油茶叶绿素与可溶性蛋白含量年变化及对净光合速率的影响

王 瑞， 谢国庆, 陈永忠*， 彭邵锋， 王湘南，杨小胡， 马 力， 陈隆升， 唐 炜,

(1.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004； 2.国家油茶工程技术研究中心， 湖南 长沙 410004； 3.湘乡市林业局， 湖南 湘乡 411400)

油茶叶绿素与可溶性蛋白含量年变化及对净光合速率的影响

王 瑞1,2， 谢国庆3, 陈永忠1,2*， 彭邵锋1,2， 王湘南1,2，杨小胡1,2， 马 力1,2， 陈隆升1,2， 唐 炜1,2,

(1.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004； 2.国家油茶工程技术研究中心， 湖南 长沙 410004； 3.湘乡市林业局， 湖南 湘乡 411400)

以油茶品种XL67、XL1、CK为试材，对其叶绿素含量与可溶性蛋白含量年变化规律及对净光合速率的影响进行了研究。结果表明: 3个品种叶绿素总量年变化趋势为： XL67>XL1>CK，3个品种叶绿素a/b的总体变化趋势为：XL67>CK>XL1。3个品种可溶蛋白含量年均值变化趋势为：CK>XL1>XL67。净光合速率与chla、chlb及chlt均存在极显著正相关，相关系数分别为0.950、0.888、0.963；与可溶蛋白含量相关性不大。

油茶； 叶绿素； 可溶性蛋白； 净光合速率

油茶是我国特有的木本食用油料树种，为世界四大木本食用油料树种之一，其主要产品茶油不饱和脂肪酸含量高，脂肪酸组成合理，是优质食用油[1-2]。光合作用是植物生长发育的基础，也是产量形成的基础，叶片的光合功能直接影响油茶产量。叶绿素及可溶蛋白含量对光合作用至关重要，叶绿素含量的高低直接影响植物光合作用的强弱。叶绿素含量不仅是衡量植物对环境适应性的重要指标之一，而且直接关系着植物的光合同化过程和影响着植物的生长发育[3-5]。叶片中的可溶性蛋白能反映Rubisco含量的水平[6]，而Rubisco含量可以反映光合作用水平。目前，关于油茶叶绿素含量、可溶蛋白含量的研究不多，梁根桃等[7]研究了不同叶龄叶片5—11月份的叶绿素含量变化；陈良秋等[8]研究了4个不同油茶品种幼苗不同部位叶片叶绿素含量，认为中部叶位叶片叶绿素含量相对稳定，可以进行叶绿素含量测定；张吉祥等[9]研究了不同叶龄油茶叶片4—7月份叶绿素含量及可溶蛋白含量的变化规律；姜志娜等[10]研究了4—10月份油茶叶片可溶蛋白含量的变化规律。至今未曾发现关于油茶叶绿素含量、可溶蛋白含量年变化规律及其对光合速率影响的研究，我们开展此项研究以探究叶绿素含量、可溶蛋白含量年变化规律，为提高油茶叶片光合能力提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料来源于10年生油茶品比示范林。选择3个产量不同的油茶品种，高产品种XL67(产油量1044.5 kg/hm2)、中产品种XL1(产油量722.4 kg/hm2)和低产品种CK(217.5 kg/hm2)，其中XL67和XL1是湖南省林业科学院选育出来的优良品种。

1.2 试验方法

于2007年4月—2008年3月每月中旬，采集当年生春梢第三、四叶位的叶片，带回实验室测定叶绿素含量与可溶蛋白含量，3次重复。叶绿素含量的测定采用丙酮法[11]，可溶蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝法[12]。

2007年10月，于晴天上午09:00-10:00采用Li-Cor6400p便携式光合测定系统测定净光合速率(Pn)，测定部位为树冠当年成熟新梢第三、四片叶，每个品种选3株树，每株树选3片叶，每片叶记录5次数据，取平均值。

1.3 数据处理

数据的初步计算统计用Microsoft office Excel软件完成；用SPSS统计软件进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 油茶叶片叶绿素含量的年周期变化

2.1.1 叶绿素总量的年周期变化 从图1可以看出，油茶当年生叶片自4月份至次年3月份，叶绿素总量(chlt)呈“升 — 降 — 升 — 降 — 升”的规律变化，不同品种叶片的chlt变化规律一致。3个品种chlt的变化趋势为：XL67>XL1>CK。

4月份油茶当年叶尚处于生长阶段，未成熟，3个品种叶绿素总量均为全年最低值，XL67、XL1、CK叶绿素总量分别为0.546 mg/g、0.509mg/g、0.411 mg/g。随着当年生新叶的成熟，叶绿素含量随之上升，到7月份时，叶片完全成熟，叶绿素含量趋于稳定，并且出现第1个高峰，XL67、XL1、CK叶绿素总量分别为1.26 mg/g、1.254 mg/g、1.014 mg/g。8月份由于高温、干旱和强光照的影响，3个品种叶绿素总量均有下降。9月份XL67、XL1出现第2个高峰值(全年最高峰)，叶绿素总量分别为1.337 mg/g、1.426 mg/g，CK在10月份出现全年最高峰，为1.183 mg/g。次年2月份为油茶的休眠期，叶片新陈代谢作用降低，叶绿素含量明显下降，出现谷值，XL67、XL1、CK叶绿素总量分别为0.76 mg/g、0.696 mg/g、0.589 mg/g。

图1 3个油茶品种叶绿素总量的年变化曲线Fig.1 Annual variation of chlt of 3 varieties of Camellia oleifera

2.1.2 叶绿素a/b的年周期变化 植物在遮阴条件下，增加自身叶绿素含量，可以提高光合效率，这是植物对光照不足环境的一种适应。阴生植物叶片较大较薄，气孔经常开放，叶绿素 a/b 值较小，由于叶绿素b 对蓝紫光的吸收力大于叶绿素a，故阴生植物能很好地利用荫蔽条件下占优势的漫射光 (蓝紫光)，阳生植物则相反[13-15]。

图2 3个油茶品种叶绿素a/b的年变化曲线Fig.2 Annual variation of chla/chlb of 3 varieties of Camellia oleifera

从图2可知，4月份至次年1月份，3个油茶品种叶绿素a/b(chla/b)一直上升，2—3月份下降，3个品种chla/b均在1月份达到最高值，XL67、XL1、CK 1月份chla/b分别为3.68、3.62、4.24，3个品种chla/b在4—6月份达到最低值，其中XL67在5月份达到最低值，chla/b为2.58，XL1在6月份达到最低值，chla/b为2.43，CK在4月份达到最低值，chla/b为2.18。

3个品种chla/b年均值的总体变化趋势为：XL67>CK>XL1，说明3个品种中XL1阴生植物特征明显，利用弱光的能力强。

2.2 油茶叶片可溶蛋白含量的年周期变化

从图3可知，3个油茶品种可溶蛋白含量年均值的变化趋势为：CK>XL1>XL67，与叶绿素的变化趋势相反。

3个品种可溶蛋白的年变化趋势均较复杂，4月份由于叶片未成熟，可溶蛋白含量较低，5月份，叶片生长旺盛，可溶蛋白含量迅速升高，一直到8月份，3个品种的可溶蛋白含量均保持较高的水平；9—11月份总体水平较低，高温胁迫条件下，蛋白质的合成受阻，蛋白质分解加速，导致其含量下降，12月份可溶蛋白含量回升，2月份又降至一年中最低水平；3月份，随着温度的回升及树体的萌动，3个品种的可溶蛋白含量均有所回升。XL67在7月份达到全年最高峰，可溶蛋白含量为5.07 mg/g，9月份达到全年最低峰，可溶蛋白含量仅为1.68 mg/g，比7月份降低了66.86%；XL1在5月份达到全年最高峰，可溶蛋白含量为5.89 mg/g，2月份达到全年最低峰，可溶蛋白含量仅为2.55 mg/g；CK可溶蛋白含量高于XL67和XL1，CK在6月份达到全年最高峰，可溶蛋白含量为6.24 mg/g，2月份达到全年最低峰，可溶蛋白含量仅为2.23 mg/g。

图3 3个油茶品种可溶蛋白含量的年变化曲线Fig.3 Annual variation of soluble protein content of 3 varieties of Camellia oleifera

2.3 油茶叶片叶绿素及可溶蛋白含量对净光合速率的影响

对3个油茶品种10月份果实成熟期叶片的叶绿素a(X1)、叶绿素b(X2)、叶绿素总量(X3)、可溶蛋白含量(X4)与净光合速率(Y)进行相关分析，结果见表1。

由表1可以看出，净光合速率(Pn)与chla、chlb及chlt均存在极显著正相关，相关系数分别为0.950、0.888、0.963，与chla及chlt的相关系数均达到0.95以上，说明叶绿素与叶片光合作用关系密切，叶绿素含量的高低可以直接反映光合能力的强弱。净光合速率与可溶蛋白含量相关性不大。此外，chla、chlb与chlt之间均呈极显著正相关，相关系数分别为0.977、0.942。

表1 净光合速率与油茶叶片主要生理指标的相关分析Tab.1 RelationalcoefficientbetweenPnandmainphysiologicalindex指标YX1X2X3X4Y1.0000.950**0.888**0.963**0.004X10.950**1.0000.848**0.977**0.139X20.888**0.848**1.0000.942**-0.035X30.963**0.977**0.942**1.0000.067X40.0040.139-0.0350.0671.000 注:﹡表示在0.05水平显著,﹡﹡表示在0.01水平显著。

3 结论与讨论

3.1 结论

(1) 3个油茶品种叶绿素总量的年变化趋势一致，变化趋势为：XL67>XL1>CK，年变化规律为“升-降-升-降-升”，最高峰出现在9月份，4月份叶绿素含量达到低谷。3个品种chla/b的总体变化趋势为： XL67>CK>XL1。

(2) 可溶蛋白含量的年变化规律复杂，不同品种出现峰值的月份不同，5—8月份3个品种的可溶蛋白含量较高，9—11月份总体水平较低,3个品种可溶蛋白含量年均值为：CK>XL1>XL67。

(3) 净光合速率(Pn)与chla、chlb及chlt均存在极显著正相关，相关系数分别为：0.950、0.888、0.963，与chla及chlt的相关系数均达到0.95以上；与可溶蛋白含量相关性不大。此外，chla、chlb与chlt之间均呈极显著正相关。

3.2 讨论

(1) 储钟稀等[16]研究表明阴生植物比阳生植物具有更低的chla/b比值。本研究中3个品种chla/b的总体变化趋势为： XL67>CK>XL1，由此可见, XL1耐荫性较强，在弱光下进行光合作用的能力较强。

(2) 现在绝大多数研究认为由于植物叶片叶绿素含量过量，光合速率的大小与叶绿素含量关系不大[17]。而本研究结果却表明，油茶叶片净光合速率(Pn)与chla、chlb及chlt间均存在极显著正相关关系，这与Shigesaburo Jsunoda[18]、Eehide Monma[19]、陶汉之等[20]研究结果一致。分析其原因可能为油脂转化期，叶片光合作用旺盛，叶绿素含量要求高，叶片体内已不存在过量的叶绿素，所以测得的叶绿素含量可以真实反映净光合速率。

[1] 庄瑞林.中国油茶[M].北京:中国林业出版社,1988.

[2] 陈永忠,王德斌.湖南省油茶良种选育及推广应用概况[J].湖南林业科技,2001,28(3):23-27.

[3] 刘丽娜,赵建刚.CO2浓度升高对植物生理特性的影响[J].生物学教学,2006(8):5-7.

[4] 黄笛,吴铁明. 植物耐荫生理研究进展[J]. 湖南林业科技,2011,38(4):61～64,67.

[5] 陈隆升,陈永忠,彭邵锋. 油茶光合特性研究进展与高光效育种前景[J]. 湖南林业科技,2010,37(3):33-39.

[6] 李合生.现代植物生理学[M].北京:高等教育出版社,2002.

[7] 梁根桃,杨成区,张吉祥,等.油茶叶片某些光合性能的研究[J].浙江林业科技,1988,8(1):8-11.

[8] 陈良秋,杨伟波,王兴胜,等.不同油茶品种幼苗叶片叶绿素含量比较[J].安徽农业科学,2010,38(22):12036-12037.

[9] 张吉祥,严晓素,杨成区.油茶不同叶龄叶片生理指标变化的研究[J].林业科技通讯,1988(6):24-26.

[10] 姜志娜,谭晓风,袁军,等.油茶果实和叶片中主要营养物质含量的变化规律[J].中南林业科技大学学报,2012,32(5):42-45.

[11] 杨善元.现代植物生理学实验指导[M].北京:科学出版社,1988.

[12] Read S M, Northcote D H. Minimization of variation in the response to different protein of the Coomassic Blue G dyedinding:Assay forprotein[J].Anal.Biochem, 1981(116):53-64.

[13] 黄秋婵,韦友欢. 阳生植物和阴生植物叶绿素含量的比较分析[J].湖北农业科学,2009,48(8):1923-1924,1929.

[14] 陈秀华.探究阴生植物对遮光环境的适应机制[J].生物学通报,2007,42(5):42-43.

[15] 彭邵锋.不同产量的油茶无性系光合特性研究[D]. 长沙:中南林业科技大学，2008.

[16] 储钟稀,许春辉,毛大璋. 植物叶绿素一蛋白质复合物的研究Ⅰ.阳生植物向日葵、阴生植物一叶兰的叶绿素一蛋白质复合物[J].植物生理学报,1980,6(2):163-172.

[17] 易干军,姜小文,霍合强,等.琯溪蜜柚光合特性的研究[J].园艺学报,2003,30(5):519-524.

[18] Shigesaburo Jsunoda.Photosynthetic efficiency in rice and wheat[J].Rice breeding(IRRI),1972:475-479.

[19] Eehide Monma,Shigesaburo Jsunoda.Photosynthetic heterosis in maize[J].Japan J Breed,1979,29(2):159-165.

[20] 陶汉之,王镇恒.我国茶树光合作用研究进展及发展趋势[J].茶叶科学,1995,15(1):1-8.

(文字编校：张 珉)

AnnualvariationofchlorophyllcontentandsolubleproteincontentofCamelliaoleiferaandtheirimpactonnetphotosyntheticrate

WANG Rui1,2, XIE Guoqing3, CHEN Yongzhong1,2*, PENG Shaofeng1,2, WANG Xiangnan1,2, YANG Xiaohu1,2, MA Li1,2, CHEN Longsheng1,2, TANG Wei1,2

(1.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China;2.National Oil-tea Camellia Engineering & Technology Research Center, Changsha 410004, China;3.Forestry Bureau of Xiangxiang County, Xiangxiang 411400, China)

Annual variation of chlorophyll content and soluble protein content and their impact on net photosynthetic rate were studied withCamelliaoleiferavarieties XL67, XL1 and CK. The results showed that, the annual variation of chlorophyll content of three varieties was XL67>XL1>CK，while annual variation of chlorophyll a/b of three varieties was XL67>CK>XL1.The annual variation of the average soluble protein content of three varieties was CK>XL1>XL67.There were highly significantly positive correlation between Pn and chla, chlb and chlt, and the correlation coefficient were 0.950,0.888,0.963 respectively.There was no significantly correlation between Pn and soluble protein content.

Camelliaoleifera; chlorophyll; soluble protein; net photosynthetic rate

2014-04-15

湖南省科技重大专项“油茶良种繁育与生态高效培育关键技术研究与示范”(2013FJ1006)。

王 瑞(1983-)，女，山东省东营市人，助理研究员，在读博士，主要从事油茶良种繁育研究。

* 为通讯作者。

Q 945.11

A

1003 — 5710(2014)03 — 0009 — 05

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 03. 003