鐘 敏，張文標，鄒梁峰，黃 清，陳 璐，黃春輝，陶俊杰，徐小彪*

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，江西 南昌 330045；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 獼猴桃研究所，江西 南昌 330045)

獼猴桃是一種較不耐高溫的藤本果樹，氣溫達35 ℃時，葉片和果實就易遭受高溫傷害發(fā)生灼傷現(xiàn)象，影響果實的著色和產(chǎn)量[1]。隨著“溫室效應(yīng)”的加劇，我國7、8月份室外最高溫長期超過38 ℃，部分地區(qū)達40 ℃以上。在高溫脅迫下眾多細胞機能被抑制或激發(fā)，其中光合作用對高溫脅迫最敏感[2]。高溫對植物光合作用產(chǎn)生一定的抑制作用，嚴重時會破壞光合機構(gòu)，導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，光合作用的相關(guān)酶鈍化或變性，降低光合速率，碳素代謝失調(diào)[3]。葉綠素熒光指標包含光合作用過程中重要的信息，如光能的吸收和轉(zhuǎn)化、能量轉(zhuǎn)運和PSⅡ反應(yīng)中心的活性等，在植物光合作用與環(huán)境關(guān)系的研究中起著重要作用。很多學(xué)者對植物高溫脅迫下光合特性進行研究，如棉花[4]、芝麻[5]、葡萄[6]、銀杏[7]和水稻[8]等，目前光合特性研究已成為鑒定評價作物抗逆能力的關(guān)鍵技術(shù)之一。獼猴桃對高溫脅迫的應(yīng)答反應(yīng)研究較少，在高溫環(huán)境下光合作用和葉綠素熒光日變化的研究未見報道。據(jù)此，本文擬從夏季田間高溫環(huán)境下毛花獼猴桃 ‘贛獼6號’，中華獼猴桃‘紅陽’、‘金艷’和美味獼猴桃‘金魁’葉片的葉綠素熒光指標、Pn、Tr、Ci和Gs日變化，研究獼猴桃在高溫環(huán)境下光合作用的變化，為獼猴桃抗熱栽培及耐熱機理研究提供理論依據(jù)，并為獼猴桃耐熱資源的開發(fā)利用提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料采自江西省奉新縣獼猴桃研究所內(nèi)種植的盛果期毛花獼猴桃‘贛獼6號’、中華獼猴桃‘紅陽’和‘金艷’以及美味獼猴桃 ‘金魁’。在夏季田間持續(xù)高溫38 ℃以上1周后，于2016年8月16日、17日、18日連續(xù)3 d分別于08:00(溫濕度：36 ℃，61.3%)、10:00(38.8 ℃，57.6%)、12:00(41.5 ℃，47.3%)、14:00(42.6 ℃，42.9%)、16:00(41.4 ℃，43.9%)和18:00(36.4 ℃，57.3%)，取獼猴桃當年生枝條[基部直徑為(0.8±0.3)cm]，近基部的1/3長度處第6～8片成熟功能葉進行光合作用和葉綠素熒光參數(shù)測定，每棵樹測定東、南、西、北各3根枝條，每個品種重復(fù)3株。

1.2 方法

樣葉用便攜式光合儀LI-6400XT(北京力高泰科技有限公司)測定，測定指標包括Pn(μmol·m-2·s-1)、Gs(mol·m-2·s-1)、Tr(mmol ·m-2·s-1)和Ci(μmol·mol-1)，結(jié)果取10次及以上測定值的平均值；葉綠素熒光參數(shù)采用便攜式調(diào)制熒光儀MINI-PAM-II(上海澤泉科技股份有限公司)測定。測定Fo、Fm、Fv/Fm、qP、qN、ETR(μmol·m-2s-1)、Yeild、Y(NPQ)和Y(NO)。根據(jù)公式計算可變熒光(Fv，F(xiàn)v=Fm-Fo)、Fm/Fo(最大熒光與最小熒光比)、Fv/Fo(PSⅡ的潛在活性)，每片葉片數(shù)值均記錄10次。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)的處理和圖表的制作采用Excel 2007進行。使用 SPSS Statistics17統(tǒng)計軟件對植株的光合作用和葉綠素熒光參數(shù)進行方差方析。

2 結(jié)果與分析

2.1 夏季田間高溫下獼猴桃葉片Pn和Ci的日變化

夏季高溫下，4個獼猴桃品種的Pn日變化與Ci日變化分別如圖1和2所示。4個獼猴桃品種的葉片Pn日變化趨勢一致，都是先上升后下降，呈單峰曲線變化，其峰值均出現(xiàn)在12:00，此時‘贛獼6號’Pn值為20.76 μmol/(m2·s)，高于其它品種。08:00—12：00為凈光合速率快速上升階段，12：00后凈光合速率下降。4個獼猴桃品種的Ci是08：00較高，12：00時最低，傍晚最高。在16:00—18:00時，‘贛獼6號’積累CO2最多，其他3個品種無顯著差異。

圖1 獼猴桃葉片的凈光合速率的日變化Fig.1 Diurnal changes of the net photosynthetic rate in leaves of kiwifruit

圖2 獼猴桃葉片的胞間CO2濃度的日變化Fig.2 Diurnal changes of intercellular CO2 concentration in leaves of kiwifruit

2.2 夏季高溫下獼猴桃氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率的日變化

4個獼猴桃品種葉片Gs和Tr在08：00—12：00呈上升趨勢，在12：00—18：00呈下降趨勢(圖3，圖4)經(jīng)歷高溫后，獼猴桃品種‘贛獼6號’Gs和Tr值均保持最低，與其他品種有顯著差異。

圖3 獼猴桃葉片的氣孔導(dǎo)度的日變化Fig.3 Diurnal changes of stomatal conductance in leaves of kiwifruit

圖4 獼猴桃葉片的蒸騰速率的日變化Fig.4 Diurnal changes of transpiration rate in leaves of kiwifruit

2.3 夏季高溫獼猴桃葉Fo、Fm、Fv/Fm與Fv/Fo的日變化

由圖5可知，4個獼猴桃品種葉片的Fo呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢；Fm變化趨勢一致，都在08：00—10：00和14：00—16：00上升，其余階段下降。 ‘紅陽’的Fm變化幅度最大，‘金魁’其次，‘贛獼6號’變化最平緩；Fv/Fm和Fv/Fo都在08：00—10：00和14：00—16：00上升，在10：00—14：00和16：00—18：00下降。

圖5 獼猴桃葉片的Fo、Fm、Fv/Fm以及Fv/Fo的日變化Fig.5 Diurnal changes of Fo,Fm,Fv/Fm and Fv/Fo in leaves of kiwifruit

2.4 夏季高溫下獼猴桃葉片Y(NPQ)、Yeild、qN、ETR、qP以及Y(NO)的日變化

4個獼猴桃品種葉片的葉綠素熒光參數(shù)如圖6所示，其ETR變化趨勢一致，先上升后降低再上升，‘贛獼6號’和‘金艷’葉片的ETR變化較為緩慢。 在高溫脅迫期間(12：00—14：00)，‘贛獼6號’的qP值在4個獼猴桃品種中最高，‘紅陽’最低?！t陽’、‘金艷’葉片的qN在08：00—12：00迅速升高，在14：00—16：00顯著降低，‘贛獼6號’和‘金魁’變化較平緩。4個獼猴桃品種葉片的Yeild值先降低后上升，在14：00處于最低，其中‘贛獼6號’降幅最小。4個獼猴桃品種葉片的Y(NPQ)呈現(xiàn)與Yeild相反的變化，在08：00—14：00這段升溫期增加，在14：00—18：00降低?！M獼6號’變化平緩，其他3種獼猴桃變化幅度較大。4個獼猴桃品種葉片的Y(NO)日變化較為平緩。

3 討論與結(jié)論

有研究者認為植物Pn、Ci和Tr顯著相關(guān)[9]。4個獼猴桃品種Pn、Gs和Tr均隨著日氣溫的變化，呈單峰曲線變化。上午溫度逐漸升高，光合作用速度加快，氣孔開度加大，蒸騰作用增強，葉肉細胞中的二氧化碳被固定，因此Ci降低。12:00后，Pn、Gs和Tr均出現(xiàn)下降的趨勢，Ci同時升高。在高溫脅迫下，氣孔開度的限制和葉肉細胞活性下降2種原因均會造成植物葉片光合速率降低[10]。Pn與Ci同時降低，說明獼猴桃葉片光合速率降低的原因主要是氣孔開度下降。獼猴桃在田間高溫下通過提高蒸騰作用來降低植物溫度，是對高溫脅迫的一種響應(yīng)機制[11-12]，但短期的高溫可能使獼猴桃植株進入休眠狀態(tài)，降低Pn、Gs和Tr，以提高植株在逆境下的生存率，與前人的研究結(jié)果相似[13-16]。

圖6 獼猴桃葉片的Y(NPQ)、Yeild、qN、ETR、qP以及Y(NO)的日變化Fig.6 Diurnal changes of Y(NPQ),Yeild,qN,ETR,qP and Y(NO) in leaves of kiwifruit

葉綠素熒光動力學(xué)參數(shù)是快速反映葉片光合機構(gòu)工作情況的有效工具，被廣泛應(yīng)用于高溫脅迫的有關(guān)研究中[17-18]。本試驗中38.8 ℃以上高溫可誘導(dǎo)獼猴桃葉片F(xiàn)o上升，原因可能是高溫迫使PSⅡ反應(yīng)中心失活，也可能是高溫誘導(dǎo)光天線到反應(yīng)中心之間的能量傳遞受阻[19-20]。在非脅迫條件下，植物Fv/Fm最大值保持在0.832左右[13]，在高溫時段中所有獼猴桃品種的Fv/Fm均低于此值，同時Fv/Fo、ETR均有降低現(xiàn)象，在14：00達最低，表明PSⅡ反應(yīng)中心光化學(xué)轉(zhuǎn)換效率下降。另一方面在較高溫度脅迫下，獼猴桃葉片的Yeild顯著降低，qN和Y(NPQ)上升，說明高溫脅迫下獼猴桃葉片中的光能熱耗散增加，有利于獼猴桃葉片耗散過剩的光能，維護PSⅡ的穩(wěn)定性，來適應(yīng)高溫[21-23]。就供試的4個獼猴桃品種而言，在相同溫度下，‘贛獼6號’Pn、NPQ、qN值較其他品種較高，Gs和Tr值較低，與其他品種有顯著差異，表明其利用太陽光的能力較強且具有相對較低的蒸騰作用；‘贛獼6號’Fo、Fm和qN在全天變化幅度最小，說明‘贛獼6號在高溫下光合中心較為穩(wěn)定。

綜上所述，高溫脅迫導(dǎo)致氣孔的閉合從而限制了獼猴桃的光合作用，在高溫下獼猴桃通過提高蒸騰及加強熱耗散來進行調(diào)節(jié)。高溫脅迫下的獼猴桃葉片中，葉綠素熒光特性指標中的Fo、Y(NPQ)和qN升高，F(xiàn)m、Fv/Fm、Fv/Fo、ETR、Yeild降低，Y(NO)保持穩(wěn)定。這表明獼猴桃葉片PSⅡ反應(yīng)中心在高溫下其捕光天線或反應(yīng)中心結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，光化學(xué)轉(zhuǎn)化效率降低，同時抑制了PSⅡ的電子傳遞。具體機制如何還需要對該材料進行更深入的研究。 毛花獼猴桃‘贛獼6號’在高溫環(huán)境中具有較高的光合速率和較低的蒸騰速率，光合中心較為穩(wěn)定，在4個獼猴桃品種中綜合表現(xiàn)最好。植物雖然可以通過自身的調(diào)節(jié)使受傷害的程度降至最低，實現(xiàn)植株的自我保護，但隨著溫度持續(xù)升高和脅迫時間延長，必將打破生理平衡，除選育耐熱性良好的品種以外，遮蔭可能是防止獼猴桃葉片受到熱傷害的有效措施。

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