光照强度对蝴蝶兰叶片光合色素与保护酶活性的影响

黄丽娜，王 威，陈小玲，陈清西

(福建农林大学园艺学院，福建 福州350002)

蝴蝶兰(Phalaenopsis amabilis)为兰科蝴蝶兰属植物，品种多，光合作用差异较大。本课题组前期研究表明，蝴蝶兰不同品种饱和光强介于578.85 －332.62 μmol·m－2·s－1，且黄花品系较其他品系的饱和光强差异显著［1］。目前，设施栽培采用相同的光环境调控和管理手段，且存在过度遮荫的现象，无法满足不同蝴蝶兰品系对光强的需求，既影响光能的利用，也不利于蝴蝶兰的生长发育。过度遮荫会改变抗氧化酶活性，引发膜脂质过氧化，继而破坏植物细胞膜结构，从而影响植株的生长发育。目前，有关光照强度对蝴蝶兰生长发育的影响主要集中在光合作用和叶绿素荧光参数等方面，而对不同光强下不同品种蝴蝶兰光合色素和抗氧化酶活性变化的报道较少［2］。根据前期试验结果和蝴蝶兰设施生产光环境管理情况，本研究分别设置蝴蝶兰饱和光强以内的3 个光强梯度(100、300 和500 μmol·m－2·s－1)，探讨不同光强对3个蝴蝶兰黄花品系抗氧化酶活性、丙二醛(malonaldehyde，MDA)及光合色素含量的影响，旨在明确不同品种蝴蝶兰营养生长适宜的光照强度，为蝴蝶兰设施栽培提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选取的3 个蝴蝶兰黄花品系分别为‘小天鹅’(Dtps. Little Swan)、‘皇后’(Dtps. Chain Xen Queen)、‘KV642’(Dtps.KV642)，盆苗购于漳州新镇宇生物科技有限公司，为出瓶栽培12 －13 个月的无病毒健康植株。

1.2 试验方法

植株购入后先置于人工气候培养箱(MGC-450HPY-2，上海一恒科学仪器有限公司)中，设置适应性栽培条件(光强300 μmol·m－2·s－1，光周期12 h，日/夜温度为30 ℃/25 ℃，相对湿度75% －80%)，浇水依盆内基质干湿情况而定，并结合施用商用肥料Hyponex(20 －20 －20)1 g·L－1。适应性栽培2 周后，进行不同光强处理。分别设置100、300 和500 μmol·m－2·s－1光照强度，日/夜温度为30 ℃/25 ℃，光周期12 h，相对湿度80%。每隔20 d 取样，共取样7 次。样品用双蒸水清洗，剪碎，液氮速冻，保存于－40 ℃冰箱内，用于相关指标测定。

用氮蓝四唑(NBT)法［3］测定超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、过氧化物酶(peroxidase，POD)活性。采用硫代巴比妥酸(TBA)反应法［4］测定MDA 含量。光合色素含量测定参照王学奎［3］的方法。

1.3 数据分析

以上指标均重复测定3 次。用Excel 2003 处理原始数据，用DPS 7.05 版对数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 光照强度对蝴蝶兰叶片抗氧化酶活性的影响

2.1.1 SOD 由图1 可知，不同光强处理120 d 后，在500、300 和100 μmol·m－2·s－13 种光强下，‘小天鹅’SOD 活性分别比处理前增长了105.59%、113.31%、110.27%;‘皇后’分别比处理前增长了117.84%、138.36%、129.66%;‘KV642’分别比处理前增长了128.97%、130.2%和126.18%。其中，‘小天鹅’在300 μmol·m－2·s－1光强处理下SOD 活性最高;‘皇后’在500 μmol·m－2·s－1光强处理下活性最高，且与另两水平光强相比达极显著水平(P ＜0.01);而‘KV642’则在100 μmol·m－2·s－1光强下活性较高。

2.1.2 POD 由图2 可知，3 个光强处理下，3 个黄花品系蝴蝶兰POD 活性均呈上升趋势。其中，300 μmol·m－2·s－1光强下，‘小天鹅’酶活变化较平稳，且含量最低;500 μmol·m－2·s－1光强处理下，‘皇后’酶活的变化稳定，且低于其他2 个处理;300 μmol·m－2·s－1光强处理下，‘KV642’POD 酶活性在80 d后快速升高，但活性最低。

2.2 光照强度对蝴蝶兰叶片MDA 含量的影响

由图3 可知，300 μmol·m－2·s－1光强处理120 d 后，‘小天鹅’MDA 含量最低且变化较平稳，这与POD 变化趋势一致。500 μmol·m－2·s－1光强处理下，‘皇后’MDA 含量虽有波动，但120 d 后基本不变。而在100 μmol·m－2·s－1光强处理下，MDA 含量在40 d 虽达到顶峰，但后期下降至处理前水平，并略微上升。100 μmol·m－2·s－1光强处理下，‘KV642’MDA 含量最高，300 μmol·m－2·s－1光强下含量最低。

图1 光照强度对蝴蝶兰叶片SOD 活性的影响Fig.1 Effect of different light intensity on SOD activity of Phalaenopsis

图2 光照强度对蝴蝶兰叶片POD 酶活性的影响Fig.2 Effect of different light intensity on leaf POD activity of Phalaenopsis

图3 光照强度对蝴蝶兰叶片MDA 含量的影响Fig.3 Effect of different light intensity on leaf MDA contents of Phalaenopsis

2.3 光照强度对蝴蝶兰叶片叶绿素含量的影响

2.3.1 叶绿素a 由图4 可知，‘小天鹅’在100 μmol·m－2·s－1光强处理下叶绿素a 含量呈逐步上升的趋势，处理120 d 后，与其他处理相比，叶绿素a 含量最高;500 μmol·m－2·s－1光强下处理前后变化不大。‘皇后’在500 μmol·m－2·s－1光强处理下叶绿素a 含量最高，且随着时间延长不断升高;100 μmol·m－2·s－1光强下含量最低，且整个处理过程无较大波动。‘KV642’在100 μmol·m－2·s－1光强处理下叶绿素a 含量最高，500 μmol·m－2·s－1光强下含量最低。

图4 光照强度对蝴蝶兰叶片叶绿素a 含量的影响Fig.4 Effect of different light intensity on leaf chlorophyll a contents of Phalaenopsis

2.3.2 叶绿素b 由图5 可知，‘小天鹅’在100 μmol·m－2·s－1光强下叶绿素b 含量逐步上升，500 μmol·m－2·s－1光强下含量最低。‘皇后’各处理叶绿素b 含量均逐步增加，在100 μmol·m－2·s－1光强下叶绿素b 含量最低。‘KV642’与‘小天鹅’表现类似，100 μmol·m－2·s－1光强下叶绿素b 含量最高，500 μmol·m－2·s－1光强下含量最低，处理期间变化不明显。

图5 光照强度对蝴蝶兰叶片叶绿素b 含量的影响Fig.5 Effect of different light intensity on leaf chlorophyll b contents of Phalaenopsis

2.3.3 类胡萝卜素 类胡萝卜素可保护叶绿素免受伤害。由图6 可知，‘小天鹅’在100 μmol·m－2·s－1光强下类胡萝卜素含量随光照时间的延长变化不大。‘皇后’在500 μmol·m－2·s－1光强下类胡萝卜素含量相对较高，100 μmol·m－2·s－1光强下含量最低，且达到极显著差异(P ＜0.01)。‘KV642’在100 μmol·m－2·s－1光强下类胡萝卜素含量最低，500 和300 μmol·m－2·s－1光强下类胡萝卜素含量变化趋势一致，均高于100 μmol·m－2·s－1，差异均达极显著水平(P ＜0.01)。

图6 光照强度对蝴蝶兰叶片类胡萝卜素含量的影响Fig.6 Effect of different light intensity on leaf carotenoid contents of Phalaenopsis

3 讨论与结论

MDA 是细胞内典型的膜脂过氧化产物，反映细胞膜受损害程度［5］，其会破坏叶绿素，对植物光合作用造成影响［6］。SOD、POD 是植物体内重要的保护酶，起到清除胞内过量活性氧的作用，两者相互协调，形成细胞防疫体系［7］。SOD 的主要作用是清除细胞内超氧阴离子O－·2，保护细胞膜，但SOD 清除超氧阴离子的同时会生成H2O2。而POD 的作用则是降解细胞内的H2O2，避免过量的H2O2产生OH－对细胞膜造成损害［8］。本试验表明，3 个蝴蝶兰品系不同光强下SOD 酶活性均呈上升趋势，且差异不显著，说明SOD 对3个品系的保护作用相近，不起主要作用。‘小天鹅’和‘KV642’在300 μmol·m－2·s－1光强下POD 酶活性和MDA 含量均最低，而在100 μmol·m－2·s－1光强下MDA 含量最高，说明300 μmol·m－2·s－1光强有利于‘小天鹅’和‘KV642’生长。另外，在100 μmol·m－2·s－1光强下，‘皇后’受到弱光胁迫，MDA 含量最高，而POD 活性升高，说明在100 μmol·m－2·s－1弱光胁迫下，‘皇后’通过升高POD 活性，虽然清除活性氧能力增强，但活性氧仍大量积累，导致MDA 含量上升;而500 μmol·m－2·s－1条件下POD 酶活性和MDA 含量均最低，说明500 μmol·m－2·s－1光强有利于‘皇后’生长。

叶绿素是植物叶片捕获光能进行光合作用的重要物质，其含量多少与叶片光合作用相关［9－10］，叶片中的叶绿素主要有叶绿素a 和叶绿素b，前者主要是光能利用的反映，而后者则趋向于光能捕获能力的体现［11］。100 μmol·m－2·s－1光强下‘小天鹅’和‘KV642’叶绿素含量最高，通过提高叶绿素a 和叶绿素b含量增强叶片利用光能和捕获光能的能力，300 μmol·m－2·s－1光强下的含量最低。‘小天鹅’和‘KV642’类胡萝卜素含量500 μmol·m－2·s－1＞300 μmol·m－2·s－1＞100 μmol·m－2·s－1，高光强下通过提高类胡萝卜素来提高叶片抵抗光胁迫的能力。‘皇后’叶绿素a、叶绿素b 和类胡萝卜素含量均随着光强减弱呈下降趋势。

综上所述，‘小天鹅’和‘KV642’植株生长适宜的光照强度为300 μmol·m－2·s－1，而‘皇后’在500 μmol·m－2·s－1下生长最为适宜。

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