胡根海 張金寶 王清連等

摘要選用4個海島棉品種,研究了黃河流域種植條件下,海島棉整個發(fā)育進(jìn)程中葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素a+b含量和葉綠素a/b值的變化規(guī)律。結(jié)果表明,在整個生育期,不同材料的葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素a+b含量和葉綠素a/b值的變化規(guī)律相似,葉綠素a含量表現(xiàn)為現(xiàn)蕾期最高,現(xiàn)蕾至花鈴期下降,并達(dá)到最低,然后又上升;葉綠素b含量和葉綠素a+b含量表現(xiàn)為整個棉花生育期呈現(xiàn)單峰曲線,峰值出現(xiàn)在花鈴期;葉綠素a/b值的變化規(guī)律為6月18日至7月20日緩慢升高,然后下降,在8月6日花鈴期最低,然后升高。

關(guān)鍵詞海島棉;葉綠素含量;發(fā)育進(jìn)程;變化規(guī)律

中圖分類號S562文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 1007-5739(2010)01-0033-02

海島棉(Gossypium barbadense)是紡織工業(yè)紡高檔紗的重要資源,目前我國僅在南疆有少量種植,其產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足紡織工業(yè)需要,我國海島棉主要依賴進(jìn)口。海島棉具有高抗病、生長旺盛、品質(zhì)優(yōu)良等特性,但是產(chǎn)量較低。目前黃河流域棉區(qū)還未能推廣種植,但實驗田的海島棉卻表現(xiàn)高抗病蟲,植株高大、粗壯,葉大色綠。葉片是植物光合作用的主要器官,葉片中的葉綠體是光合作用最主要的細(xì)胞器[1],葉綠素含量是衡量光合作用強弱的重要因素[2,3]。植物葉綠素含量及葉綠素a/b值在一定程度上受環(huán)境條件的影響,同時還受遺傳控制。海島棉葉綠素含量的變化研究將有助于了解海島棉的光合作用機制,為解決海島棉低產(chǎn)和黃河流域的引種馴化提供依據(jù)。海島棉的葉綠素含量已有了一些研究[4-7],但整個發(fā)育進(jìn)程中葉綠素含量變化未見報道。筆者對4個海島棉品種整個發(fā)育進(jìn)程的葉綠素變化規(guī)律進(jìn)行了研究,期望為黃河流域海島棉引種馴化和高產(chǎn)生理研究提供數(shù)據(jù)支撐。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗在河南科技學(xué)院棉花研究基地進(jìn)行。供試材料為4個海島棉品種,分別為新海18、海島棉1號(本實驗室保存)、躍零1號和躍零2號(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所品種資源室提供)。2009年5月20日進(jìn)行大田播種,按照常規(guī)大田管理方式管理,在棉花6月18日(5片真葉苗期)、7月4日(現(xiàn)蕾期)、7月20日(始花期)、8月6日(花鈴期)和8月26日(吐絮期)取樣,樣品取自同期棉花相同部位的全展功能葉片。

1.2測定方法

葉綠素含量測定方法采用分光光度計法[8]。稱取剪碎的新鮮棉花葉片共3份,每份0.3g左右,放入試管中,然后向試管中加入10mL浸提液(按丙酮∶乙醇∶水=4.5∶4.5∶1.0),放入暗處提取24h以上,期間搖動數(shù)次,混合均勻直到葉片完全變?yōu)榘咨珵橹?即得到葉綠素的提取液。把提取出來的各樣品葉綠素放入分光光度計中,測出每個樣品分別在663、645nm 2個波段下的OD值,根據(jù)公式求出棉花的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a /b值和總的葉綠素含量。每個樣品重復(fù)3次,記下每次測得數(shù)據(jù),結(jié)果取3次重復(fù)的平均值。

葉綠素含量的計算公式如下:

Ca =12.7A663-2.69A645

Cb=22.9A645-4.68A663

葉綠素含量(mg/g)=(葉綠素的濃度×提取液體積×稀釋倍數(shù))/樣重

2結(jié)果與分析

2.1海島棉發(fā)育過程中葉綠素a含量的變化

由圖1可知,海島棉在整個發(fā)育進(jìn)程中,不同品種葉綠素a含量表現(xiàn)相似的動態(tài),只是含量上有差異,但并未達(dá)顯著水平。總體變化趨勢是S型曲線,6月18日(苗期)較低,然后開始上升,在7月4日(現(xiàn)蕾初期)達(dá)到高峰,接著下降,在8月6日(花鈴期)最低,后期又升高。

2.2海島棉發(fā)育過程中葉綠素b含量的變化

由圖2可知,海島棉葉綠素b含量在整個發(fā)育進(jìn)程中表現(xiàn)基本一致的變化趨勢, 6月18日(苗期)至7月20日(開花期)葉綠素b含量維持穩(wěn)定,沒有明顯的升降變化;7月20日后開始升高,8月6日(花鈴期)達(dá)到高峰,然后下降。品種躍零1號、新海18和海島棉1號在6月18日至7月20日含量非常接近,躍零2號前期低于其他品種;躍零2號、新海18在7月20日至8月6日上升比其他品種迅速,峰值更高,8月6日以后下降更快。

2.3海島棉發(fā)育過程中葉綠素a+b含量的變化

由圖3可知,海島棉葉綠素a+b含量在整個發(fā)育進(jìn)程中表現(xiàn)基本一致的變化趨勢,6月18日(苗期)至7月20日(開花期)葉綠素a+b含量維持穩(wěn)定,沒有明顯的升降變化,7月20日后開始升高,8月6日(花鈴期)達(dá)到高峰,然后下降。品種躍零1號和海島棉1號近似,新海18從7月20日后上升更快,峰值更高,后期下降也快;躍零2號從6月18日至7月20日前期總含量低于其他3個品種。

2.4海島棉發(fā)育過程中葉綠素含量a/b值的變化

從圖4可以看出,在整個發(fā)育進(jìn)程中,不同品種海島棉的葉綠素含量a/b值表現(xiàn)相似的動態(tài)變化曲線,從6月18日苗期緩慢升高到7月4日達(dá)到高峰,然后下降;在8月6日花鈴期最低,然后迅速升高,其中新海18上升得最高。

3結(jié)論與討論

葉綠體中的色素包括葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素,葉綠體色素在光合作用過程中不僅擔(dān)負(fù)著光能吸收與轉(zhuǎn)化的重要作用,而且在環(huán)境的變化過程中通過動態(tài)地調(diào)節(jié)葉綠體色素之間的比例關(guān)系,恰當(dāng)?shù)胤峙浜秃纳⒐饽?保證光合系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。在正常條件下,葉綠體色素與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起,但光照、低溫、高溫等環(huán)境條件的改變可使葉綠體色素變得不穩(wěn)定。因而對其含量及其組成比例與逆境脅迫的關(guān)系有不少研究,多數(shù)人認(rèn)為呈正相關(guān)關(guān)系,且光合強度與葉綠素含量a/b值關(guān)系密切[8,9]。同時,葉綠素的代謝是一個動態(tài)平衡過程,環(huán)境脅迫會打破這種平衡,造成葉綠素含量的變化。通過研究不同材料葉綠素的動態(tài)變化,表明不同材料整個發(fā)育進(jìn)期中,葉綠素變化有規(guī)律可循,結(jié)合材料抗性、產(chǎn)量鑒定,可以通過不同材料葉綠素含量及比值的表現(xiàn)找到育種選擇的生理生化依據(jù)。

通過對4個海島棉品種的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b 含量和葉綠素a/b值分析,不同材料葉綠素a含量有差異;從育種的角度可以選擇整個發(fā)育過程中葉綠素a含量較高的材料,這樣的材料具有較強的光合作用能力,有利于高產(chǎn)[10-12]。葉綠素b表現(xiàn)8月6日花鈴期才出現(xiàn)高峰,如果把葉綠素b作為選擇標(biāo)準(zhǔn),宜在8月6日前后的花鈴期選擇比較合適。比較葉綠素a、葉綠素b及葉綠素a+b含量的變化曲線,可以看出葉綠素b含量、葉綠素a+b含量變化曲線一致,而與葉綠素a含量有較大差別,可能暗示海島棉葉片中葉綠素b含量占有較大的比例份額,這也許可以解釋海島棉葉片顏色普遍暗綠的原因。較高的葉綠素b含量有利于吸收較多的藍(lán)紫光,充分利用折射光,形成較多的有機物,說明海島棉有高產(chǎn)的潛力。從葉綠素a/b值的變化看,6月18日至7月20日大部分材料沒有顯著的升高變化,但總體趨勢還是升高,說明海島棉隨著外界日照的加強葉綠素a合成速度增加的不顯著,導(dǎo)致其含量并未增加較多。8月6~26日葉綠素a/b值的快速升高是由于,一方面葉綠素a合成增加,另一方面葉綠素b發(fā)生降解,這比較難理解,其機理有待進(jìn)一步研究。

結(jié)合海島棉低產(chǎn)的實際,認(rèn)為海島棉產(chǎn)量較低的原因可能與后期葉綠素b降解有關(guān),還可能與海島棉葉大鈴小、庫源結(jié)構(gòu)不合理有關(guān)。建議海島棉新品種選育中注意吐絮期葉綠素b含量,選擇鈴型較大的材料。

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