不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗生理和葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/h1>
2024-01-09 05:34余振東馬錦林陳昱宇謝偉東莫維維
廣西林業(yè)科學(xué) 2023年6期
余振東，呂 琪，馬錦林，陳昱宇，謝偉東，莫維維，劉 凱
（1.廣西大學(xué) 林學(xué)院，廣西南寧 530004；2.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西特色經(jīng)濟(jì)林培育與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣西油茶良種與栽培工程技術(shù)研究中心，廣西南寧 530002）
磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育不可缺少的營(yíng)養(yǎng)元素之一，它既是植物體內(nèi)許多重要有機(jī)化合物的組分，同時(shí)又以多種方式參與植物體內(nèi)各種代謝過(guò)程，磷缺乏或過(guò)量都會(huì)抑制植物的光合作用，影響植物生長(zhǎng)[1]。石媛媛等[2]對(duì)廣西油茶（Camelliaoleifera）林地的土壤肥力狀況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)土壤有效磷含量處于極低水平，磷是促進(jìn)油茶果實(shí)膨大的重要元素，磷含量直接影響油茶的產(chǎn)量。
植物體內(nèi)的過(guò)氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、丙二醛（MDA）、可溶性糖（SS）和可溶性蛋白（SP）等物質(zhì)在逆境中會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。龔絲雨等[3]對(duì)煙草（Nicotianatabacum）的研究表明，當(dāng)植物處于低磷脅迫時(shí)，煙草體內(nèi)的SOD、POD 和CAT 活性顯著增強(qiáng)，清除煙草受脅迫時(shí)產(chǎn)生的超氧自由基，維持細(xì)胞內(nèi)外的氧化還原平衡，確保植物的正常生長(zhǎng)；高樂(lè)等[4]研究表明，低磷脅迫可提高橡膠（Heveabrasiliensis）葉片MDA含量，引起葉片膜脂過(guò)氧化，通過(guò)提升CAT 和SOD活性可緩解葉片的膜脂過(guò)氧化。歐陽(yáng)澤怡等[5]發(fā)現(xiàn)低磷脅迫使赤皮青岡（Cyclobalanopsisgilva）葉片可溶性蛋白合成受到抑制，細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)能力下降，產(chǎn)生更多的MDA，刺激保護(hù)酶系統(tǒng)，清除自由基，削弱膜脂過(guò)氧化，進(jìn)而降低植物體內(nèi)MDA含量。孫小富等[6]發(fā)現(xiàn)低磷脅迫下寬葉雀稗（Paspalumwettsteinii）葉片SOD、POD和CAT活性均顯著增強(qiáng)。
葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)是研究植物光合特性與環(huán)境因子關(guān)系的探針，利用葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)可以方便快捷地反映植物光合系統(tǒng)對(duì)光能的吸收和利用情況[7]。目前，有關(guān)植物在低磷脅迫下的葉綠素?zé)晒馓匦皂憫?yīng)機(jī)制已有報(bào)道。衛(wèi)先偉等[8]發(fā)現(xiàn)低磷脅迫主要抑制紫花苜蓿（Medicagosativa）葉片受體側(cè)及反應(yīng)中心電子傳遞鏈性能，使光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）實(shí)際光化學(xué)量子效率（ΦPSⅡ）性能下降，光合電子傳遞受阻，最終導(dǎo)致生物量和磷利用效率降低；劉云等[9]研究發(fā)現(xiàn)山白蘭（Paramicheliabaillonii）幼苗最大熒光（Fm）、最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）及PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率Y (Ⅱ)均隨磷水平降低而降低；袁繼存等[10]發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果幼樹(shù)葉片初始熒光（Fo）、Fm和可變熒光（Fv）在一定范圍內(nèi)隨磷濃度升高而增加；葉思誠(chéng)[11]研究表明，低磷脅迫使油茶葉片葉綠素含量、Fv/Fm和ΦPSⅡ下降。
香花油茶（Camelliaosmantha）是2012年在廣西南寧被發(fā)現(xiàn)的山茶科（Theaceae）山茶屬短柱茶組的1 個(gè)新物種，具有早熟、果量多、出籽率高和抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)，已逐步在廣西、海南等地推廣種植[12]。目前，針對(duì)香花油茶的研究主要集中在生物學(xué)特性[13]、種質(zhì)評(píng)價(jià)與篩選[14]、抗逆性[15-17]、基因遺傳[18]、苗木繁育[19]和綜合利用[20]等方面。香花油茶主要栽培區(qū)多為熱帶、亞熱帶酸性土壤，土壤有效磷含量較低[2]，是香花油茶生長(zhǎng)的主要限制因子。本研究以香花油茶‘義祿’幼苗為試驗(yàn)材料，研究不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗生理指標(biāo)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，以了解香花油茶對(duì)磷脅迫的適應(yīng)策略，為香花油茶的選育及推廣提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)地概況
試驗(yàn)地設(shè)在廣西南寧市廣西大學(xué)林學(xué)院苗圃（108°17′E，22°50′N(xiāo)），海拔84 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫21.8 ℃，冬季最冷月平均氣溫12.8 ℃；5—9月為雨季，其余時(shí)間為旱季，年均降水量1 304.2 mm，年均相對(duì)濕度80%；年均日照時(shí)長(zhǎng)為1 501 h。
1.2 試驗(yàn)材料
2022年5月15日進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，材料為廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院育苗基地提供的長(zhǎng)勢(shì)良好、苗高和地徑基本一致的2年生香花油茶‘義祿’幼苗。盆栽土壤基質(zhì)由紅壤土與河沙按照1∶1比例混合而成。紅壤土有機(jī)質(zhì)含量為21.46 g/kg，全氮含量為3.69 g/kg，全磷含量為0.18 g/kg，全鉀含量為3.29 g/kg，速效氮含量為81.28×10-3g/kg，速效磷含量為0.66×10-3g/kg，速效鉀含量為53.35×10-3g/kg。利用HH2 土壤水分速測(cè)儀（浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分含量。
1.3 方法
1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
采用塑料花盆種植香花油茶，塑料花盆規(guī)格為17.2 cm（直徑）×17.3 cm（高）；每盆裝3.5 kg基質(zhì)，底部墊托盤(pán)，防止肥料隨水淋融流失。參照余平福等[21]的試驗(yàn)方法，以蒸餾水為對(duì)照（CK），設(shè)置1 個(gè)CK組（0 mg/kg））和3個(gè)不同供磷水平組（P1：4 mg/kg、P2：8 mg/kg和P3：16 mg/kg）；使用KH2PO4作為磷源，除磷元素外，其他營(yíng)養(yǎng)元素的濃度保持一致。每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5 株，共60 株。2022年6月，各處理組每隔7 天澆灌1 次150 mL 對(duì)應(yīng)磷水平的Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液。試驗(yàn)期間，用蒸餾水保持土壤相對(duì)含水量為60%左右，以維持植物正常生長(zhǎng)所需水分。培養(yǎng)90天后，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。
1.3.2 指標(biāo)測(cè)定
（a）葉綠素?zé)晒馓匦詼y(cè)定：2022年9月15日，9：00～12：00 測(cè)定葉綠素?zé)晒馓匦?，每處理隨機(jī)選取3 株植株，每株隨機(jī)選擇不同方向3 片成熟葉片（植株頂端第1 片葉片開(kāi)始往下數(shù)第4～6 片葉片）。采用DUAL-PAM-2500（德國(guó)WALZ）測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)；葉片測(cè)定前先暗適應(yīng)20 min，測(cè)定Fo、Fm和Fv。采用活化光對(duì)黑暗處理的葉片進(jìn)行光處理；在光適應(yīng)狀態(tài)下測(cè)量實(shí)際熒光產(chǎn)量（F'o）、最大熒光產(chǎn)量（F'm）、Y(Ⅱ)和電子傳遞效率（ETR）。根據(jù)測(cè)定參數(shù)計(jì)算Fv/Fm、光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）、ΦPSⅡ、非光化學(xué)猝滅系數(shù)（qN）。計(jì)算公式[22]為：
（b）生理指標(biāo)測(cè)定：采集成熟葉片，用去離子水清洗干凈，裝入自封袋后迅速放入冷藏箱中，帶回實(shí)驗(yàn)室，放入-80 ℃的超低溫冰箱中冷藏，備用。采用核黃素-NBT 法測(cè)定SOD 活性；采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定POD 活性；采用紫外吸收法測(cè)定CAT 活性；采用硫代巴比妥酸法測(cè)定MDA含量；采用考馬斯亮藍(lán)G-250 染色法測(cè)定可溶性蛋白含量；采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量[23-24]。
1.3.3 數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2010 軟件處理數(shù)據(jù)及繪制圖表；采用Duncan's 新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較；采用隸屬函數(shù)法[25]對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。
隸屬函數(shù)值計(jì)算公式為：
反隸屬函數(shù)值計(jì)算公式為：
式中，U(Xi)為第X個(gè)因子的得分值；Xmax和Xmin為該指標(biāo)最大和最小測(cè)定值。
指標(biāo)與綜合評(píng)判結(jié)果呈負(fù)相關(guān)，均使用公式（5）進(jìn)行計(jì)算；指標(biāo)與綜合評(píng)判結(jié)果呈正相關(guān)，均使用公式（4）進(jìn)行計(jì)算。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片滲透物質(zhì)的影響
不同供磷水平對(duì)可溶性糖含量影響不顯著，對(duì)可溶性蛋白含量影響顯著（P<0.05）（圖1）?？扇苄蕴呛勘憩F(xiàn)為P3 水平>P1 水平>CK>P2 水平。隨供磷水平增加，可溶性蛋白含量呈波動(dòng)變化，表現(xiàn)為P1水平>P3水平>CK>P2水平。
圖1 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片滲透物質(zhì)的影響Fig.1 Effects of different phosphorus supply levels on osmotic substances in leaves of C.osmantha seedlings
2.2 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片抗氧化酶活性及MDA含量的影響
不同供磷水平對(duì)SOD、POD 和CAT 活性及MDA含量均影響顯著（P<0.05）（圖2）。隨供磷水平增加，SOD、POD 和CAT 活性均呈先升后降的趨勢(shì)。SOD 活性表現(xiàn)為P1 水平>P2 水平>CK>P3 水平，P3水平下顯著低于其他供磷水平；POD 活性表現(xiàn)為P2 水平>P3 水平>P1 水平>CK，P2 水平下顯著高于CK 和P1 水平，P3 水平下顯著高于CK；CAT 活性表現(xiàn)為P2水平>P1水平>CK>P3水平，P2水平下顯著高于其他供磷水平；MDA 含量表現(xiàn)為P3 水平>P1 水平>CK>P2 水平，P2 水平下顯著低于其他供磷水平，P3水平下顯著高于其他供磷水平。
圖2 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片抗氧化酶及MDA含量的影響Fig.2 Effects of different phosphorus supply levels on antioxidant enzymes and MDA contents in leaves of C.osmantha seedlings
2.3 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響
隨供磷水平增加，F(xiàn)o、Fm、Fv和Fv/Fm均呈先升后降的趨勢(shì)（表1）。Fo、Fm、Fv和Fv/Fm均表現(xiàn)為P2 水平>P1 水平>CK>P3 水平，P2 水平下顯著高于其他供磷水平（P<0.05）。
表1 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響Tab.1 Effects of different phosphorus supply levels on chlorophyll fluorescence parameters in leaves of C.osmantha seedlings
不同供磷水平對(duì)qP、qN、ETR和Y(Ⅱ)均影響顯著（P<0.05）（表2）。qP表現(xiàn)為P2水平>P1水平>P3水平>CK，P2水平下最大（0.33），與CK和P3水平均差異顯著。隨供磷水平增加，qN呈先降后升的趨勢(shì)，表現(xiàn)為P3水平>CK>P1水平>P2水平，P2水平下與其他供磷水平差異顯著。隨供磷水平升高，ETR和Y(Ⅱ)均呈先升后降的趨勢(shì)，均表現(xiàn)為P2水平>P1水平>P3水平>CK，P2水平下ETR與其他供磷水平差異顯著，Y(Ⅱ)與P3水平、CK差異顯著。
表2 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片qP和qN的影響Tab.2 Effects of different phosphorus supply levels on qP and qN in leaves of C.osmantha seedlings
2.4 隸屬函數(shù)綜合分析
單項(xiàng)指標(biāo)所得結(jié)果不同，不能反映不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片生理及葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響的總體情況，采用隸屬函數(shù)法對(duì)香花油茶幼苗葉片各指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。不同供磷水平的隸屬函數(shù)均值表現(xiàn)為P2 水平>P1 水平>P3 水平>CK，P2水平的隸屬函數(shù)均值最大（0.85），CK 的隸屬函數(shù)均值最?。?.22）（表3）。
表3 香花油茶幼苗葉片各指標(biāo)隸屬函數(shù)值及綜合評(píng)價(jià)Tab.3 Membership function values and comprehensive evaluation of different indexes in leaves of C.osmantha seedlings
3 討論與結(jié)論
3.1 討論
3.1.1 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片生理特性的影響
可溶性蛋白和可溶性糖含量的變化體現(xiàn)了植物抗逆性的強(qiáng)弱[26-27]。可溶性蛋白是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其增加能提高細(xì)胞的保水能力；可溶性糖作為小分子物質(zhì)參與滲透調(diào)節(jié)，其增加能提高細(xì)胞液濃度，降低水勢(shì)[28]。本研究中，部分適宜的供磷水平下，可溶性糖和可溶性蛋白含量均增加，香花油茶幼苗抗逆能力增加。但在P2供磷水平下，可溶性糖和可溶性蛋白含量均較低，其原因有待進(jìn)一步研究。
在逆境條件下，植物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量活性氧，植物會(huì)通過(guò)提高抗氧化酶活性來(lái)分解活性氧以維持自身的正常代謝，其中主要包括SOD、CAT 和POD[29]。本研究中，3種抗氧化酶活性均隨供磷水平增加呈先升后降的趨勢(shì)，說(shuō)明適當(dāng)?shù)墓┝姿娇商岣呦慊ㄓ筒栌酌缛~片的膜保護(hù)系統(tǒng)酶活性，有助于提高植株的抗性及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。在高磷環(huán)境中，SOD、POD 和CAT 活性均表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，說(shuō)明磷水平過(guò)高時(shí)，會(huì)降低細(xì)胞清除和減少體內(nèi)活性氧的能力。
MDA 是植物細(xì)胞膜脂過(guò)氧化的重要產(chǎn)物，其含量能體現(xiàn)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的損傷程度和膜脂過(guò)氧化水平[4]。本研究中，P1 供磷水平下，MDA 含量增加，說(shuō)明香花油茶受到一定程度的脅迫，加快了植株葉片的膜脂過(guò)氧化反應(yīng)的進(jìn)程。P2供磷水平下，MDA含量最低。原因是POD、SOD 和CAT 活性均較高，清除較多體內(nèi)活性氧，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)損傷程度較小。P3供磷水平下，MDA 含量最高。原因是POD、SOD 和CAT活性均降低，體內(nèi)活性氧增多，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)損傷程度變大。
3.1.2 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響
Fo、Fm和Fv等主要反映PSⅡ的光合電子傳遞速率和光化學(xué)活性，也是反映葉片光合能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)[30]。本研究中，隨供磷水平增加，各項(xiàng)葉綠素?zé)晒鈪?shù)均呈先升后降的趨勢(shì)，P2 供磷水平下各指標(biāo)均最高，說(shuō)明適當(dāng)?shù)墓┝姿较孪慊ㄓ筒栌酌珞w內(nèi)電子傳遞較優(yōu)，光能更好地被利用，促進(jìn)光化學(xué)量子產(chǎn)額增加。
熒光猝滅即熒光產(chǎn)量下降的過(guò)程，分為光化學(xué)和非光化學(xué)猝滅兩大類(lèi)。qP 反映PSⅡ天線(xiàn)色素吸收光能用于光化學(xué)電子傳遞的份額，能夠反映PSⅡ開(kāi)放程度[31]。qN 反映PSⅡ天線(xiàn)色素吸收的光能不能用于光化學(xué)電子傳遞，以熱的形式耗散掉的部分[31]。本研究中，CK 的qP 值最低、qN 值較大，表明缺磷會(huì)抑制香花油茶幼苗葉片PSⅡ光合電子傳遞活性；P2 水平時(shí)，qP 最大（0.33），qN 最小（0.54）。表明適宜的磷水平可促進(jìn)葉片PSⅡ光合電子傳遞活性。
植物的ETR 反映植物吸收光能沿光合電子傳遞鏈的傳遞利用效率，很大程度上體現(xiàn)植物光合速率的大小[32]。Y(Ⅱ)可反映PSⅡ反應(yīng)中心在有一部分關(guān)閉情況下的實(shí)際原初光能捕獲效率，葉片不經(jīng)過(guò)暗適應(yīng)在光下直接測(cè)得，可作為體現(xiàn)植物光合電子傳遞速率快慢的相對(duì)指標(biāo)[33]。本研究中，隨供磷水平增加，ETR 和Y(Ⅱ)均呈先升后降的趨勢(shì)；P2 水平時(shí)，ETR 最大（117.01），Y(Ⅱ)最大（0.21）。表明適宜的磷水平可促進(jìn)葉片的光能捕獲能力，并通過(guò)降低熱耗散提高光合電子傳遞能力，提高葉片的光合性能。
3.2 結(jié)論
本研究對(duì)不同供磷水平下香花油茶幼苗生理和葉綠素?zé)晒馓匦赃M(jìn)行了初步研究，發(fā)現(xiàn)8 mg/kg供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片的生理脅迫最低，幼苗光合能力最強(qiáng)，有利于幼苗生長(zhǎng)發(fā)育。為更好地實(shí)現(xiàn)香花油茶推廣引種工作，今后可針對(duì)香花油茶不同生長(zhǎng)期、不同年齡階段的生理特性及其生長(zhǎng)發(fā)育、養(yǎng)分代謝和產(chǎn)量、品質(zhì)等方面進(jìn)行進(jìn)一步研究。
利益沖突：所有作者聲明無(wú)利益沖突。
作者貢獻(xiàn)聲明：余振東負(fù)責(zé)試驗(yàn)設(shè)計(jì)、指標(biāo)測(cè)定、數(shù)據(jù)收集與分析和論文撰寫(xiě)；呂琪、陳昱宇和劉凱負(fù)責(zé)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與調(diào)查；莫維維負(fù)責(zé)苗期管理、數(shù)據(jù)收集與分析；謝偉東、馬錦林負(fù)責(zé)試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集和論文撰寫(xiě)指導(dǎo)與修改。
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磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育不可缺少的營(yíng)養(yǎng)元素之一，它既是植物體內(nèi)許多重要有機(jī)化合物的組分，同時(shí)又以多種方式參與植物體內(nèi)各種代謝過(guò)程，磷缺乏或過(guò)量都會(huì)抑制植物的光合作用，影響植物生長(zhǎng)[1]。石媛媛等[2]對(duì)廣西油茶（Camelliaoleifera）林地的土壤肥力狀況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)土壤有效磷含量處于極低水平，磷是促進(jìn)油茶果實(shí)膨大的重要元素，磷含量直接影響油茶的產(chǎn)量。
植物體內(nèi)的過(guò)氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、丙二醛（MDA）、可溶性糖（SS）和可溶性蛋白（SP）等物質(zhì)在逆境中會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。龔絲雨等[3]對(duì)煙草（Nicotianatabacum）的研究表明，當(dāng)植物處于低磷脅迫時(shí)，煙草體內(nèi)的SOD、POD 和CAT 活性顯著增強(qiáng)，清除煙草受脅迫時(shí)產(chǎn)生的超氧自由基，維持細(xì)胞內(nèi)外的氧化還原平衡，確保植物的正常生長(zhǎng)；高樂(lè)等[4]研究表明，低磷脅迫可提高橡膠（Heveabrasiliensis）葉片MDA含量，引起葉片膜脂過(guò)氧化，通過(guò)提升CAT 和SOD活性可緩解葉片的膜脂過(guò)氧化。歐陽(yáng)澤怡等[5]發(fā)現(xiàn)低磷脅迫使赤皮青岡（Cyclobalanopsisgilva）葉片可溶性蛋白合成受到抑制，細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)能力下降，產(chǎn)生更多的MDA，刺激保護(hù)酶系統(tǒng)，清除自由基，削弱膜脂過(guò)氧化，進(jìn)而降低植物體內(nèi)MDA含量。孫小富等[6]發(fā)現(xiàn)低磷脅迫下寬葉雀稗（Paspalumwettsteinii）葉片SOD、POD和CAT活性均顯著增強(qiáng)。
葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)是研究植物光合特性與環(huán)境因子關(guān)系的探針，利用葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)可以方便快捷地反映植物光合系統(tǒng)對(duì)光能的吸收和利用情況[7]。目前，有關(guān)植物在低磷脅迫下的葉綠素?zé)晒馓匦皂憫?yīng)機(jī)制已有報(bào)道。衛(wèi)先偉等[8]發(fā)現(xiàn)低磷脅迫主要抑制紫花苜蓿（Medicagosativa）葉片受體側(cè)及反應(yīng)中心電子傳遞鏈性能，使光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）實(shí)際光化學(xué)量子效率（ΦPSⅡ）性能下降，光合電子傳遞受阻，最終導(dǎo)致生物量和磷利用效率降低；劉云等[9]研究發(fā)現(xiàn)山白蘭（Paramicheliabaillonii）幼苗最大熒光（Fm）、最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）及PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率Y (Ⅱ)均隨磷水平降低而降低；袁繼存等[10]發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果幼樹(shù)葉片初始熒光（Fo）、Fm和可變熒光（Fv）在一定范圍內(nèi)隨磷濃度升高而增加；葉思誠(chéng)[11]研究表明，低磷脅迫使油茶葉片葉綠素含量、Fv/Fm和ΦPSⅡ下降。
香花油茶（Camelliaosmantha）是2012年在廣西南寧被發(fā)現(xiàn)的山茶科（Theaceae）山茶屬短柱茶組的1 個(gè)新物種，具有早熟、果量多、出籽率高和抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)，已逐步在廣西、海南等地推廣種植[12]。目前，針對(duì)香花油茶的研究主要集中在生物學(xué)特性[13]、種質(zhì)評(píng)價(jià)與篩選[14]、抗逆性[15-17]、基因遺傳[18]、苗木繁育[19]和綜合利用[20]等方面。香花油茶主要栽培區(qū)多為熱帶、亞熱帶酸性土壤，土壤有效磷含量較低[2]，是香花油茶生長(zhǎng)的主要限制因子。本研究以香花油茶‘義祿’幼苗為試驗(yàn)材料，研究不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗生理指標(biāo)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，以了解香花油茶對(duì)磷脅迫的適應(yīng)策略，為香花油茶的選育及推廣提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)地概況
試驗(yàn)地設(shè)在廣西南寧市廣西大學(xué)林學(xué)院苗圃（108°17′E，22°50′N(xiāo)），海拔84 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫21.8 ℃，冬季最冷月平均氣溫12.8 ℃；5—9月為雨季，其余時(shí)間為旱季，年均降水量1 304.2 mm，年均相對(duì)濕度80%；年均日照時(shí)長(zhǎng)為1 501 h。
1.2 試驗(yàn)材料
2022年5月15日進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，材料為廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院育苗基地提供的長(zhǎng)勢(shì)良好、苗高和地徑基本一致的2年生香花油茶‘義祿’幼苗。盆栽土壤基質(zhì)由紅壤土與河沙按照1∶1比例混合而成。紅壤土有機(jī)質(zhì)含量為21.46 g/kg，全氮含量為3.69 g/kg，全磷含量為0.18 g/kg，全鉀含量為3.29 g/kg，速效氮含量為81.28×10-3g/kg，速效磷含量為0.66×10-3g/kg，速效鉀含量為53.35×10-3g/kg。利用HH2 土壤水分速測(cè)儀（浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分含量。
1.3 方法
1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
采用塑料花盆種植香花油茶，塑料花盆規(guī)格為17.2 cm（直徑）×17.3 cm（高）；每盆裝3.5 kg基質(zhì)，底部墊托盤(pán)，防止肥料隨水淋融流失。參照余平福等[21]的試驗(yàn)方法，以蒸餾水為對(duì)照（CK），設(shè)置1 個(gè)CK組（0 mg/kg））和3個(gè)不同供磷水平組（P1：4 mg/kg、P2：8 mg/kg和P3：16 mg/kg）；使用KH2PO4作為磷源，除磷元素外，其他營(yíng)養(yǎng)元素的濃度保持一致。每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5 株，共60 株。2022年6月，各處理組每隔7 天澆灌1 次150 mL 對(duì)應(yīng)磷水平的Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液。試驗(yàn)期間，用蒸餾水保持土壤相對(duì)含水量為60%左右，以維持植物正常生長(zhǎng)所需水分。培養(yǎng)90天后，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。
1.3.2 指標(biāo)測(cè)定
（a）葉綠素?zé)晒馓匦詼y(cè)定：2022年9月15日，9：00～12：00 測(cè)定葉綠素?zé)晒馓匦?，每處理隨機(jī)選取3 株植株，每株隨機(jī)選擇不同方向3 片成熟葉片（植株頂端第1 片葉片開(kāi)始往下數(shù)第4～6 片葉片）。采用DUAL-PAM-2500（德國(guó)WALZ）測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)；葉片測(cè)定前先暗適應(yīng)20 min，測(cè)定Fo、Fm和Fv。采用活化光對(duì)黑暗處理的葉片進(jìn)行光處理；在光適應(yīng)狀態(tài)下測(cè)量實(shí)際熒光產(chǎn)量（F'o）、最大熒光產(chǎn)量（F'm）、Y(Ⅱ)和電子傳遞效率（ETR）。根據(jù)測(cè)定參數(shù)計(jì)算Fv/Fm、光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）、ΦPSⅡ、非光化學(xué)猝滅系數(shù)（qN）。計(jì)算公式[22]為：
（b）生理指標(biāo)測(cè)定：采集成熟葉片，用去離子水清洗干凈，裝入自封袋后迅速放入冷藏箱中，帶回實(shí)驗(yàn)室，放入-80 ℃的超低溫冰箱中冷藏，備用。采用核黃素-NBT 法測(cè)定SOD 活性；采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定POD 活性；采用紫外吸收法測(cè)定CAT 活性；采用硫代巴比妥酸法測(cè)定MDA含量；采用考馬斯亮藍(lán)G-250 染色法測(cè)定可溶性蛋白含量；采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量[23-24]。
1.3.3 數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2010 軟件處理數(shù)據(jù)及繪制圖表；采用Duncan's 新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較；采用隸屬函數(shù)法[25]對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。
隸屬函數(shù)值計(jì)算公式為：
反隸屬函數(shù)值計(jì)算公式為：
式中，U(Xi)為第X個(gè)因子的得分值；Xmax和Xmin為該指標(biāo)最大和最小測(cè)定值。
指標(biāo)與綜合評(píng)判結(jié)果呈負(fù)相關(guān)，均使用公式（5）進(jìn)行計(jì)算；指標(biāo)與綜合評(píng)判結(jié)果呈正相關(guān)，均使用公式（4）進(jìn)行計(jì)算。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片滲透物質(zhì)的影響
不同供磷水平對(duì)可溶性糖含量影響不顯著，對(duì)可溶性蛋白含量影響顯著（P<0.05）（圖1）?？扇苄蕴呛勘憩F(xiàn)為P3 水平>P1 水平>CK>P2 水平。隨供磷水平增加，可溶性蛋白含量呈波動(dòng)變化，表現(xiàn)為P1水平>P3水平>CK>P2水平。
圖1 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片滲透物質(zhì)的影響Fig.1 Effects of different phosphorus supply levels on osmotic substances in leaves of C.osmantha seedlings
2.2 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片抗氧化酶活性及MDA含量的影響
不同供磷水平對(duì)SOD、POD 和CAT 活性及MDA含量均影響顯著（P<0.05）（圖2）。隨供磷水平增加，SOD、POD 和CAT 活性均呈先升后降的趨勢(shì)。SOD 活性表現(xiàn)為P1 水平>P2 水平>CK>P3 水平，P3水平下顯著低于其他供磷水平；POD 活性表現(xiàn)為P2 水平>P3 水平>P1 水平>CK，P2 水平下顯著高于CK 和P1 水平，P3 水平下顯著高于CK；CAT 活性表現(xiàn)為P2水平>P1水平>CK>P3水平，P2水平下顯著高于其他供磷水平；MDA 含量表現(xiàn)為P3 水平>P1 水平>CK>P2 水平，P2 水平下顯著低于其他供磷水平，P3水平下顯著高于其他供磷水平。
圖2 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片抗氧化酶及MDA含量的影響Fig.2 Effects of different phosphorus supply levels on antioxidant enzymes and MDA contents in leaves of C.osmantha seedlings
2.3 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響
隨供磷水平增加，F(xiàn)o、Fm、Fv和Fv/Fm均呈先升后降的趨勢(shì)（表1）。Fo、Fm、Fv和Fv/Fm均表現(xiàn)為P2 水平>P1 水平>CK>P3 水平，P2 水平下顯著高于其他供磷水平（P<0.05）。
表1 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響Tab.1 Effects of different phosphorus supply levels on chlorophyll fluorescence parameters in leaves of C.osmantha seedlings
不同供磷水平對(duì)qP、qN、ETR和Y(Ⅱ)均影響顯著（P<0.05）（表2）。qP表現(xiàn)為P2水平>P1水平>P3水平>CK，P2水平下最大（0.33），與CK和P3水平均差異顯著。隨供磷水平增加，qN呈先降后升的趨勢(shì)，表現(xiàn)為P3水平>CK>P1水平>P2水平，P2水平下與其他供磷水平差異顯著。隨供磷水平升高，ETR和Y(Ⅱ)均呈先升后降的趨勢(shì)，均表現(xiàn)為P2水平>P1水平>P3水平>CK，P2水平下ETR與其他供磷水平差異顯著，Y(Ⅱ)與P3水平、CK差異顯著。
表2 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片qP和qN的影響Tab.2 Effects of different phosphorus supply levels on qP and qN in leaves of C.osmantha seedlings
2.4 隸屬函數(shù)綜合分析
單項(xiàng)指標(biāo)所得結(jié)果不同，不能反映不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片生理及葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響的總體情況，采用隸屬函數(shù)法對(duì)香花油茶幼苗葉片各指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。不同供磷水平的隸屬函數(shù)均值表現(xiàn)為P2 水平>P1 水平>P3 水平>CK，P2水平的隸屬函數(shù)均值最大（0.85），CK 的隸屬函數(shù)均值最?。?.22）（表3）。
表3 香花油茶幼苗葉片各指標(biāo)隸屬函數(shù)值及綜合評(píng)價(jià)Tab.3 Membership function values and comprehensive evaluation of different indexes in leaves of C.osmantha seedlings
3 討論與結(jié)論
3.1 討論
3.1.1 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片生理特性的影響
可溶性蛋白和可溶性糖含量的變化體現(xiàn)了植物抗逆性的強(qiáng)弱[26-27]。可溶性蛋白是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其增加能提高細(xì)胞的保水能力；可溶性糖作為小分子物質(zhì)參與滲透調(diào)節(jié)，其增加能提高細(xì)胞液濃度，降低水勢(shì)[28]。本研究中，部分適宜的供磷水平下，可溶性糖和可溶性蛋白含量均增加，香花油茶幼苗抗逆能力增加。但在P2供磷水平下，可溶性糖和可溶性蛋白含量均較低，其原因有待進(jìn)一步研究。
在逆境條件下，植物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量活性氧，植物會(huì)通過(guò)提高抗氧化酶活性來(lái)分解活性氧以維持自身的正常代謝，其中主要包括SOD、CAT 和POD[29]。本研究中，3種抗氧化酶活性均隨供磷水平增加呈先升后降的趨勢(shì)，說(shuō)明適當(dāng)?shù)墓┝姿娇商岣呦慊ㄓ筒栌酌缛~片的膜保護(hù)系統(tǒng)酶活性，有助于提高植株的抗性及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。在高磷環(huán)境中，SOD、POD 和CAT 活性均表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，說(shuō)明磷水平過(guò)高時(shí)，會(huì)降低細(xì)胞清除和減少體內(nèi)活性氧的能力。
MDA 是植物細(xì)胞膜脂過(guò)氧化的重要產(chǎn)物，其含量能體現(xiàn)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的損傷程度和膜脂過(guò)氧化水平[4]。本研究中，P1 供磷水平下，MDA 含量增加，說(shuō)明香花油茶受到一定程度的脅迫，加快了植株葉片的膜脂過(guò)氧化反應(yīng)的進(jìn)程。P2供磷水平下，MDA含量最低。原因是POD、SOD 和CAT 活性均較高，清除較多體內(nèi)活性氧，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)損傷程度較小。P3供磷水平下，MDA 含量最高。原因是POD、SOD 和CAT活性均降低，體內(nèi)活性氧增多，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)損傷程度變大。
3.1.2 不同供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響
Fo、Fm和Fv等主要反映PSⅡ的光合電子傳遞速率和光化學(xué)活性，也是反映葉片光合能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)[30]。本研究中，隨供磷水平增加，各項(xiàng)葉綠素?zé)晒鈪?shù)均呈先升后降的趨勢(shì)，P2 供磷水平下各指標(biāo)均最高，說(shuō)明適當(dāng)?shù)墓┝姿较孪慊ㄓ筒栌酌珞w內(nèi)電子傳遞較優(yōu)，光能更好地被利用，促進(jìn)光化學(xué)量子產(chǎn)額增加。
熒光猝滅即熒光產(chǎn)量下降的過(guò)程，分為光化學(xué)和非光化學(xué)猝滅兩大類(lèi)。qP 反映PSⅡ天線(xiàn)色素吸收光能用于光化學(xué)電子傳遞的份額，能夠反映PSⅡ開(kāi)放程度[31]。qN 反映PSⅡ天線(xiàn)色素吸收的光能不能用于光化學(xué)電子傳遞，以熱的形式耗散掉的部分[31]。本研究中，CK 的qP 值最低、qN 值較大，表明缺磷會(huì)抑制香花油茶幼苗葉片PSⅡ光合電子傳遞活性；P2 水平時(shí)，qP 最大（0.33），qN 最小（0.54）。表明適宜的磷水平可促進(jìn)葉片PSⅡ光合電子傳遞活性。
植物的ETR 反映植物吸收光能沿光合電子傳遞鏈的傳遞利用效率，很大程度上體現(xiàn)植物光合速率的大小[32]。Y(Ⅱ)可反映PSⅡ反應(yīng)中心在有一部分關(guān)閉情況下的實(shí)際原初光能捕獲效率，葉片不經(jīng)過(guò)暗適應(yīng)在光下直接測(cè)得，可作為體現(xiàn)植物光合電子傳遞速率快慢的相對(duì)指標(biāo)[33]。本研究中，隨供磷水平增加，ETR 和Y(Ⅱ)均呈先升后降的趨勢(shì)；P2 水平時(shí)，ETR 最大（117.01），Y(Ⅱ)最大（0.21）。表明適宜的磷水平可促進(jìn)葉片的光能捕獲能力，并通過(guò)降低熱耗散提高光合電子傳遞能力，提高葉片的光合性能。
3.2 結(jié)論
本研究對(duì)不同供磷水平下香花油茶幼苗生理和葉綠素?zé)晒馓匦赃M(jìn)行了初步研究，發(fā)現(xiàn)8 mg/kg供磷水平對(duì)香花油茶幼苗葉片的生理脅迫最低，幼苗光合能力最強(qiáng)，有利于幼苗生長(zhǎng)發(fā)育。為更好地實(shí)現(xiàn)香花油茶推廣引種工作，今后可針對(duì)香花油茶不同生長(zhǎng)期、不同年齡階段的生理特性及其生長(zhǎng)發(fā)育、養(yǎng)分代謝和產(chǎn)量、品質(zhì)等方面進(jìn)行進(jìn)一步研究。
利益沖突：所有作者聲明無(wú)利益沖突。
作者貢獻(xiàn)聲明：余振東負(fù)責(zé)試驗(yàn)設(shè)計(jì)、指標(biāo)測(cè)定、數(shù)據(jù)收集與分析和論文撰寫(xiě)；呂琪、陳昱宇和劉凱負(fù)責(zé)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與調(diào)查；莫維維負(fù)責(zé)苗期管理、數(shù)據(jù)收集與分析；謝偉東、馬錦林負(fù)責(zé)試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集和論文撰寫(xiě)指導(dǎo)與修改。
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