水分胁迫对紫背天葵光合生理特性的影响

陈雄伟,赵则海,何婵花,李春彪

(肇庆学院 生命科学学院,广东 肇庆 526061)

水分胁迫对紫背天葵光合生理特性的影响

陈雄伟,赵则海,何婵花,李春彪

(肇庆学院 生命科学学院,广东 肇庆 526061)

在光辐射大于100 μmol/(m2·s)的条件下，经多水处理紫背天葵(Begonia fimbristipula)叶片利用强光的能力较强，少水处理则其光合速率受到抑制．在弱光条件下，适水处理后紫背天葵叶片的净光合速率较高，光补偿点较低，叶绿素a的含量高，具有较高的光合能力．紫背天葵叶绿素的含量随土壤含水量下降而减少．在多水和少水处理条件下，紫背天葵叶片可溶性糖及MDA的含量有增加趋势；适水处理后紫背天葵具有良好的光合生理特性．紫背天葵在弱光条件下对水分胁迫有一定的适应性．

水分胁迫；光合作用；生理生化指标；紫背天葵

紫背天葵(Begonia fimbristipula)为秋海棠科秋海棠属的多年生无茎草本植物，分布于我国广东、广西、福建和江西等地，模式标本采自广东省鼎湖山和罗浮山[1]．紫背天葵是传统中草药，具有清热解毒、润燥止咳、活血消肿之效[2]．紫背天葵为阴生植物，生长于林下荫蔽处，每年仅生长1片叶，产量极低，且由于长期采挖已使自然资源日益缺乏[3]，因此人们迫切希望能将之引种栽培，缓解人们日益增长的需求与自然资源枯竭之间的矛盾．本文中，笔者研究了不同水分处理紫背天葵的光合生理特性，旨在为其引种栽培和产业开发提供科学依据．

1 研究材料与研究方法

1．1 研究材料

盆栽实验在肇庆学院生物园遮荫条件下进行（采用黑色遮荫网，光强在60～80 μmol/(m2·s)]．盆直径为22 cm，高为18 cm，盆土为一般花卉的栽培土．于2009年4月15日选择长势一致的紫背天葵植株共12盆进行水分胁迫处理，将盆栽分为多水处理（指过量给水）、适水处理（指适度给水）、少水处理（指不给水）3个组，每组4盆．具体处理为：多水处理组每天浇充分饱和的水；适水处理组每天每盆浇水约200 mL；少水处理组4月15日浇足水分后，处理期间不浇水．为了避免实验处理期间受到自然降雨的影响，荫棚下加装透明塑料薄膜．

1．2 研究方法

5月26日分别对各处理组的活体叶片进行光合作用测定，然后测定其叶绿素、可溶性糖和丙二醛含量．同时，取土壤表层及下层5～7 cm的土壤测定土壤的含水量、pH值和有机质含量（见表1）．测定结果表明，土壤略偏酸性，有机质含量不高，饱和浇水最大含水量为20．84%．

1．2．1 叶绿素含量测定[4]67－69

取新鲜紫背天葵叶片0．25g放入研钵中，加体积分数为80%的丙酮提取，分别于663nm和645nm测定提取液的OD值，计算其叶绿素的含量．

1．2．2 可溶性糖和丙二醛（MDA）含量的测定[4]274－276

取鲜叶0．25g放入研钵中，加质量分数为10%的三氯乙酸（TCA）研磨提取后进行离心处理，上清液加入质量浓度为0．6%的硫代巴比妥酸（TBA）沸水浴显色，分别测定显色后的上清液532和450nm的OD值，计算其MDA和可溶性糖的含量．

表1 紫背天葵种植的土壤条件

1．2．3 光合作用的测定[5]

分别选取各处理组的紫背天葵叶片，各重复3株，测定光响应曲线，并计算光饱和点与光补偿点的数值．

2 结果与分析

2．1 紫背天葵叶片净光合速率的光响应特征

在 0～100μmol/(m2·s)弱光范围内，适水处理植株的净光合速率增幅最快，且相同光合有效辐射条件下的净光合速率均高于多水处理和少水处理(见图1)．当光合有效辐射大于100μmol/(m2·s)时，紫背天葵叶的净光合速率为多水处理＞适水处理＞少水处理．

紫背天葵叶片的光饱和点为多水处理＞适水处理＞少水处理(见表1)．多水处理后紫背天葵叶片的光饱和点是适水和少水处理的2倍以上，表明在土壤水分较高的生境中，紫背天葵对强光的利用能力较强．少水处理叶片的光补偿点最高，表明土壤水分亏缺时紫背天葵对弱光利用能力较弱；适水处理叶片的光补偿点最低，表明紫背天葵利用弱光的能力最强．

图1 水分处理对紫背天葵叶片光响应的影响

表2 不同水分处理紫背天葵叶片的光饱和点与光补偿点

2．2 紫背天葵叶片蒸腾速率的光响应特征

在不同光合有效辐射条件下，紫背天葵叶片的蒸腾速率为多水处理＞适水处理＞少水处理(见图2)．随光合有效辐射的增加，多水处理和适水处理叶片的蒸腾速率增加，而少水处理叶片的蒸腾速率有下降的趋势．

2．3 水分胁迫对紫背天葵叶片叶绿素含量的影响

随着土壤水分含量的降低，紫背天葵叶片中的总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b的含量均降低(图3a，3b和3c)，表明经多水处理和适水处理后，紫背天葵叶片的叶绿素含量较高，少水处理则明显降低其叶绿素含量．经适水处理的紫背天葵叶片叶绿素a/b最大（图3d），表明遮荫条件下紫背天葵叶片叶绿素a的含量较高，有利于长波光的吸收．

图2 不同水分处理紫背天葵叶片蒸腾速率的比较

图3 不同水分处理紫背天葵叶片叶绿素含量比较

2．4 水分胁迫对紫背天葵叶片可溶性糖含量的影响

可溶性糖是植物细胞内一种重要的渗透调节物质，可溶性糖含量的增加可提高叶片的保水性[6]．无论是多水处理还是少水处理，紫背天葵叶片的可溶性糖含量均高于适水处理(见图4)．紫背天葵在土壤水分过多或过少条件下，叶片均可提高保水性，而适水处理紫背天葵叶片保水性较低，表明其受环境胁迫较少，是对湿生环境的生态适应．

2．5 水分胁迫对紫背天葵叶片MDA含量的影响

MDA（丙二醛）是膜脂过氧化产物，常导致膜结构以及生理完整性的破坏[7]．少水处理紫背天葵叶片的MDA含量高于多水处理和适水处理的叶片，表明水分减少可导致紫背天葵MDA含量的增加，对其细胞膜和酶产生损伤作用．紫背天葵适水处理叶片的MDA含量最低，表明其受土壤水分胁迫的影响较小．

图4 不同水分处理紫背天葵叶片可溶性糖含量比较

图5 不同水分处理紫背天葵叶片MDA含量比较

3 讨论

多水处理紫背天葵的光饱和点和最大净光合速率最高，但光补偿点较低；叶片中可溶性糖的含量增加，MDA的含量有所提高，但不是很明显，主要表现为利用强光的能力较强．随着光辐射强度的增加，少水处理紫背天葵叶片的净光合速率、蒸腾速率较低，叶片MDA的含量显著提高，说明水分亏缺抑制了紫背天葵的光合能力．紫背天葵叶片光合速率和蒸腾速率受土壤水分的影响较大，紫背天葵的叶绿素含量随干旱胁迫强度的增加而减少．在多水和少水处理条件下，紫背天葵叶片可溶性糖的含量增加非常明显，提高了叶片对水分胁迫的耐受性．由此可见，多水和少水处理条件都对紫背天葵的光合生理产生了一定的抑制作用．

在弱光条件下，适水处理紫背天葵叶片的净光合速率较高，光补偿点较低，叶绿素a的含量高，能够充分利用弱光条件进行光合作用．由于野外林下环境光合有效辐射多在100μmol/(m2·s)以下，因此，适水处理的紫背天葵叶片具有较高的净光合速率，并保持了较好的水分生理特性．这表明适水处理的紫背天葵在弱光条件下具有较高的光合能力和一定的抗旱能力，因此，在弱光条件下栽培紫背天葵时应选择较湿润的土壤环境，不宜选择过涝或较干旱的土壤环境．

[1] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志:52卷第1分册[M].北京:科学出版社,1999:190-192.

[2] 《全国中草药汇编》编写组.全国中草药汇编:下册[M].北京:人民卫生出版社,1978:597.

[3] 陈雄伟,陈刚,王瑛华.TDZ和CPPU对鼎湖山紫背天葵不定芽诱导的影响[J].安徽农业科学,2009,37(27):13 336-13 338.

[4] 张志良,瞿伟菁.植物生理学实验指导[M].3版.北京:高等教育出版社,2003.

[5] 赵则海,曹建国,王文杰,等.不同生长年限栽培甘草与野生甘草光合特性对比研究[J].草业学报,2005,14(3):111-116.

[6] 孙存华,李扬,贺鸿雁,等.藜对干旱胁迫的生理生化反应[J].生态学报,2005,25(10):2 556-2 561.

[7] 王爱国.丙二醛作为植物过氧化指标的探讨[J].植物生理学通讯,1986,6(2):55-58.

Effects of Water Stress on Photosynthesis Physiological Characteristics of Begonia fimbristipula

CHEN Xiongwei,ZHAO Zehai,HE Chanhua,LI Chunbiao

(College of Life Sciences,Zhaoqing University,Zhaoqing,Guangdong,526061,China)

s:The capacity of utilization strong light for leaves of B．fimbristipula was stronger under watery treatments,but its photosynthesis capacity had been restrained under droughty treatments under ray radiation upon 100 μmol·(m2·s)－1.Under weak light conditions,there were higher net photosynthesis rates,lower light compensation points and more chlorophyll a contents in leaves of B．fimbristipula under moistness treatments,which indicated its stronger photosynthesis capacity.The chlorophyll contents of leaves of B．fimbristipula were cut down along with descending soil moisture contents.There were increasing trends for contents of soluble sugar and MDA in leaves of B．fimbristipula under watery or droughty treatments,but leaves of B．fimbristipula of moistness treatments displayed better photosynthesis physiological characteristics.B．fimbristipula had certain adaptability against water stress under weak light conditions.

water stress;photosynthesis;physiological-biochemical indexes;Begonia fimbristipula

Q948

A

1009－8445（2011）02－0057－04

（责任编辑：陈 静）

2009－06－15

广东省科学技信厅科学研究基金项目(2007B020704001)；教育部重点实验室开放研究基金资助项目(KLP201101)

陈雄伟(1958－),男,广东封开人,肇庆学院生命科学学院副教授．