楊運源，鄧 征，黃永芳，呂銘滔，龔勇軍

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州 510642)

四季金花茶(Camellia perpetua)為山茶科山茶屬常綠灌木或小喬木，葉片革質(zhì)偏薄，基部呈圓形、近圓形或?qū)捫ㄐ?，種子有短絨毛[1—2]?；ǘ涑实S色或金黃色，觀賞價值極高，是上千個茶花品種中稀有的黃色花品種[3]，并具有重要的保健作用和營養(yǎng)價值[4]。四季金花茶是目前發(fā)現(xiàn)的唯一能四季開花的金花茶，花期主要集中在夏季[5]。野生四季金花茶資源稀缺，主要分布在廣西，少數(shù)分布在貴州、云南等地[6]。四季金花茶大都生長在溫暖濕潤、半陰半陽等地域，如山溝、林下、山邊等陰涼濕潤小環(huán)境，屬于陰生植物[7]。

不同的光照強度會影響金花茶葉片形狀，在低光照強度下金花茶更容易形成短窄型葉片，在高光照強度下則傾向于形成長闊型葉片[8]。四季金花茶種植在一定郁閉度的落葉林下，春夏季可得到林木茂盛枝葉遮擋部分光照，秋冬季林木落葉后有充足的陽光照射[9]。然而，大量四季金花茶原始生長區(qū)域植被遭砍伐，導(dǎo)致其適宜的光照環(huán)境被破壞，影響四季金花茶種群繁育和保護(hù)[10]。本研究設(shè)置不同光照強度模擬四季金花茶的生長光照環(huán)境，分析其光合生理特性變化，旨在為四季金花茶保育中提供適宜的光照條件作參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

實驗于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)苗圃園中進(jìn)行，該地處在廣東省廣州市天河區(qū)(113°18′E、20°06′N)，天河區(qū)位于北回歸線以南，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季溫暖少雨。近二十年來，最高氣溫36.6 ℃，出現(xiàn)在8月，最低溫度在1月，年平均溫度21.8 ℃。近二十年來年均降雨量逐漸減少，年均降水量1623.6～1899.8 mm，4～9月降水占全年的82%，年平均相對濕度可達(dá)79%。

1.2 材料

采用2年生四季金花茶扦插苗，選取生長狀況良好、長勢相似且無病蟲害的苗木進(jìn)行實驗。

1.3 試驗設(shè)計

四季金花茶扦插苗種植于直徑30 cm、高30 cm花盆，栽培基質(zhì)為黃心土、泥炭土、蛭石按照體積比5:4:1混合配置。利用不同厚度遮陽網(wǎng)遮陰，光照強度分別設(shè) 10%光照、20%光照、40%光照和全光照共四個處理。光照強度設(shè)置參考柴勝豐等[11—12]及曾祥艷等[13]的方法。每種光照強度處理栽培20株，其他管理措施相同，待苗木適應(yīng)生長環(huán)境45 d后測定相關(guān)指標(biāo)。

1.4 指標(biāo)測定

1.4.1 光合特性指標(biāo)

在晴天無風(fēng)的早上9:00～11:00，每處理隨機選取3株生長狀況優(yōu)良的苗木，每株生長點往下第3～5片展開葉為材料，使用Li-6400便攜式光合作用測定儀測定凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)，每株測定3片葉，每個樣品重復(fù) 3次。測定時選用紅藍(lán)光葉室，光照強度800 μmol·m-2·s-1，CO2濃度 350 μmol·m-2·s-1，葉室溫度 26 ℃[14—16]。

1.4.2 生理特性指標(biāo)

葉綠素含量測定參照陳建勛等[17]的方法，可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[18]，可溶性糖含量測定采用蒽酮法[19]；超氧化物歧化酶(SOD)活性測定采用氮藍(lán)四唑光化還原法[20]，過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創(chuàng)木酚比色法[20]，丙二醛(MDA)含量測定采用硫代巴比妥酸法[20]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2010作圖，用SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光照強度下四季金花茶光合特性變化

不同遮光處理下四季金花茶葉片凈光合速率總體表現(xiàn)為隨光照增強而降低(圖1: A)。其中，10%光照、20%光照和 40%光照三個光照處理對四季金花茶凈光合速率的影響不顯著，全光照處理下四季金花茶凈光合速率與其他三個光照處理差異顯著(P＜0.05)，說明全光照處理對四季金花茶光合作用產(chǎn)生抑制。

圖1 不同光強對四季金花茶光合作用的影響Fig. 1 Effect of different light intensity on photosynthesis of Camellia perpetua

在不同光照條件下，四季金花茶葉片胞間 CO2濃度總體上隨光照增強而升高，即胞間CO2被吸收減少，說明在實驗設(shè)置的光照強度范圍內(nèi)，隨著光照增強四季金花茶光合作用減弱(圖1: B)。胞間CO2濃度在全光照處理下顯著高于其他三種光照處理(P＜0.05)，40%光照處理的胞間 CO2濃度顯著高于20%光照處理和10%光照處理(P＜0.05)，但20%光照處理和10%光照處理之間無顯著差異。

如圖1: C所示，四季金花茶葉片蒸騰速率總體隨光照強度增大而加快。全光照處理下四季金花茶蒸騰速率顯著高于另三種光照處理(P＜0.05)，而40%光照處理和20%光照處理之間差異不顯著，但兩者與10%光照處理差異顯著(P＜0.05)。

四季金花茶葉片氣孔導(dǎo)度大致隨著光照增強而遞減(圖1: D)，其最大值在10%光照處理，分析其原因，可能是光照增強導(dǎo)致植物光合作用減弱，消耗CO2減少，因此氣孔導(dǎo)度降低，減少空氣中CO2進(jìn)入細(xì)胞。10%光照、20%光照和40%光照處理下植株氣孔導(dǎo)度顯著高于全光照處理(P＜0.05)。20%光照處理和 40%光照處理顯著低于 10%光照處理(P＜0.05)，但兩者之間無明顯差異。

2.2 不同光照強度下四季金花茶的生理特性

如圖2: A所示，四季金花茶葉綠素含量在四種光照處理下呈現(xiàn)出不同的變化。在40%光照下生長的四季金花茶葉片葉綠素 a含量最高，為1.35 mg·g-1FW，且與其他三個光照處理差異顯著(P＜0.05)，其他三個處理之間差異不明顯。葉綠素b含量以40%光照處理為最高(0.92 mg·g-1FW)，20%光照處理的最低(0.03 mg·g-1FW)，10%光照和全光照處理之間差異不顯著。葉綠素總量最高值出現(xiàn)在40%光照處理，為2.66 mg·g-1FW，最低值在20%光照處理，為0.96 mg·g-1FW，10%光照處理和全光照處理之間差異不明顯，其他光照處理之間差異顯著(P＜0.05)。

圖2 不同光強對四季金花茶生理特性的影響Fig. 2 Effects of different light intensity on physiological characteristics of Camellia perpetua

不同光照強度下四季金花茶可溶性蛋白含量總體上隨光照強度增大而降低，即10%光照處理＞20%光照處理＞40%光照處理＞全光照處理(圖2: B)。10%光照處理下含量最高，為1.42 mg·g-1FW，全光照的含量最低，為0.15 mg·g-1FW。在四個光照強度處理下的四季金花茶可溶性蛋白含量差異明顯(P＜0.05)，說明植株可溶性蛋白含量受光照強度影響較大，對光強反應(yīng)較敏感。

四季金花茶在四種光照處理下可溶性糖含量出現(xiàn)兩個相對高點和兩個相對低點，最高值為全光照下的7.54%，最低值10%光照下的3.5%(圖2: C)。按照可溶性糖含量高低排序四個處理為全光照＞20%光照＞40%光照＞10%光照，不同處理之間可溶性糖含量差異明顯(P＜0.05)。

如圖2: D所示，不同光照強度處理的四季金花茶超氧化物歧化酶(SOD)活性隨光照增強而加大。全光照的四季金花茶葉片 SOD活性最高，為324.27 U·g-1FW，10%光照處理的最低，為280.74 U·g-1FW。全光照和40%光照處理的四季金花茶 SOD活性無顯著差異，但兩者與 10%光照和20%光照處理差異顯著(P＜0.05)。

在不同光強下四季金花茶葉片過氧化物酶(POD)活性也不同，總體表現(xiàn)為隨光照增強而降低(圖2: E)。10%光照和20%光照處理的四季金花茶葉片POD活性顯著高于其他兩個處理(P＜0.05)，全光照處理的POD活性最低，為0.56 U·g-1FW。

四季金花茶葉片丙二醛(MDA)含量在10%光照處理下最低，顯著低于其他三個處理(P＜0.05)；當(dāng)光照高于20%時，MDA含量沒有顯著變化，可能是超過20%光照后植株已達(dá)到光飽和點，過多的光照對植株產(chǎn)生脅迫作用。

3 結(jié)論與討論

光照強度是決定植株生長水平的重要因素[21]。何小燕等[22]發(fā)現(xiàn)，在光強過高時，油茶(Camellia oleifera)葉片凈光合速率降低，氣孔導(dǎo)度降低，以減輕高溫高光對植物葉片的傷害。劉慧民等[23]研究發(fā)現(xiàn)，繡線菊(Spiraea salicifolia)在高溫和強光下葉片蒸氣壓增加，葉片溫度升高，蒸騰速率加快，葉片細(xì)胞失水，水勢下降，氣孔導(dǎo)度下降，凈光合速率下降。黃麗英等[24]研究發(fā)現(xiàn)，凈光合速率與氣孔導(dǎo)度成正相關(guān)，與胞間CO2濃度成呈負(fù)相關(guān)。本研究中，四季金花茶在不同光照處理下，凈光合速率、胞間CO2濃度、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度均發(fā)生改變，其中凈光合速率與氣孔導(dǎo)度隨光照增強而下降，兩者之間呈現(xiàn)正相關(guān)，胞間CO2濃度與蒸騰速率隨光照增強而提高，兩者之間呈現(xiàn)正相關(guān)，與凈光合速率和氣孔導(dǎo)度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，與前人研究基本一致。10%、20%和 40%光照處理對四季金花茶凈光合速率影響不明顯，說明四季金花茶適應(yīng)光強的范圍較廣，本實驗遮陰設(shè)置還未達(dá)到抑制凈光合速率，在全光照處理下凈光合速率顯著降低，表明全光照對四季金花茶凈光合速率產(chǎn)生抑制作用。胞間CO2濃度、蒸騰速率分別在 40%、20%光照下顯著提高，氣孔導(dǎo)度在 20%光照中顯著降低，表明三者在10%～40%光照中的顯著變化不影響凈光合速率。四季金花茶是陰生植物，無法在全光照下及時消散剩余光能，受到光氧化作用損害，致使PSⅡ反應(yīng)中心受到傷害，這可能是四季金花茶光合速率下降的主要原因。

葉綠素含量在一定程度上反映植株光合效率強弱[25]，光照強度影響葉綠素的合成和分解，葉綠素在低光照下更易合成，強光容易使葉綠素分解。閆小莉等[26]研究表明，苦丁茶樹(Ligustrum robustum)在適當(dāng)遮陰處理下有利于產(chǎn)生更多的葉綠素a和葉綠素 b，耐陰植物可利用低光照進(jìn)行光合作用保證正常生長。葉綠素含量隨光照強度增加而減少[27—28]。四季金花茶葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量最大值均在40%光照處理，與前人研究有所區(qū)別，說明葉綠素含量不僅受光強影響，還受植物外部其他因素或內(nèi)部因素影響。10%、20%和 40%光照下葉綠素含量的變化對植株凈光合速率影響不明顯。

可溶性蛋白在植物體內(nèi)參與大部分代謝活動，包含重要的酶類，可作為植物總代謝的參考指標(biāo)，在極端環(huán)境中能產(chǎn)生新的蛋白[29]。桂克印[30]研究發(fā)現(xiàn)，綠蘿(Epipremnum aureum)在適宜的光照范圍，蛋白質(zhì)含量隨光強增大而升高，當(dāng)光強過高時，限制了植株代謝活動，蛋白質(zhì)含量降低。四季金花茶可溶性蛋白含量隨光強增大而降低，光照過強可能對其代謝產(chǎn)生抑制，植株無法產(chǎn)生新的蛋白抵抗逆境，此時植株的抗性較低，更容易感染病毒蟲害或受其他脅迫影響，降低植株的生命力。因此，在栽植四季金花茶時應(yīng)盡可能遮陰，減弱光照強度，更有利于其生長發(fā)育。

郭峰[31]研究發(fā)現(xiàn)，小麥(Triticum aestivum)在遮陰條件下葉片中可溶性糖含量顯著下降，可溶性糖含量濃度較高時可能是由于同化物運輸能力減弱，導(dǎo)致同化物積累在葉片中抑制暗反應(yīng)正常進(jìn)行，從而凈光合速率降低。四季金花茶可溶性糖含量在全光照下最高，此時植株受到光抑制，同化物傳輸受阻，導(dǎo)致可溶性糖含量增加，說明四季金花茶適于低光照環(huán)境。

超氧化物歧化酶(SOD)可以在植物受到逆境脅迫時清除其細(xì)胞內(nèi)過多的自由基，是植物重要的保護(hù)酶，使細(xì)胞能夠抵制逆境脅迫。粟春青等[13]研究發(fā)現(xiàn)，金花茶(Camellia petelotii)葉片細(xì)胞內(nèi)活性氧增加，SOD活性也增加，說明SOD能夠維持活性氧自由基的體內(nèi)平衡，對保護(hù)細(xì)胞發(fā)揮重要作用。四季金花茶SOD活性隨光照增強而提高，表明強光照對四季金花茶產(chǎn)生一定的脅迫，植株通過提高SOD活性消除強光照對細(xì)胞的傷害，與前人研究結(jié)果相似。在 40%光照和全光照下四季金花茶葉片SOD活性差異不明顯，說明40%光照下SOD活性基本達(dá)最大值，隨著光強的加大無法繼續(xù)提高SOD活性。

過氧化物酶(POD)活性可反映植物抗逆性強弱，對催化植物細(xì)胞中的過氧化物和分解逆境下植物體產(chǎn)生的H2O2等有重要作用。一般POD等植物體內(nèi)活性氧清除相關(guān)酶處在較高水平，當(dāng)植株受到輕微脅迫時，POD活性增強，當(dāng)脅迫程度超過一定水平時，細(xì)胞代謝失衡，POD活性降低[32]。四季金花茶葉片 POD活性隨光照增強而降低，在 40%光照下POD活性顯著降低，表明40%光照植株已受到一定的脅迫，繼續(xù)加大光強可能對植株造成傷害，不利于四季金花茶的生長繁育和種群保護(hù)。

丙二醛(MDA)含量可反映植物的抗逆性。田肖簫等[33]研究發(fā)現(xiàn)，強光脅迫和弱光脅迫都會破壞閩楠(Phoebe bournei)幼苗葉綠體結(jié)構(gòu)，致使其膜脂產(chǎn)生過氧化作用，進(jìn)而影響植株光合速率，且 MDA含量隨光強增大而提高。四季金花茶葉片 MDA含量在20%光照下接近最大值，與40%光照和全光照無顯著差異，說明20%光照對其葉片細(xì)胞有一定的傷害，但凈光合速率并未明顯降低，可能是其他物質(zhì)與MDA存在拮抗作用。

綜上所述，不同光照強度對四季金花茶光合特性和生理特性產(chǎn)生不同的影響，各指標(biāo)的變化趨勢以及變化顯著程度均有所差異。根據(jù)光合生理指標(biāo)的動態(tài)變化，可見四季金花茶更適合種植在低光照環(huán)境中，增強光合作用，更利于植株生長發(fā)育，不宜種植在超過40%光照的環(huán)境中，應(yīng)適當(dāng)做遮陰處理有利于種群保護(hù)與人工栽培。