性擬合

池杉和落羽杉葉片轉色期,生理生化指標變化明顯,反映了葉片逐漸衰老的過程。為探究衰老過程中葉綠素熒光參數與葉片顏色、酶活性和滲透調節物質間的線性關系,選擇 作為葉色指標,并選擇相關性熱圖中與葉綠素熒光參數具有顯著相關的SOD、CAT、APX、PAL和SS這幾個指標進行線性擬合。如圖8所示,除池杉Y(II)與PAL間擬合不顯著( P=0.61 )外,其余擬合均顯著( Plt;0.05. )。擬合效果較好的是NPQ與AC/CHLa+b 比值(落羽杉, R2=0.95 ) Y(NO) 與PAL活性(落羽杉, R2=0.95 )、 Y(NO) 與APX活性(落羽杉, R2=0.94 ) 與 AC/CHLa+b 比值(落羽杉, R2=0.93 )。值得注意的是,較多擬合組池杉的 R2"低于落羽杉,表明其擬合穩定性較落 羽杉差,這是池杉和落羽杉生理生化指標關聯程 度差異的體現。

Tig.7Correlation analysis of each index of Taxodium ascendens (A) and T. distichum (B)

無論是池杉還是落羽杉,當SOD、CAT的活性升高時, Fv/Fm.Y(II) 的值隨之升高,而Y(NO)和NPQ的值隨之下降;當 Fv/Fm.Y(II) 的值下降時,APX活性得到提高以清除活性氧,APX與SOD、CAT活性的交替變化,是維持生理平衡的一種可能的動態機制。這表明較高的抗氧化酶活性能夠維持PSⅡ穩態,有利于光化學轉化,SS亦具有相同作用。但是,衰老過程仍在繼續,當抗氧化酶活性和滲透調節物質含量無法維持時,池杉和落羽杉均通過提高熱耗散能力處理過剩光能,減少光化學損傷;在此過程中,PAL活性升高,進而提高AC含量、促進 比值升高;較高的AC含量又作為電子消耗的替代庫,補償糖、淀粉和蛋白質合成等其他代謝過程的下降,間接起到光保護作用,協同減少光化學損傷(Mitsutoshietal.,2024)。因此, AC?AC/CHLa+b 比值均與Y(NO)、NPQ成正擬合關系??傮w而言,光化學轉化效率和熱耗散能力能夠較好地表示所選生理生化指標的變化情況,反映衰老過程。

2.5池杉和落羽杉生理狀態的隸屬函數綜合評價

通過對池杉和落羽杉轉色不同時期各指標進行隸屬度換算,計算平均隸屬度并得出綜合排名。平均隸屬度越大,綜合排名越靠前,生理狀況越好。由表1可知,池杉和落羽杉在衰老過程中綜合得分均逐漸降低,表明生理狀況越來越差。結合前文數據發現時期3池杉和落羽杉酶活性和葉綠素含量大大降低,呈現明顯衰老,該時期葉片更易凋落。此外,同一時期落羽杉綜合排名均大于池杉,表明落羽杉生理狀態好于池杉且衰老較池杉晚,體現在葉色較池杉更綠,這是落羽杉較池杉落葉更晚的一個重要原因。

3討論

3.1池杉和落羽杉轉色期葉片的衰老特征

葉色變化是植物對低溫進化出的適應性機制(Zhangetal.,2019),其內因是葉片細胞的色素含量和比例發生了改變(宋鵬等,2019)。低溫時期植物葉片衰老往往伴隨著顏色變化,這意味著衰老引起了色素的合成或降解。本研究中,池杉和落羽杉CHLa、CHLb、Car的含量和 CHLa+b 比值均隨著衰老而降低,AC含量則逐漸升高,表現為葉色由綠色到橙(紅)的轉變,該結果與Ougham等(2008)的結論相類似。值得注意的是,本研究中無論是池杉還是落羽杉,各時期中AC含量均占絕對優勢且AC含量隨衰老而持續增加, AC/CHLa+b 比值也迅速升高,這是導致變色的直接原因(Wangetal.,2023)。楚愛香等(2013)研究認為,當葉綠素含量為 60% 以上時,呈現綠色;當花色素苷含量為 60%~80% 時,呈現紅色;當葉綠素和花色素昔含量減少到 40% 以下時,呈黃色。本研究中,時期1池杉和落羽杉AC的含量就已高于 60% ,推測在時期1的2種杉木葉片的衰老程序可能已經啟動。

相比之下,各時期池杉 AC/CHLa+b 比值均高于落羽杉,表現為池杉葉色較落羽杉更橙(紅)。韓培培(2014)研究發現,池杉AC/CHL比值幾乎在各個采樣時間都高于落羽杉,本研究結果與之一致。綜上表明,池杉的衰老較落羽杉更早出現,其色葉景觀亦更早呈現,在園林造景中,可將池杉和落羽杉搭配種植,以延長整體觀賞期限。此外,孫蘇南(2013)研究發現,杭州地區池杉和落羽杉觀賞期為10月至翌年1月,而在南寧地區12月則剛進人觀賞期,兩地的觀賞期差距甚遠,可能原因是南寧市均溫較杭州高、秋冬季低溫出現的時間推遲。總而言之,同一時期池杉較落羽杉AC/CHLa+b 比值更高,更早進人轉色期的衰老過程,這是池杉和落羽杉衰老差異的直觀體現。

3.2池杉和落羽杉轉色期葉片衰老過程的生理特性

抗氧化酶通過清除活性氧自由基(reactiveoxygenspecies,ROS)防止植物組織和膜脂的損傷,維持細胞形態和結構,以應對衰老。其中,SOD是第一道抗氧化脅迫酶,可以將葉片細胞內活性氧02- 通過歧化反應生成 H2O2 和 02 ,然后CAT和POD共同將 H2O2 分解為 H2O2 和 02 ,解除體內ROS的毒害作用;APX主要通過AsA-GSH循環參與對 H2O2 的分解,對清除葉綠體中 H2O2 的效果較好(Dhriti et al.,2019;Han et al.,2020;Rajput etal.,2021)。王厚領等(2020)研究表明,隨著衰老的進行,植物體內代謝活性和營養水平下降,最終導致抗氧化酶活性明顯降低。本研究中SOD和CAT的活性隨衰老進行而下降,與上述的研究結果相類似。但不同的是,本研究中池杉和落羽杉POD活性均先升高再下降,而MDA含量則先降低再升高,說明這2種杉木POD在維持衰老葉片生理狀態中起到了主要作用,但隨著衰老不可避免的到來,POD活性在時期3降低,此結果與楊賢松(2019)的研究結果相類似,但又與姜琳(2016)和韓培培(2014)的結果并不完全一致,推測導致該結果出現差異的原因既可能與不同種類植物的衰老特性有關,又與環境因素密不可分,后期可進一步對比研究不同種類和不同地域之間的差異。衰老積累了大量活性氧,使得葉綠體被破壞,葉綠素含量降低(Muhmmadetal.,2024)。本研究觀察到,池杉和落羽杉APX活性持續提高,表明這2種杉木盡量維持葉綠體系統的穩定以抵抗衰老。綜上表明,池杉和落羽杉POD和APX在對衰老的活性氧清除和生理穩態維持的過程中起到了重要作用。

表1池杉和落羽杉的隸屬度及綜合排名

Table1Membership degree and comprehensive ranking of Taxodium ascendens and T. distichum

此外,SP和SS可通過平衡滲透勢降低MDA損傷,亦可為酶的合成提供能量和營養,直接參與植物對衰老的生理過程。本研究中隨衰老進行,池杉SP含量先降低再升高,落羽杉SP含量先升高再穩定,表明2種杉木可能通過提高SP含量平衡滲透差,以維持膜穩定性。SS均下降,說明衰老可能引起了SS的消耗。PAL活性強弱往往能反映葉片中AC含量的高低,而AC在提高抗氧化酶活性和抵御植物衰老過程中的光損傷過程中具有重要作用。本研究中池杉和落羽杉PAL活性均隨衰老逐漸升高,進而提高了AC含量,有利于抵御衰老。

在衰老過程中,植物葉片光合能力大大下降,修復因葉綠體破壞而引起的光損傷對維持細胞功能十分重要。葉綠素熒光可反映植物的光合生理水平和對過剩光能的處理能力(Oquist&Chow,1992),進而直接反映植物衰老葉片的光損傷程度。Junker和Ingo(2016)研究發現,隨著葉片衰老,葉綠素光合反應能力逐漸喪失,總體葉綠素熒光水平降低。在本研究中,2種杉木 Fv/Fm 和Y(Ⅱ)隨時期逐漸降低,Y(NO)逐漸升高,說明2種杉木光能轉化效率均隨衰老而降低,過剩光能積累愈來愈多,葉片已經受到光損傷,這可能是導致葉片加速衰老的因素之一,本結果與Danilova等(2020)的研究結果一致。池杉和落羽杉對衰老進行了積極抵抗,表現在NPQ隨葉片衰老而逐漸升高,通過提高熱耗散能力進一步處理過剩光能、增強光保護水平,反映了2種杉木應對光損傷的自我保護機制。本結果與Guo等(2022)和Kun等(2022)的研究結果相類似。但是,Astrid等(2004)研究發現,擬南芥衰老后期植株整體NPQ下降,僅蓮座葉基部NPQ較高,與本研究結果并不完全一致。一方面可能是該時期擬南芥葉綠體系統已經完全破壞、無法正常工作,導致葉綠素熒光途徑喪失;另一方面可能是不同植物不同功能部位的衰老程度不同。本研究中,雖然同一時間池杉較落羽杉更加衰老,但是池杉具有更高的實際光能轉化和熱耗散能力,這使得池杉對光損傷的響應能力并不低于落羽杉,更有利于池杉對衰老過程的積極抵抗。

3.3池杉和落羽杉轉色期衰老葉片生理參數的綜合評價

前人研究表明,葉片中色素和MDA含量、抗氧化酶活性的變化反映了衰老的進程(Lietal.,2004;Kang et al.,2019;Mallesham et al.,2024)。也有研究認為,葉片衰老過程中伴隨著葉綠素熒光動力學變化(Ayoubetal.,2021;薛惠云等,2021)。本研究中,相關性分析表明池杉和落羽杉衰老葉片生理生化指標間存在一定的協同作用。結合上述研究結論,本研究對葉綠素熒光參數與色素和MDA含量、抗氧化酶活性進行了線性擬合,以探究葉綠素熒光參數對2種杉木衰老過程的指示作用。本研究結果發現,有兩組擬合效果最佳,分別是Y(NO)與SOD和NPQ與 AC/CHLa+b 。目前,國內外也有利用葉綠素熒光參數擬合葉面積(Yinetal.,2000)和預測衰老時間與演變(Astridetal.,2004;Martaamp;Sergi,2014)等的研究。綜上表明,葉綠素熒光參數是植物重要的指標,能有效應用于對植物狀態的分析和追蹤等方面。

本研究的平均隸屬度綜合排名表明,同一時間落羽杉的整體生理狀況較池杉更好,對衰老的抵抗性更強,這是落羽杉較池杉變色和落葉更晚的一個重要原因。

4結論

池杉和落羽杉轉色期衰老葉片由綠色到橙(紅)色轉變,色素 AC/CHLa+b 比值隨衰老而迅速升高,這是導致葉色變化的直接原因。池杉和落羽杉葉片對衰老過程具有相似的生理特性,主要通過調控以POD和APX為主的抗氧化酶活性、滲透調節物質SP和SS的含量、PAL酶活性和葉綠素熒光參數對衰老過程進行積極抵抗,以降低MDA含量、提高熱耗散能力、避免過剩光能積累造成的光損傷,延緩了葉片的過快衰老和脫落。但是,衰老過程不可逆,MDA含量的迅速升高表明了衰老末期的到來,葉片呈橙(紅)色。雖然池杉對光能的利用程度和光損傷保護均優于落羽杉,但其整體生理狀態并不占優勢,表現為同一時間更加衰老。光化學轉化效率和熱耗散能力能夠較好地表示生理生化指標的變化情況,反映衰老過程。在后期景觀應用中,可將池杉和落羽杉配合種植,以延長整體色葉觀賞期。

參考文獻:

AMYV,CHARLESS,EMMAM,etal.,2O24.Doredand yellowautumn leaves make use of different photoprotective strategies during autumn senescence?[J].Physiologia Plantarum,176(3):e14327.

ASTRID W,MAGALIM,NATHALIEP,2OO4.Spatial patternsandmetabolicregulationofphotosynthetic parameters during leaf senescence [J]. New Phytologist, 161(3) : 781-789.

AYOUB F,CRISTINA B, REBECA G,et al.,2021. Chlorophyll fluorescence imaging as a tool to evaluate calyx senescence during the ripening of persimmon fruit treated vILI vrugy Technology,179:111582.

CHU AX, ZHANG YZ,WANG MM,2013. Relationships between leaf color changes,the contents of pigment and soluble sugars in leaves of four species of Acer in autumn [J].Acta Agriculture University Jiangxiensis,35(1):108- 111.[楚愛香,張要戰,王萌萌,2013.四種槭樹屬 (Acer)植物秋色葉變化與色素含量和可溶性糖的關系 [J].江西農業大學學報,35(1):108-111.]

CAI XY,LI HH,LI L,et al.,2015. Pigment composition and leaf color change in Acer palmatum [J]. Journal of Northeast Forestry University,43(7):63-67.[蔡雪雁,李厚華,李 玲,等,2015.雞爪槭葉片色素組成及葉色變化[J].東 北林業大學學報,43(7):63-67.]

DANILOVA ED,EFIMOVA MV,KOLOMEICHUK LV,et al., 2020.Melatoninsupportsphotochemicalactivityof assimilation apparatus and delays senescence of leaves of monocotyledonous plants [J].Doklady Biochemistry and Biophysics,495(1):271-275.

DHRITI K,SIMRANJEET S,VIJAY K,et al.,2019. Antioxidant enzymes regulation in plants inreference to reactive oxygen species (ROS)and reactive nitrogen species (RNS)[J]. Plant Gene,19:100182.

DING DD,LIU MH,ARIF M,et al.,2O21.Responsesof ecological stoichiometric characteristics of carbon,nitrogen, and phosphorus to periodic submergence in mega-reservoir : Growth of Taxodium distichum and Taxodium ascendens [J].Plants,10(10) : 2040.

FU WX,2O20. Investigation and evaluation of autumn plant landscape in universities in Changsha [D]. Changsha: Hunan Agricultural University:3-5.[傅文霞,2020.長沙 市高校秋季植物景觀調查與評價[D].長沙:湖南農業 大學:3-5.]

GAO JF,2006.Experimental supervision of plant physiology [M].Beijing:Science Press:1-90.[高俊鳳,2006.植物 生理學實驗指導[M].北京:科學出版社:1-90.]

GAO HZ, ZHAO ZJ,WANG BC,et al.,2013.Observation on variation process of the fall-color leaf of different cultivars of Acer rubrum[J].Northern Horticulture(19):83-86.[高 煥章,趙振軍,王斌成,等,2013.美國紅楓不同品種秋 色葉變化過程的觀察[J].北方園藝(19):83-86.]

GUO X,LI GH,DING XP,etal.,2022.Response of leaf senescence,photosynthetic characteristics,and yieldof summer maize to controlled-release urea-based application depth[J].Agronomy,12(3):687.

HAN LM,HUA WP,CAO XY,et al.,2020.Genome-wide identification and expression analysis of the superoxide dismutase (SOD)gene family in Salvia miltiorhiza [J].Gene,742(5): 144603.

HAN PP,2014. Changes of physiology and biochemistry during leaf color transformation in the three kinds Taxodiaceae in autumn [D]. Hangzhou: Zhejiang Aamp; F University:16- 24.[韓培培,2014.3種杉科植物秋季葉色變化的生理生 化研究[D].杭州:浙江農林大學:16-24.]

HAN X, YAO F, XUE TT,et al., 2022. Sprayed biodegradable liquid film improved the freezing tolerance of cv. Cabernet Sauvignon by up-regulating soluble protein and carbohydrate levels and alleviating oxidative damage [J].Frontiers of Plant Science,13:1021483.

HE W,CHAI Q, ZHAO C, et al.,2024. Influence of light of diferent narrowband light on the key of calvin cycle and antioxidant enzyme, secondary metabolites and microbial communities in soybeans [J].Russian Journal of Plant Physiology,71(1):39.

HE XR,WANG T,WU KJ,et al.,2021. Responses of Swamp cypress (Taxodium distichum) and Chinese willow (Salix matsudana)roots to periodicsubmergence inmegareservoir: Changes in organic acid concentration [J]. Forests,12(2):203.

HE YY,WANG CY,YUAN ZX,et al., 2018. Photosynthetic characteristicsof Taxodium ascendens and Taxodium distichum under different submergencein the hydrofluctuation belt of the Three Gorges Reservoir [J].Acta Ecologica Sinica,38(8):2722-2731.[賀燕燕,王朝英, 袁中勛,等,2018.三峽庫區消落帶不同水淹強度下池 杉與落羽杉的光合生理特性[J].生態學報,38(8): 2722-2731.]

HUANG M,YIN XH,CHEN JN,etal.,2024.Biochar supplementation altered the expression ofantioxidant proteins in rice leaf chloroplasts under high-temperature stress[J]. Applied Biological Chemistry,67(1):57.

IKEZAKI Y,SUYAMA Y, MIDDLETONBA,et al., 2016.Inferences of population structure and demographic history for Taxodium distichum,a coniferous tree in North America,based on amplicon sequencing analysis [J]. American Journal of Botany,103(11):1937-1949.

JIAXL,LIU X,OUYANG ZL,et al.,2O22.Effects of growth regulators on growth and nutrients of Rhizophora stylosa seedlings[J].Guangxi Forest Science,51(5):663- 669.[賈湘璐,劉秀,歐陽子龍,等,2022.生長調節劑 對紅海欖幼苗生長及營養物質的影響[J].廣西林業科 學,51(5): 663-669.]

JIANGL,2O16.Research on leaf color change and physiological characteristics in some species of Quercu [D]. Tai'an: Shandong Agricultural University:45-52.[姜琳,2016.幾 種櫟樹葉色變化及生理特性研究[D].泰安:山東農業 大學:45-52.] KANG G,YIP,LUQMAN JR,et al.,2019.Natural pigment during flora leaf senescence and its application in dyeing and UV protection finish of silk and wool a case study of Cinnamomum Camphora [J]. Dyes and Pigments,166:

114-121. KUN L,TONGTONG J, YANAN W,et al., 2022. Melatonin delays leaf senescence and improves cucumber yield by modulating chlorophyll degradation and photoinhibition of PS I and SI[J].EnvironmentalandExperimentalBotany,

200:104915. LI J,MAEZAWA S,NAKANO K,2004. Correlations between antioxidative enzyme activities and antioxidative substrates and senescence in broccoli(Brassica oleracea L.)flower buds at different storage temperatures [J]. Journal of the Japanese SocietyforHorticulturalScience,73(4):

399-403. LI WJ,LI HG,SHI LS,et al.,2O22.Leaf color formation mechanisms in Alternanthera bettzickiana elucidated by metaboliteand transcriptomeanalyses[J].Planta,

59:255. LIU CM,LI CY,2017,Efcts of maize/soybean interropping on maize leaf senescence [J]. Jiangsu Journal of Agriculture Science,33(2):322-326.[劉朝茂,李成云,2017.玉米 與大豆間作對玉米葉片衰老的影響[J].江蘇農業學報,

33(2):322-326.] LU ZW,DU K,ZHOU ZG,et al.,2022.Research on senescence process and suitable indicators of maize ear leaves[J]. Science of Agriculture Sinica,55(12):2311-

2323.[呂志偉,杜康,周治國,等,2022.玉米穗位葉衰 老進程及其適宜指示性指標研究[J].中國農業科學,

55(12) : 2311-2323.] MALLESHAM B,ELSINRAJU D,SAKSHI R, et al.,

2024.Plastid-expressed AdDjSKI enhances photosystem II stability,delays leaf senescence,and increases fruit yield in tomato plants under heat stress[J]. Physiologia Plantarum,

176 (3): e14374. MARTA P, SERGI M,2014. Photo-oxidative stress markers as ameasure of abiotic stress-induced leafsenescence: advantages and limitations[J]. Journal of Experimental Botany,65(14) :3845-3857. MIDDLETON BA,LEI T,VILLEGAS O,et al., 2021. Regeneration trends along climate gradients in Taxodium distichum forests of the southeastern United States [J]. Forest Ecology and Management, 497: 119485.

MIISUIUSI Λ, ΛENIUH 1, HIKUIUΛI 1, et al., 2024.Anthocyanins act as a sugar-buffer andan alternative electron sink in response to starch depletion during leaf senescence:a case study on a typical anthocyanic tree species,Acer japoncum [J]. Journal of Experiment Botany, 75(11): 3521-3541.

MUHMMAD AUA, ZHANG Y, ZHOU LJ,et al., 2024. How abiotic stresses trigger sugar signaling to modulate leaf senescence?[J]. Plant Physiology andBiochemistry, 210:108650.

OQUIST G, CHOW WS,1992. On the relationship between the quantum yield of photosystem electron transport,as determined by chlorophyll fluorescence and the quantum yield of CO -dependent 02 evolution[J].Photosynthesis Research,33(1) : 51-62.

OUGHAM H, THOMAS H,ARCHETTI M,2008. The adaptive value of leaf colour[J].New Phytologist,179(1) : 9-13.

RAJPUT VD,HARISH,SINGH RK,et al.,2021.Recent developments in enzymatic antioxidant defence mechanism in plants with special reference to abiotic stress[J]. Biology, 10(4) : 267.

SHANG CL,LIU Q,WANG MX,et al.,2021. Research progress on molecular mechanisms of leaf color variation in plants [J].Shandong Agriculture Science,53(7):127-134.[商彩 麗,劉青,王明曉,等,2021.植物葉色變異的分子機理研 究進展[J].山東農業科學,53(7):127-134.]

SHI XY,XU SS,MU DS,et al.,2019.Exogenous melatonin delays dark-induced grape leaf senescence by regulation of antioxidant system and senescence associated genes (SAGs) [J]. Plants,8(10): 366.

SONG P,DING YF,ZHUO QM,et al.,2019.Physiological and biochemical characteristics of leaves during the color change period of three species of Euonymus in autumn and winter[J].Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica,39 (4):669-676.[宋鵬,丁彥芬,卓啟苗,等,2019.3種 衛矛屬植物葉片秋冬季轉色期生理生化特征研究 [J].西北植物學報,39(4):669-676.]

SUN SN, 2013. Color changes on leaves and landscape design of Metasequoiaglyptostroboides,Taxodium ascendens, Tuxodium distichum [D]. Hangzhou: Zhejiang Aamp;F University:12-13.[孫蘇南,2013.三杉秋冬葉色變化及 植物造景研究[D].杭州:浙江農林大學:12-13.]

VERENA JL, INGO E,2016. Relationship between leaf optical properties,chlorophyll fluorescence and pigment changes in senescing Acer saccharum leaves[J]. Tree Physiology, 36(6) : 694-711.

WANG HC,HUANG XM,HU GB,et al.,20O4. Studies on the relationship between anthocyanin biosynthesis and related enzymesinlitchi pericarp[J].Scientia AgriculturaSinica, 37(12):2028-2032.[王惠聰,黃旭明,胡桂兵,等, 2004.荔枝果皮花青苷合成與相關酶的關系研究[J].中 國農業科學,37(12):2028-2032.]

WANG HL,ZHANG Y,XIA XL,et al.,202O.Research advances in leaf'senescence of woody plants [J]. Science ChinaLife Sciences,50(2):196-206.[王厚領,張易,夏 新莉,等,2020.木本植物葉片衰老研究進展[J].中國 科學:生命科學,50(2):196-206.]

WANGWB,HE XF,YAN XM,et al.,2023.Chromosomescale genome assembly and insights into the metabolome and gene regulation of leaf color transition in an important oak species,Quercus dentata.[J]. New Phytologist,238(5): 2016-2032.

WEN LC,LIU T,DENG ZC,et al.,2022. Characterization of NAC transcription factor NtNACO28 as a regulator of leaf senescence and stress responses [J].Frontiers of Plant Science,13: 941026.

WROLSTAD RE, CULBERTSON JD, CORNWELL CJ, et al., 1982.Detectionofadulteration inblackberryjuice concentrates and wines [J].Journal of Associationof Official Analytical Chemists,65(6):1417-1423.

XUGF,ZHANG CY,XIANG ZX,2009. Comprehensive evaluation of cold resistance on four Lysimachia plants by subordinate function values analysis [J]. Journal of Northwest Forest University,24(3):24-26.[許桂芳,張朝陽,向佐 湘,2009.利用隸屬函數法對4種珍珠菜屬植物的抗寒性 綜合評價[J].西北林學院學報,24(3):24-26.]

XU XB,2O15.Variation ofautumn-color leafandthe adaptability to environment of Ouercus nuttalli [J]. Chinese Agricultural Science Bulletin,31(16):14-18.[許曉波, 2015.新優樹種納塔櫟秋色葉變化及其對環境的適應性 [J].中國農學通報,31(16):14-18.]

XUE HY,WANG SF,ZHANGX,et al.,2021.The rapid chlorophyll a fluorescence characteristics of different cotton genotypes reflect differences in leaf senescence [J]. Chinese Journal Ecological Agriculture,29(5):870-879.[薛惠云, 王素芳,張新,等,2021.基于快速葉綠素熒光參數的不 同基因型棉花葉片衰老研究(英文)[J].中國生態農業 學報(中英文),29(5):870-879.]

YANG SH, 2012. Comparison analysis of chromatism value and anthocyanincontentsofPopulus × euramericana ‘Guanhong’leaves in different periods[J]. Journal of HenanAgriculture Science,41(12):131-137.[楊淑紅, 2012.美洲黑楊新品種全紅楊葉片色素含量與葉色的對 比研究[J].河南農業科學,41(12):131-137.]

YANG XS,2019.Changes in photosynthetic abilities in the chloroplasts of ginkgo leaves during senescence [J]. Journal ofMudanjiangNormalUniversity(NaturalSciences Edition),109(4):50-54.[楊賢松,2019.銀杏葉片衰老 過程中葉綠體光合能力的變化[J].牡丹江師范學院學 報(自然科學版),109(4):50-54.]

YANG ZY,YANG XX,WEI SM,et al.,2024.Exogenous melatonin delays leaves senescence and enhances saline and alkaline stress tolerance in grape seedlings[J].Plant Signalingamp;Behavior,19(1):2334511.

YIN X,SCHAPENDONK AHCM,KROPFF MJ,etal., 2000.A generic equation for nitrogen-limited leaf area index and its application in crop growth models for predicting leaf senescence[J].Annals of Botany,85(5):579-585.

YUAN LY,ZHANG LT,WU Y,et al.,2021.Comparative transcriptome analysis reveals that chlorophyll metabolism contributes toleaf color changesin wucai(Brassica campestris L.) in response to cold[J]. BMC Plant Biology, 21(1) : 438.

ZHANC,LIYT,LIH,et al.,2022.Phylogenomic analysis of phenylalanine ammonia-lyase (PAL)multigene family and their differential expression analysis in wheat(Triticum aestivum L.) suggested their roles during different stress responses [J].Frontiers of Plant Science,13:982457.

ZHANG ZL,LIU ZH,SONG HN,et al.,2019. Protective role ofleafvariegation in Pittosporum tobiraunder low temperature:Insightsinto the physio-biochemical and molecular mechanisms[J].International Journalof Molecular Sciences,20(19):4857.

(責任編輯 鄧斯麗)

猜你喜歡
生理葉綠素時期
行動起來,拯救“直線”頸椎
大眾健康(2025年9期)2025-09-02 00:00:00
護膚,跟著生理周期走
好日子(2025年7期)2025-08-18 00:00:00
為何會越睡越累
鹽堿脅迫下叢枝菌根真菌和外源 Ca2+ 添加 對怪柳光合特性及離子轉運的影響
基于無人機多光譜數據的葉綠素a濃度反演模型研究
外源脯氨酸對干旱脅迫下小麥幼苗光合特性及保護性酶系統的影響
基于生理生化指標8份飼用小黑麥品種(系)抗旱性評價
草地學報(2025年7期)2025-08-03 00:00:00
干燥方式與時間對天然牧草營養品質和葉綠素含量的影響
草地學報(2025年7期)2025-08-03 00:00:00
學生時期的那些“摸魚神技”
意林(2025年9期)2025-07-31 00:00:00
“十五五”時期人才發展規劃:背景形勢與方向主題
主站蜘蛛池模板: 国产91视频免费观看| 国产一区二区三区精品欧美日韩| 色综合久久久久8天国| 国产成人永久免费视频| 国产黄网永久免费| 国禁国产you女视频网站| 亚洲最新在线| 粗大猛烈进出高潮视频无码| 99这里只有精品6| 99在线视频精品| 日韩精品一区二区三区视频免费看| www亚洲天堂| 久久精品日日躁夜夜躁欧美| 国产精品久久久久久久久kt| 一区二区三区在线不卡免费| 97国产精品视频自在拍| 欧美综合一区二区三区| 亚洲乱伦视频| 无码乱人伦一区二区亚洲一| 国产精品亚洲一区二区在线观看| 亚洲无码不卡网| 亚州AV秘 一区二区三区| 极品私人尤物在线精品首页| 中文精品久久久久国产网址| 国产区网址| 中文字幕在线一区二区在线| 国产小视频免费观看| 国产在线91在线电影| 操操操综合网| 亚洲精品午夜天堂网页| 激情無極限的亚洲一区免费| 午夜人性色福利无码视频在线观看| 五月天久久综合| 国产老女人精品免费视频| 香蕉久久国产超碰青草| 亚洲色图欧美在线| 波多野结衣中文字幕一区| 亚洲五月激情网| 色丁丁毛片在线观看| 国产精品尤物铁牛tv| 国内精品一区二区在线观看| 国产精品永久在线| 欧美日本在线播放| 国产91精选在线观看| 亚洲国产成人久久精品软件| 日韩在线中文| 红杏AV在线无码| 久久这里只有精品免费| 天天综合网色| 欧美日本视频在线观看| 午夜福利在线观看成人| 麻豆AV网站免费进入| 亚洲国产欧美目韩成人综合| 欧美、日韩、国产综合一区| 99资源在线| 女人18毛片久久| 欧美成人日韩| 久久久久久久97| 国产黄色免费看| 国产99视频免费精品是看6| 天天操天天噜| 色综合热无码热国产| 欧美全免费aaaaaa特黄在线| 国产精品一区不卡| 九色视频最新网址 | 女人18毛片水真多国产| 茄子视频毛片免费观看| 欧洲日本亚洲中文字幕| 性色在线视频精品| 日日噜噜夜夜狠狠视频| 国产玖玖视频| 美女被操黄色视频网站| 中文毛片无遮挡播放免费| 制服丝袜一区| 亚洲第一天堂无码专区| 亚洲三级色| 国产成人高清精品免费软件 | 亚洲天堂久久久| 国产99视频在线| 国产波多野结衣中文在线播放| 久久伊人操| 亚州AV秘 一区二区三区|