成花诱导期喷施烯效唑和赤霉素对荔枝叶片叶绿素荧光特征的影响

李伟才 张红娜 石胜友 刘丽琴 舒波 梁清志 谢江辉 魏永赞

摘 要 冬季喷施烯效唑（S-3307）已成为荔枝成花诱导期“控梢促花”的重要措施，阐明S-3307对叶片光合能力的影响将为其在荔枝生产中的推广应用提供重要的理论支持。在荔枝成花诱导期，喷施S-3307（1 250 mg/L）和GA3（90 μmol/L）后15 d，用叶绿素荧光仪对荔枝叶片的荧光特征参数和光响应曲线进行测定分析。结果显示，喷施S-3307和GA3可以显著提高荔枝叶片的Fm、Fv、Fv/Fm和 Fv/F0等叶绿素荧光参数。光响应曲线分析结果显示：S-3307和GA3处理使Fv/Fm、qP、PCR和ETR等叶绿素特征参数增加，NPQ降低；从荔枝叶片PSⅡ反应中心能量分配比率上看，S-3307和GA3处理后P和E增加、D减小，将有利于更多的能量用于光化学反应，提高光化学效率。表明在荔枝成花诱导期喷施S-3307和GA3均可提高荔枝叶片的光合能力，但其作用机制可能不同。

关键词 烯效唑；赤霉素；叶绿素荧光；光响应曲线；荔枝叶片

中图分类号 S667.1 文献标识码 A

烯效唑（Uniconazole，S-3307）又名优康唑，是一种高效、低毒、低残留、低污染的新型植物生长延缓剂。其作用机制是通过阻碍赤霉素（GA3）生物合成过程中贝壳杉烯到贝壳杉烯酸的氧化脱甲基化反应，使贝壳杉烯酸难以合成，导致赤霉素合成受阻，因而具有强烈的植物生长抑制活性[1]。目前，S-3307在调控花期、控制作物株形、增强抗逆性、提高品质和产量等方面广泛应用[2-4]。在苹果[3]、桃[5]、龙眼[6]和杨梅[7]等果树上的研究结果表明，S-3307处理可以明显增加花芽形成百分率，加速花芽分化的进程；而GA3则可以促进荔枝[8-9]、澳洲坚果[10]等植株营养生长，抑制和推迟成花，降低成花量。在冬季荔枝成花诱导期，如果末次梢老熟过早或遭遇高温潮湿天气，容易发生“冲梢”现象，如果处理不及时或方法不当将会直接影响到荔枝来年的成花及产量[11]。应用外源植物生长调节剂进行“控梢促花”已成为当前荔枝生产的一项重要栽培措施。前人研究和生产实践证明，合适浓度的S-3307和乙烯利处理‘妃子笑荔枝可以明显抑制枝梢的生长，提高枝梢成花的比例、坐果率及雌雄花比率[12]。与近年荔枝产区广泛使用的多效唑（PP333）相比[13]，S-3307具有效果好、用量少和残留低等优点，在一些管理比较成熟的荔枝栽培区域已经替代PP333广泛使用。因此，为更好地推广利用S-3307，研究阐明其影响荔枝生长发育的作用机制就显得尤为重要。

植物体内叶绿素荧光动力学是以光合作用理论为基础，利用体内叶绿素发射的荧光作为天然探针来研究完整植株或部分器官在各种环境条件下光合作用的真实行为，经常被用于评价光合机构功能和环境胁迫对光合能力的影响，具有快速、灵敏、无损伤等优点[14-15]。叶绿素荧光特征的分析为揭示生产上S-3307用于“控梢促花”的机制提供了一种重要的研究手段。本试验通过测定分析喷施S-3307和GA3对叶绿素荧光参数及其光响应曲线的影响，进一步研究S-3307及其GA3对荔枝叶片荧光特征、光合能力和光能分配变化规律的影响，以期能为S-3307“控梢促花”作用机制的解析起到推动作用，并对生产中S-3307推广使用提供重要的理论支持和实践指导。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

试验选取11年生的‘妃子笑荔枝（Litchi chinensis Sonn. cv. Feizixiao）作为试材，于2012年12月中旬在湛江市南亚热带作物研究所荔枝龙眼种质资源圃进行。每个处理选取树体长势良好且较为均匀的4个单株作为重复。处理方式是用S-3307和GA3整株表面喷施，浓度分别为1 250 mg/L和90 μmol/L，喷施清水作对照。

1.2 叶绿素荧光的测定

处理S-3307和GA3 后15 d，每个单株选取均匀分布的树体表面的6片叶片（末次梢倒数第二片复叶的第二片或第三片小叶），用德国WALZ生产的超便携式调制叶绿素荧光仪（MINI-PAM）进行叶绿素荧光测定。测定之前先用完全遮光的纸袋对叶片暗适应，20 min后，先用小于0.05 μmol/（m2·s）的测量光照射叶片，测定暗适应初始荧光（F0）；随后施加饱和脉冲光9 000 μmol/（m2·s）照射0.8 s，测得暗适应最大荧光（Fm）和可变荧光（Fv），并通过计算得到暗适应叶片最大光化学量子产量（Fv/Fm）。

光响应曲线测定以内置卤素灯为光源，设置100、300、500、700、900、1 200、1 700、2 500 μmol/（m2·s）等8个光照强度梯度，打开光化光逐个测得每个梯度的光适应最大荧光（Fm）、最小荧光（F0）、可变荧光（Fv）、PSⅡ实际光化学量子产量（ΦPSⅡ）、光化学猝灭系数（qP）、非光化学猝灭（NPQ）和相对电子传递速率（ETR）等荧光动力学参数。通过计算获得：PSⅡ有效光化学效率Fv/Fm=（Fm- F0）/Fm，光化学速率PCR=Fv/Fm×qP×PAR[16-17]。通过PSⅡ吸收光能分配百分率计算公式[18]可以获得：光化学耗散P=qP×（Fv/Fm）；天线热耗散D=1-Fv/Fm；PSⅡ反应中心非光化学耗散E=（1-qP）×（Fv/Fm）。

1.3 统计分析

数据统计分析使用Statistics Product and Service Solution公司的SPSS 17.0和Microsoft公司的Office-2007等软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 S-3307和GA3处理对荔枝叶片叶绿素荧光参数的影响

初始荧光F0表示光系统（PSⅡ）反应中心处于完全开放时的荧光产量；Fm表示PSⅡ反应中心完全关闭时的荧光产量，可反映PSⅡ的电子传递情况；可变荧光Fv= Fm-F0，可作为PSⅡ反应中心活性大小的一个相对指标；Fv/Fm表示光合中心将吸收的光能用于光化学反应的最大效率；Fv/F0表示潜在的光化学活性大小，能够反映光能吸收转化机构的完整性[19]。由表1可以看出，喷施S-3307和 GA3后15 d，Fm、Fv、Fv/Fm和Fv/F0等叶绿素荧光参数值均有所增加，且均达到显著水平，而对F0值的影响程度较小；与GA3相比，S-3307的作用效果更为明显。

2.2 S-3307和GA3处理对荔枝叶片Fv/Fm和ΦPSⅡ的影响

Fv/Fm和ΦPSⅡ的下降常作为植物遭受光抑制的重要特征[20]，Fv/Fm表示PSⅡ有效光化学量子产量，反映开放的PSⅡ反应中心原初光能捕获效率，叶片不经过暗适应在光下直接测得；ΦPSⅡ表示线性电子传递的量子效率，常用来反映电子在PSⅡ与PSⅠ的传递情况[19]。如图1所示，荔枝叶片Fv/Fm和ΦPSⅡ的光响应曲线随着光化光强度的增加呈下降趋势，当光有效辐射超过1 000 μmol/（m2·s）后变化趋于平稳；对于Fv/Fm值，S-3307和GA3处理后，Fv/Fm值下降幅度均大幅减小，同等光照强度下Fv/Fm值均高于对照；对于ΦPSⅡ值，当光合有效辐射（PAR）<1 000 μmol/（m2·s）时，S-3307处理后ΦPSⅡ值低于对照，当PAR>1 000 μmol/（m2·s）时，S-3307处理后与对照趋于一致，而GA3处理后在不同光照强度下均高于对照。

2.3 S-3307和GA3处理对荔枝叶片qP和NPQ的影响

光化学猝灭系数（qP）可以反映PSⅡ反应中心吸收光能用于光合电子传递的有效性[19]。荔枝叶片qP随着光化光强度的增加呈下降趋势，S3307和GA3处理后qP的值变化规律与对照一致且相同光化光强度下的值均高于对照（图2-a），说明S3307和GA3处理后PSⅡ反应中心都能够保持较高的开放程度，进而减少了激发能在PSⅡ供体侧积累对PSⅡ反应中心的伤害。

非光化学猝灭（NPQ）反映PSⅡ光化学反应中心对天线色素吸收过量光能后的热耗散能力及光合机构的损伤程度，常用于衡量过剩激发能的耗散情况[21]。如图2-b所示，当PAR<1 000 μmol/（m2·s）时，NPQ的值随着光化光强度的增加而增加，当PAR>1 000 μmol/（m2·s）后，NPQ维持在一个相对稳定的水平；S-3307和GA3处理后，NPQ值显著低于对照，S-3307处理后NPQ降低程度更为明显，说明S-3307和GA3处理后均可显著降低叶片NPQ，从而降低了PSⅡ以热能形式耗散的光能，间接提高了荔枝叶片的光能利用能力[16]。

2.4 S-3307和GA3处理对PCR和ETR的影响

光化学速率（PCR）和相对电子传递速率（ETR）曲线表示植物在某种环境下的光合电子传递速率状况，反映植物光合能力的一个重要指标[22]。如图3-a、b所示，PCR和ETR随着光照强度的增加呈上升趋势，当叶片吸收的光能达到饱和后，PCR和ETR维持在一个相对稳定的状态；S-3307和GA3处理后PCR和ETR值在同等强度光照下均高于对照；GA3处理和对照当PAR达到1 000 μmol/（m2·s）时，PCR进入稳定状态，而喷施S-3307当PAR达到1 700 μmol/（m2·s）时才达到稳定状态（图3-a）。

2.5 S-3307和GA3处理对荔枝叶片吸收能量分配的影响

荔枝叶片在不同处理和不同光照强度下光能分布的比例变化如图4所示，光化学耗散（P）表示叶片吸收的光能用于光化学反应的份额，不同处理条件下均随光化光强度的增大而呈下降趋势，与对照相比，S-3307和GA3处理后P值下降趋势减缓。与P值变化趋势相反，PSⅡ反应中心非光化学能量耗散（E）表示过剩的光能耗散，不同处理条件下均随光化光强度的增大而增加；在较低光照强度下，S-3307处理后E值小于对照和GA3处理后，随着光照强度的增加，S-3307和GA3处理E值逐渐高于对照。天线热耗散（D）表示叶片吸收的光能被天线耗散的能量，S-3307和GA3处理后的D值均小于对照。不同光照强度下，叶片吸收的光能在P、E和D中分配比例不同，光照强度越强，P占的比例越小，E占得比例越大。

3 讨论与结论

前人的研究结果表明，喷施外源GA3可以提高植物如大豆[23]、甜菜[24]、杜鹃[25]、冬枣[26]等叶片的光合效率。本研究发现：喷施GA3后，荔枝叶片Fm、Fv、Fv/Fm和Fv/F0等叶绿素荧光参数值均显著增加，表明冬季喷施GA3可以增强荔枝叶片叶绿素荧光的光化学反应活性，提高光能的利用率。而S-3307作为植物生长抑制剂，可以阻断和抑制GA3的生物合成[3]，但喷施S-3307后荔枝叶片叶绿素荧光参数也获得了不同程度的提高且效果较GA3更为明显，说明冬季喷施S-3307可以提高荔枝叶片的光合能力，在百日草[27]的研究结果也证明了这一结论。在调节植物生长发育方面，GA3和S-3307起着截然相反的作用，但两者处理荔枝叶片都可以提高其光合效率，说明它们可能通过不同的作用方式来影响荔枝叶片的光合能力。

叶绿素荧光光响应曲线研究结果表明：当光化光强度小于1 000 μmol/（m2·s）时，荔枝叶片的Fv/Fm、ΦPSⅡ和qP值都随光化光强度的增大而逐渐降低，而NPQ、PCR和ETR则随光化光强度的增大而逐渐增加；当光化光强度超过1 000 μmol/（m2·s）时，Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、NPQ、PCR和ETR的值均维持在一个相对稳定的水平。前人研究表明‘妃子笑荔枝叶片的光饱和点在1 000 μmol/（m2·s）左右[28]，因此可以推测当光化光强度增加至荔枝叶片的光饱和点时，产生光抑制使各荧光参数趋于稳定。王一承等[17]研究PP333对荔枝叶绿素荧光特征的影响也证明了这一结论。这说明植物叶片叶绿素荧光特征参数的变化对光照强度存在着强烈的依赖性。

冬季喷施S-3307和GA3后，同等光化光强度下荔枝叶片的Fv/Fm、qP、PCR和ETR等叶绿素荧光特征参数均高于对照，NPQ低于对照，表明喷施S-3307和GA3可以提高PSⅡ反应中心原初光能捕获效率，增加PSⅡ反应中心吸收光能用于光合电子传递的有效性，降低过剩激发能的耗散，提高光合效率，也更有利于缓解冬季低温对荔枝叶片光合能力的影响。在荔枝叶片吸收光能分配的方面，当光化光强度较小时，叶片吸收的光能主要用于光化学耗散（P）和天线热耗散（D），而光化光强度达到一定程度后，叶片吸收的光能主要用于过剩的光能耗散（E）和天线热耗散（D）；S-3307和GA3处理后，光化学反应的能量耗散有所增加，而天线热耗散部分的能量则有所减少，表明冬季S-3307和GA3处理更有利于能量进入光化学反应，从而导致光合能力提高。

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责任编辑：沈德发