夏云飛 ，李瑞嬌，楊在娟，陳獻(xiàn)志，李賀鵬，郭 亮，岳春雷

（1.臺(tái)州市林業(yè)技術(shù)推廣總站，浙江 臺(tái)州 318020；2.浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310023；3.臨海市林業(yè)技術(shù)推廣總站，浙江 臨海 317000；4.椒江區(qū)林業(yè)技術(shù)推廣總站，浙江 臺(tái)州 318000）

光是植物進(jìn)行光合作用并賴以生存的生態(tài)因子，影響植物的生存、生長(zhǎng)及生態(tài)機(jī)構(gòu)[1]。同一植物在不同光照環(huán)境下表現(xiàn)出不同的生理形態(tài)特性，這是植物本身對(duì)于不同光照環(huán)境條件做出的適應(yīng)性變化[2]。因此，研究植物對(duì)不同光環(huán)境的生理生態(tài)響應(yīng)，能夠?yàn)橹参锉Ｗo(hù)和培育提供理論依據(jù)。

日本莢蒾Viburnum japonicum為忍冬科Caprifoliaceae 莢蒾屬Viburnum常綠灌木，葉濃綠而光亮，花密集白色，果實(shí)熟時(shí)紅色，經(jīng)冬不凋，是優(yōu)良的觀賞花木。日本莢蒾在我國(guó)僅分布于浙江省臺(tái)州市椒江區(qū)大陳島、臨海市頭門島和雀兒岙，舟山市普陀區(qū)東福山島等海島，植株數(shù)量十分稀少，已被列入浙江省重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄（第一批）和浙江省極小種群拯救保護(hù)物種[3-6]。野生日本莢蒾通常生長(zhǎng)在海島西北面山坡的松林下、灌草叢及亂石堆中[3]。海島光照強(qiáng)烈，因此，研究不同光照強(qiáng)度下日本莢蒾的生長(zhǎng)和生理特性，能夠明確該植物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)能力。本文通過設(shè)置不同光照強(qiáng)度，對(duì)日本莢蒾幼苗的生長(zhǎng)和生理生化指標(biāo)進(jìn)行分析，為該物種的保護(hù)和苗木培育提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的3 年生日本莢蒾實(shí)生幼苗（由臨海市林業(yè)技術(shù)推廣總站提供）作為供試材料，平均苗高（59.4±1.9）cm。試驗(yàn)采用盆栽法，盆缽規(guī)格為21 cm×16 cm×21 cm（上徑×下徑×高），每盆1株，每盆土質(zhì)量5 kg，栽培基質(zhì)為苗圃熟土，土壤有機(jī)質(zhì)含量為38.26 g·kg-1，速效氮含量為0.16 g·kg-1，速效磷含量為0.06 g·kg-1，速效鉀含量為0.14 g·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在浙江省林業(yè)科學(xué)研究院苗圃內(nèi)進(jìn)行。2017 年4 月，將購(gòu)置的3 年生日本莢蒾實(shí)生幼苗裝盆栽培，在溫室大棚緩苗10 天后，將盆栽幼苗放到自然條件下生長(zhǎng)一個(gè)月，期間進(jìn)行常規(guī)管理，在全光環(huán)境下適應(yīng)30 d后，放入2 m 高的蔭棚進(jìn)行遮蔭處理。遮蔭網(wǎng)四周底線距離地面30 cm 便于通風(fēng)。設(shè)置4 個(gè)遮蔭梯度，以全光照（無遮蔭，透光100%）為對(duì)照計(jì)算出各個(gè)處理的遮蔭率，4 個(gè)遮蔭梯度分別為：全光照、遮蔭30%（1 層遮蔭網(wǎng)，透光70%）、遮蔭60%（2 層遮蔭網(wǎng)，透光40%）、遮蔭85%（3 層遮蔭網(wǎng)，透光15%），每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5 株。所有供試植株均按一致的常規(guī)栽培技術(shù)管理，株間距為50 cm。分別于遮蔭處理30，60，90 d（即6 月、7 月、8 月）時(shí)進(jìn)行生長(zhǎng)及生理生化指標(biāo)測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

比葉重的測(cè)定：分別于試驗(yàn)處理30，60，90 d 時(shí)摘取每個(gè)遮蔭處理植株下中上部成熟葉片各10 片，裝入密封袋封存編號(hào)，置于冰桶中帶回實(shí)驗(yàn)室，用去離子水清洗干凈，吸干水分后，用一定面積的打孔器打成葉圓片，隨機(jī)分成5 組，80℃烘干至恒質(zhì)量，稱其干質(zhì)量，比葉重（SLW，g·m-2）=葉干質(zhì)量/葉面積。

相對(duì)生長(zhǎng)速率的測(cè)定：用卷尺測(cè)量不同處理下植株的株高，并進(jìn)行相對(duì)生長(zhǎng)速率（RGR，cm·d-1）的計(jì)算。

花色素苷含量的測(cè)定：遮蔭處理90 d 后，隨機(jī)取不同遮蔭處理植株各3 株，每株取下部葉片2～ 3 片，清洗干凈、吸干水分后，去掉中脈，剪成0.2 cm 左右的細(xì)絲或小塊混合均勻，每份取0.03 g 樣品，每個(gè)處理共取3 份，置于5 mL 1%鹽酸乙醇提取液中，室溫浸提4 h，取上清液測(cè)定520 nm 處的吸光度，以每克鮮質(zhì)量在10 mL提取液中的吸光度為1 OD，以0.1 OD 為一個(gè)色素單位，即花色素苷相對(duì)含量（0.1 OD535·g-1FW·10 mL-1）=吸光度/0.1（色素單位）。葉片丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定[7]；葉片可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定[7]；葉片可溶性糖采用蒽酮比色法測(cè)定[8]；葉片超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑光還原法測(cè)定[7]；葉片過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚比色法測(cè)定[8]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS18.0 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差（One-way ANOVA）分析，并用最小顯著法（Duncan’s）進(jìn)行多重比較，用Origin 8.5 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 遮蔭對(duì)日本莢蒾幼苗生長(zhǎng)的影響

由圖1 可知，不同遮蔭處理對(duì)日本莢蒾幼苗RGR和SLW有顯著影響（P<0.05）。由圖1A 可知，在生長(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng)的6 月，遮蔭30%和60%處理的RGR較高，植株生長(zhǎng)最快；遮蔭85%處理的RGR較小，全光照下植株生長(zhǎng)最慢。隨著時(shí)間的推移，在處理60 d 和90 d 時(shí)，日本莢蒾植株的RGR逐步減小。在處理90 d，不同遮蔭處理間的RGR無明顯差異，但各遮蔭處理的RGR均高于全光照。在整個(gè)處理過程中全光照下的RGR均為最低，強(qiáng)光抑制了日本莢蒾幼苗的生長(zhǎng)。

SLW是研究遮蔭環(huán)境對(duì)植物影響常用的形態(tài)學(xué)指標(biāo)，反映了植物對(duì)于弱光環(huán)境在形態(tài)學(xué)上的適應(yīng)對(duì)策。遮蔭30 d 時(shí)，30%遮蔭下日本莢蒾幼苗的SLW最高，與其他處理之間差異顯著（P<0.05），其他3 個(gè)處理間則沒有明顯差異（P>0.05）。處理60 d 和90 d 時(shí)，隨著光照強(qiáng)度的減弱，各處理植株的SLW均逐漸降低且處理間差異顯著（P<0.05）。

圖1 不同遮蔭處理對(duì)日本莢蒾幼苗RGR 和SLW 的影響Figure 1 Relative growth rate and specific leaf mass of V.japonicum seedlings under different shading treatments

2.2 遮蔭對(duì)日本莢蒾幼苗葉片花色素苷含量的影響

經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的全光照射，日本莢蒾幼苗下部葉片及幼葉邊緣逐漸變紅，而遮蔭處理下葉片仍為綠色。由圖2 所示，通過對(duì)日本莢蒾不同光照處理下下部葉片的花色素苷含量的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)全光照下日本莢蒾幼苗葉片花色素苷明顯高于其他處理，葉片花色素苷含量隨遮蔭強(qiáng)度的升高逐漸減小。因此，可以推斷全光照下日本莢蒾幼苗葉片含有大量的花色素苷導(dǎo)致了葉片變?yōu)榧t色。

圖2 不同遮蔭處理對(duì)日本莢蒾幼苗葉片花色素苷含量的影響Figure 2 Anthocyanin content of V.japonicum seedlings under shading treatments

圖3 不同遮蔭處理對(duì)日本莢蒾幼苗葉片MDA 含量的影響Figure 3 MDA content of V. japonicum seedlings under different shading treatments

2.3 遮蔭對(duì)日本莢蒾幼苗MDA 含量的影響

由圖3 可知，處理30 d 時(shí)，全光照下日本莢蒾幼苗葉片的MDA 含量最高，遮蔭30%處理的最低，且各處理間均差異顯著（P<0.05）。隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，全光照下的MDA 含量仍為最高并逐漸上升，且與其他處理間呈顯著差異（P<0.05）。處理60 d 和90 d 時(shí)，遮蔭60%處理葉片的MDA 含量為最低，顯著低于其他處理（P<0.05），遮蔭30%和遮蔭85%處理之間無顯著差異。

2.4 遮蔭對(duì)日本莢蒾幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

日本莢蒾幼苗在不同處理下的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)變化如圖4 至圖7。由圖4 可知，在不同處理時(shí)間，均以在全光照下葉片的可溶性糖含量最高，且與其他處理間均達(dá)顯著差異（P<0.05）。處理90 d 時(shí)，遮蔭60%葉片的可溶性糖含量最低，與其他處理之間均達(dá)顯著差異（P<0.05）。在全光條件下，葉片的可溶性蛋白含量隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)變化不明顯。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，不同遮蔭處理葉片可溶性蛋白含量均有增加。但在不同的處理時(shí)間，遮蔭60%處理葉片的可溶性蛋白含量均顯著低于其他處理（P<0.05）（圖5）。

圖4 不同遮蔭處理對(duì)日本莢蒾幼苗葉片可溶性糖含量的影響Figure 4 Soluble sugar content of V. japonicum seedlings under different shading treatments

圖5 不同遮蔭處理對(duì)日本莢蒾幼苗葉片可溶性蛋白含量的影響Figure 5 Soluble protein content of V. japonicum seedlings under different shading treatments

圖6 不同遮蔭處理對(duì)日本莢蒾幼苗葉片SOD 活性的影響Figure 6 SOD activity of V.japonicum seedlings under different shading treatments

圖7 不同遮蔭處理對(duì)日本莢蒾幼苗POD 活性的影響Figure 7 POD activity of V.japonicum seedlings under different shading treatments

由圖6 可知，處理30 d 時(shí)，全光照、遮蔭30%、遮蔭60%處理之間日本莢蒾幼苗葉片的SOD 活性無明顯差異，遮蔭85%處理的則顯著降低。處理60 d 和90 d 時(shí)，隨著遮蔭強(qiáng)度的增大，葉片的SOD 活性逐漸降低。

由圖7 可知，各遮蔭處理葉片的POD 活性隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸升高，不同處理時(shí)間全光照下葉片的POD 活性均為最低。處理30 d 時(shí)，遮蔭30%和遮蔭60%處理間無明顯差異。處理60 d 和90 d 時(shí)，遮蔭60%葉片的POD 活性均低于遮蔭30%和遮蔭85%處理。

3 結(jié)論與討論

過強(qiáng)或過弱的光照均不適宜植物的生長(zhǎng)。光照過強(qiáng)可能會(huì)出現(xiàn)光抑制而引起光合速率下降，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)速率下降；過弱則會(huì)出現(xiàn)光缺乏現(xiàn)象，最終影響植物體的正常生長(zhǎng)發(fā)育[10]。在本研究中，遮蔭30%和60%處理下日本莢蒾幼苗的相對(duì)生長(zhǎng)速率較大，植物利用增加株高的方式來獲得更多的光照，以適應(yīng)蔭蔽的環(huán)境，這樣能夠增大植物的垂直受光面積，增強(qiáng)對(duì)漫射光和散射光的接受能力[11]。全光照下光照強(qiáng)烈，日本莢蒾長(zhǎng)時(shí)間暴露在強(qiáng)光環(huán)境中生長(zhǎng)受到嚴(yán)重抑制，尤其是8 月份高光照天氣增加，強(qiáng)光照使植物上部葉片出現(xiàn)焦枯、翻卷的現(xiàn)象，植物受傷害明顯，這與典型喜陰植物金花茶Camellia nitidissima，短梗大參Macropanax rosthornii在強(qiáng)光脅迫下的表現(xiàn)相類似[12-13]。因此，日本莢蒾是典型的喜陰植物。SLW是影響葉片光合能力的重要因素，與光合能力呈正相關(guān)。隨著遮蔭強(qiáng)度的增大，日本莢蒾幼苗葉片的SLW逐漸降低，這可能是由于受光度的降低，當(dāng)太陽輻射能量成為植物生長(zhǎng)的主要限制因子時(shí)，植物通過使葉片變薄，最大限度地提高光能捕獲效率[14]。而強(qiáng)光下，植物為了避免吸收過量的光能引起光抑制，會(huì)減少葉片生物量的投入，增大SLW。6－8 月，各處理SLW的升高也說明這一點(diǎn)。

由于全光照下光照較強(qiáng)，植物葉片內(nèi)積累大量的花色素苷，葉片由綠色變?yōu)榧t色，而遮蔭條件下光強(qiáng)強(qiáng)度相對(duì)較弱，葉片花色素苷相對(duì)較少，葉片仍為綠色。有研究表明，花色素苷能夠?yàn)橹参锏墓夂掀鞴偬峁氨Ｗo(hù)罩”，通過減少在強(qiáng)光等逆境條件下進(jìn)入光系統(tǒng)的光能，清除活性氧離子以及耗散過剩光能等途徑，在一定程度上減輕甚至解除光抑制，維持光合能力[15]。雖然日本莢蒾幼苗在全光照環(huán)境下生長(zhǎng)緩慢，光合能力大幅下降，受到嚴(yán)重脅迫，而葉片花色素苷含量的升高也許是日本莢蒾抵御逆境的一種特殊的生理機(jī)制。

脅迫對(duì)植物的傷害首先表現(xiàn)為膜脂過氧化。MDA 是脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)物之一，其積累是活性氧毒害作用的表現(xiàn)，是檢測(cè)膜損傷程度的公認(rèn)指標(biāo)[16-17]。植物在抵御和適應(yīng)不良環(huán)境時(shí)，自身還會(huì)形成一些防御機(jī)制，如啟動(dòng)抗氧化系統(tǒng)、進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)等[18]。本研究中，在全光照下日本莢蒾幼苗葉片的MDA 含量、可溶性糖含量均為最高，全光照下滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)共同作用調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透勢(shì)，而由于夏季全光照抑制植物的生長(zhǎng)，對(duì)植物造成破壞，阻礙可溶性蛋白的合成，隨著處理時(shí)間延長(zhǎng)細(xì)胞膜脂過氧化程度加重。遮蔭條件下，遮蔭60%處理葉片的MDA含量、可溶性蛋白含量最低，可溶性糖含量也較低；遮蔭30%和85%處理葉片中的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)隨著MDA 含量的升高逐漸升高。這說明MDA 積累對(duì)葉片中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的增加有一定的調(diào)節(jié)作用，遮蔭60%處理較適宜日本莢蒾的生長(zhǎng)，而遮蔭30%和85%處理下，植物為了防止活性氧積累破壞細(xì)胞膜，通過增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)抑制傷害，保證正常生長(zhǎng)。

本研究中隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，全光照下日本莢蒾幼苗葉片的SOD 活性逐漸升高，而POD 活性則一直處于較低水平，MDA 含量一直較高，說明保護(hù)酶系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用發(fā)生破壞，植物體內(nèi)活性氧產(chǎn)生與消除失衡，細(xì)胞膜脂過氧化嚴(yán)重，阻礙了植物的生長(zhǎng)。在遮蔭條件下，葉片的SOD 活性隨著遮蔭強(qiáng)度的升高逐漸降低，遮蔭60%處理葉片的POD 活性相對(duì)較低，MDA 含量最低，說明保護(hù)酶系統(tǒng)與活性氧清除平衡；遮蔭30%處理葉片的SOD 活性、POD 活性均較高，它們共同作用清除活性氧；遮蔭85%處理在6 月POD 活性下降時(shí)葉片的MDA含量較高，在7 月和8 月POD 活性大幅升高時(shí)MDA 含量較其它處理降低，說明在光照過弱的環(huán)境中，植物保護(hù)酶系統(tǒng)中POD 活性發(fā)揮了更重要的作用，保護(hù)植物的正常生長(zhǎng)。

綜上所述，遮蔭條件下日本莢蒾通過提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量和保護(hù)酶活性，維持活性氧產(chǎn)生與消除平衡，共同維持植物的生長(zhǎng)，保證日本莢蒾有較高的生長(zhǎng)速率。遮蔭60%處理幼苗細(xì)胞膜受破壞程度最小，而全光照下細(xì)胞膜受到嚴(yán)重破壞，頂部葉片焦枯卷曲，下部葉片由于花色素苷含量積累較高導(dǎo)致葉片發(fā)紅。全光照下日本莢蒾受到嚴(yán)重的光抑制，遮蔭60%較適宜該植物生長(zhǎng)。