苜蓿茎点霉对紫花苜蓿光合生理的影响

樊秦,李彦忠

(1.草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020；2.甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000；3.中国农业科学院草原研究所，内蒙古 呼和浩特 010010)

苜蓿茎点霉对紫花苜蓿光合生理的影响

樊秦1,2,李彦忠1,3*

(1.草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020；2.甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000；3.中国农业科学院草原研究所，内蒙古 呼和浩特 010010)

苜蓿茎点霉侵染紫花苜蓿后严重影响其产量和质量。本研究采用植物生长室盆栽法，利用光合作用测量系统研究苜蓿茎点霉对紫花苜蓿叶片光合生理的影响。结果表明, 除侵染第27天外，苜蓿茎点霉使紫花苜蓿叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)降低，对胞间二氧化碳浓度(Ci)在侵染前期影响不大。在侵染至23 d，紫花苜蓿叶片光化学量子效率(Fv/Fm)、PSⅡ反应中心激发能捕获效率(Fv′/Fm′)、PSⅡ反应中心电荷分离实际量子效率(ΦPSⅡ)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(qN)显著降低。光补偿点 (LCP)、CO2补偿点(CCP)和羧化效率(CE)降低。表明苜蓿茎点霉通过降低紫花苜蓿叶片中光合电子传递率捕获效率、非光化学猝灭系数(qN)和羧化效率(CE)，而产生光抑制，使CO2的同化作用降低，影响紫花苜蓿的生长发育。

紫花苜蓿；苜蓿茎点霉；叶绿素荧光；光合响应曲线；CO2响应曲线

紫花苜蓿(Medicagosativa)，豆科苜蓿属植物，是世界种植面积最大的牧草，也是我国分布最广的牧草。随着苜蓿种植面积的扩大, 其病害也日益趋于严重。在紫花苜蓿叶部及茎部病害中，春季黑茎病是紫花苜蓿产量、种子产量和品质变劣下降的主要因素。紫花苜蓿春季黑茎病, 又称叶斑病或轮纹病，其病原菌为Phomamedicaginis(苜蓿茎点霉)， 在美国温带地区、加拿大、澳大利亚、欧洲一些国家和南美洲都有报道，在我国吉林、甘肃、内蒙古、河北、陕西和黑龙江也有报道[1-3]。这种病原最严重危害是对植株地上部分的危害，使叶变黄，脱落，病枝条上部常枯萎死亡，茎基腐，花序枯死，使苜蓿产量减少50%，同时也会影响种子产量，使种子不饱满，皱缩。此外由于苜蓿茎点霉可造成根冠和根腐，它可减少牧草密度和可持续使用[4-6]。植物—病原菌互作是植物病理生理学研究的热点问题之一，光合性能的强弱直接关系到植物抗病性[7],有些植物感病后会导致光合作用下降[8-14]，但小麦(Triticumaestivum)叶锈病会使小麦光合速率提高并诱导蔗糖在病叶中积累[15]。因此，病原菌对光合作用的影响与其寄主有关。有研究表明苜蓿茎点霉可损害紫花苜蓿叶片光合系统Ⅱ[16]，但对其光合生理指标的变化未进行系统研究。然而植物光合生理的变化是其生长发育抵抗生物胁迫的基础。因此研究苜蓿茎点霉如何影响紫花苜蓿光合生理反应具有重要意义。本试验以苜蓿茎点霉在不同时间侵染紫花苜蓿与对照相比，观察苜蓿茎点霉对紫花苜蓿叶片光合特性的影响，以期为紫花苜蓿的选育、栽培、推广和管理提供光合生理生态方面的科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试品种 供试紫花苜蓿品种德宝由北京正道生态科技有限公司提供。

1.1.2 供试菌株 苜蓿茎点霉经分离纯化，并由兰州大学草地农业科技学院李彦忠教授鉴定所得(KP207577)。将茎点霉菌株在 PDA 平板上 25 ℃培养 30 d，待充分产孢后，加无菌水，经 4 层无菌纱布过滤，除去菌丝体，配成孢子悬浮液(浓度为1.0×106个/mL) 备用。

1.2 试验设计及取样

以德宝紫花苜蓿为材料在甘肃中医药大学植物生长室进行盆栽。2015年3月6日播种于直径为9 cm的花盆中，按照完全随机区组设计将处理组和对照组各5盆，每盆播种6粒(苗)，摆放在植物培养箱室中种植(15～25 ℃，14 h自然光照)。2015年6月25日试验组用喷雾器进行病原菌喷雾接种，每盆植株以叶片正反面充分湿润为宜，并避光保湿，对照组喷灭菌水同样处理。第4天恢复光照，每2 d浇水一次，接种至第6天，叶片出现暗褐色至黑色近圆形或不规则形的小点，其发病症状与田间症状相同，对照植株未出现上述症状。病叶经镜检及分离培养后，其病原菌鉴定为苜蓿茎点霉。7月1日进行光合相关参数测定，测定时选择上部长势一致，光照相似的相同叶位处测量3片叶片，测量3株，每个叶片均测定5次。病叶侵染严重度分级，见表1。苜蓿茎点霉对紫花苜蓿叶片在不同侵染时间的侵染严重程度，见图1。

1.3 试验测定指标及方法

1.3.1 光合参数的测定 光合测定时间2015年7月1日至7月23日开始于每日上午9:00-12:00时测定。测定系统为LI-6400XT便携式光合作用测量系统和6400-02B红蓝光源叶室测定，测定光强为1000 μmol/(m2·s)。测定Pn(光合速率)、Gs(气孔导度)、Ci(胞间二氧化碳浓度)和Tr(蒸腾速率)。测定时选择上部长势一致，光照相似的相同叶位处测量3片叶片，测量3株，每个叶片均测定5次，读取数据。

1.3.2 叶绿素荧光参数测定 采用LI-6400XT便携式光合作用测量系统和6400-40荧光叶室进行测定，于2015年7月13日至7月23日开始于每日7:00前对叶片进行标记，采用锡纸包裹，避光处理30 min，进行暗反应， 测定其F0(the fluorescence parameters of the minimum initial fluorescence, 最小初始荧光)和Fv/Fm(photochemical quantum efficiency, 光化学量子效率)，当日上午10:00打开活化光源，进行光反应，将叶片加入叶室，测定光适应状态下叶片的Fv′/Fm′ (PSⅡ reaction center of excitation energy capture efficiency, 光下开放的PSⅡ反应中心的激发能捕获效率)、ΦPSⅡ(the relative quantum efficiency of PSⅡ photochemistry, PSⅡ反应中心电荷分离实际量子效率)、ETR (electron transport rate, 电子传递速率)、qP(photochemical quenching, 光化学猝灭系数)和qN(nonphotochemical quenching, 非光化学猝灭系数)。测定时选择上部长势一致，光照相似的相同叶位处测量3片叶片，测量3株，每个叶片均测定5次，读取数据。

表1 病叶侵染严重度分级Table 1 The disease severity level of M. sativa infected by P. medicaginis

图1 在不同侵染时间苜蓿茎点霉对紫花苜蓿侵染的严重度Fig.1 The disease severity level of M. sativa infected by P. medicaginis at different infection time

1.3.3 光响应曲线测定 于2015 年7月21 日9:00-12:00, 采用LI-6400XT便携式光合作用测量系统和6400-02B红蓝光源叶室测定。对紫花苜蓿对照组和试验组叶片(严重度5级)进行光响应曲线的测定。测定时将CO2浓度控制在(500±1) μmol CO2/mol。在光合有效辐射分别为2000, 1800, 1800, 1600, 1400, 1200, 1000, 800, 600, 400, 300, 200, 150, 120, 100, 80, 60, 40, 20, 10, 0 μmol/(m2·s) 下进行测定，净光合速率(Pn)为0时的光强为光补偿点(light compensation point,LCP)，净光合速率最大时的光强为光饱和点(light saturation point,LSP)。采用光合计算软件计算光补偿点、光饱和点、最大净光合速率(maximum net photosynthetic rate,Pnmax)以及表观量子效率(apparent quantum yield,AQY)。

1.3.4 CO2响应曲线的测定 于2015年7月22日采用LI-6400XT便携式光合作用测量系统和6400-02B红蓝光源叶室测定CO2响应曲线。测定时设定光强为1000 μmol/(m2·s)，采用Li-6400液化CO2钢瓶提供不同的CO2浓度，对紫花苜蓿对照组和试验组叶片(严重度5级)进行CO2响应曲线的测定。分别在CO2浓度为0, 60, 80, 100, 120, 150, 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000 μmol CO2/mol的条件下测定叶片Pn，然后采用光合计算软件计算参数：最大净光合速率(Pnmax)、核酮糖-1,5-二磷酸(Rubp)羧化效率(CE)、CO2饱和点(CSP)、CO2补偿点(CCP)和光呼吸速率(Rp)。

1.4 统计与分析

用SPSS 21.0 for windows统计软件对数据进行统计分析，进行t检验分析 (*P<0.05，**P<0.01)，数据均为平均值±标准误(means±SE)。用Origin 8.5作图。

2 结果与分析

2.1 苜蓿茎点霉对紫花苜蓿气体交换参数的影响

2.1.1 苜蓿茎点霉对紫花苜蓿净光合速率(Pn)的影响 由图2A可见，试验组病叶随着病情严重度加重，Pn值并没呈下降趋势，而是呈波浪形浮动。在不同侵染时间与对照组比均降低并具显著性差异，Pn在叶片接菌后不同侵染时间较对照组降低幅度大多在20%～45%之间，接菌第11和27天降低幅度最小，为6.0%左右，接菌第13和23天降低幅度大，分别为55.08%和63.21%。 说明苜蓿茎点霉能够影响紫花苜蓿的净光合速率。

2.1.2 苜蓿茎点霉对紫花苜蓿胞间二氧化碳浓度(Ci)的影响 由图2B可见，除侵染第27天外，试验组Ci在不同侵染时间变化幅度较小。与对照组相比，Ci值在感染后第9、14、19天比对照组高3.07%～7.38%，但没有显著性差异。感染至第27天降低幅度最大，为53.31%。说明苜蓿茎点霉会影响紫花苜蓿对二氧化碳的吸收利用。

2.1.3 苜蓿茎点霉对紫花苜蓿气孔导度(Gs)的影响 由图2C可见，试验组Gs最大值在侵染第18和19天，侵染至第28天时Gs降至最低。与对照组相比，在不同侵染时间Gs均降低并呈显著性差异，侵染第19天Gs较对照组降低幅度最小，为11.60%，降低幅度为70%以上的为侵染至第13、27和28天。表明苜蓿茎点霉可使紫花苜蓿叶片气孔导度降低。

2.1.4 苜蓿茎点霉对紫花苜蓿蒸腾速率(Tr)的影响 由图2D可见，试验组在侵染第19天Tr值最大，在第28天Tr值最小。与对照组相比, 在不同侵染时间Tr值均降低，并呈显著性差异。病叶较对照组在不同侵染时间降低多在20%～50%，降低幅度在55%以上的为侵染第13天降低59.16%，侵染第27天降低70.50%，第28天降低69.00%。说明苜蓿茎点霉可通过降低气孔导度降低紫花苜蓿蒸腾速率。

图2 苜蓿茎点霉对紫花苜蓿叶片光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率的影响Fig.2 Effect of P. medicaginis on the photosynthetic rate (Pn), CO2 concentration (Ci), stomatal conductance (Gs) and transpiration rate (Tr) of M. sativa leaves*P<0.05，**P<0.01.下同。The same below.

2.2 苜蓿茎点霉胁迫对紫花苜蓿叶绿素荧光动力学参数的影响

叶绿素荧光参数与光合作用的各种反应密切相关，任何逆境胁迫对光合作用的影响都可以通过叶绿素荧光动力学反映出来。叶绿素荧光是光合作用变化的探针，通过对各种荧光动力学参数的分析可以获知有关光能利用途径的信息[17]。

2.2.1 苜蓿茎点霉对紫花苜蓿初始荧光(F0)的影响F0是光照下最小初始荧光，又称基底荧光或暗荧光。指植物经过充分暗适应的光合机构光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心全部开放时的叶绿素荧光发射强度，主要与PSⅡ天线色素内的最初激子密度及叶绿素含量有关，而与光合作用的光化学无关[18]。由图3A可见，试验组F0值均低于对照组，与对照组比F0值降低最小幅度为侵染第27天，降低5.92%，最大降低幅度为感染第18天，降低46.75%。

图3 苜蓿茎点酶对紫花苜蓿叶片叶绿素荧光动力学参数的影响Fig.3 Effect of P. medicaginis on chlorophyll fluorescence kinetics parameters of M. sativa leaves

2.2.2 苜蓿茎点霉对紫花苜蓿光化学量子效率(Fv/Fm)的影响Fv/Fm表示叶片没有遭受任何胁迫并经过充分暗适应，其PSⅡ最大光能转化效率，也被称为开放的PSⅡ反应中心能量捕获效率，反映了PSⅡ反应中心原初光能转化效率。持续稳定的Fv/Fm值表明PSⅡ未受到损害[18]。由图3B可见，对照组在不同测定时间保持持续稳定(P<0.05)，试验组Fv/Fm随着侵染程度的加重逐渐降低，侵染至第23天时Fv/Fm值呈显著性降低，侵染至第28天时降为最低，较对照组降低11.93%。表明随着苜蓿茎点霉对紫花苜蓿叶片损害程度的加重，紫花苜蓿叶片PSⅡ受损加重。

2.2.3 苜蓿茎点霉对紫花苜蓿PSⅡ反应中心激发能捕获效率(Fv′/Fm′)的影响Fv′/Fm′表示光存在时PSⅡ反应中心初始光能捕获效率。由图3C可见，各对照组间Fv′/Fm′值无显著性差异(P>0.05)。试验组随着侵染程度的加深Fv′/Fm′值逐渐降低，在侵染第23天时Fv′/Fm′值呈显著性降低。除侵染第19天外，试验组较对照组Fv′/Fm′均呈显著性降低，最小降低为侵染至第19天，为4.64%，最大降低为侵染至第27天，为27.70%。

2.2.4 苜蓿茎点霉对紫花苜蓿PSⅡ反应中心电荷分离实际量子效率(ΦPSⅡ)和电子传递速率(ETR)的影响ΦPSⅡ是指当光存在时PSⅡ反应中心电荷分离实际量子效率，反映被用于光化学途径激发能占进入PSⅡ总激发能的比例，是植物光合能力的一个重要指标。ETR反映实际光强条件下的表观电子传递效率[19]。由图3D和图3E可见，试验组ΦPSⅡ和ETR在感染第19天分别较对照组高2.97%和3.04%，但无显著性差异，侵染至第23天后ΦPSⅡ和ETR显著下降，接种第27天降低幅度较对照组最大，分别为50.18%和50.24%。表明植物光化学激发能和光合电子传递速率由于苜蓿茎点霉的影响而降低和变慢。

2.2.5 荧光猝灭动力学 光化学淬灭系数qP表示PSⅡ反应中心开放程度，反映PSⅡ天线色素吸收的光能用于光化学电子传递的份额，qP愈大，PSⅡ的电子传递活性愈大，反映光合活性的高低[20]。非光化学淬灭系数qN代表PSⅡ天线色素吸收的光能不能用于光化学电子传递而被用于非光化学反应的程度。由图3F可见，对照组qP相差不大，试验组各值相差较大。在苜蓿茎点霉侵染至第19天时qP值高于对照组，但没有显著性差异，在侵染至第23天时qP值呈显著性下降，在侵染第27天达到最小值，较对照组降低最大幅度为第23天，为34.85%。qP下降说明 PSⅡ中的质体醌(QA)氧化态数量减少，导致 PSⅡ反应中心开放部分比例降低，使QA向泛醌(QB)光合电子传递受到抑制。表明苜蓿茎点霉使紫花苜蓿叶片PSⅡ反应开放比例降低。

由图3G可见，对照组qN值相差较小，试验组叶片在侵染第23天开始qN值显著降低，除侵染第19天，qN值均显著低于对照组，与对照组比降低最小幅度在侵染第19天，为7.06%，侵染第28天最大降低幅度为32.34%。表明随着苜蓿茎点霉侵染程度的加重，紫花苜蓿叶片电子传递和热耗散能力最终均降低，病叶热耗散降低。

2.3 苜蓿茎点霉胁迫对光响应曲线和CO2响应曲线的影响

2.3.1 对光响应参数的影响 苜蓿茎点霉侵染紫花苜蓿叶片后，在不同光照强度下病叶和健叶光响应曲线变化有差异。从图4A可以看出，在0～120 μmol CO2/(m2·s)的光强范围内，病叶中净光合速率几乎呈线性增长，在120～1400 μmol CO2/(m2·s)光强范围内净光合速率的增长处于极缓慢状态，在光强为1600～2000 μmol CO2/(m2·s)时净光合速率开始下降，说明病叶在一定的光照强度下，叶片光合作用处于抑制状态。健叶在0～800 μmol CO2/(m2·s)的光强范围内，叶片中净光合速率几乎呈线性增长，800～2000 μmol CO2/(m2·s)光强范围内净光合速率的增长处于极缓慢状态。用双曲线修正模型拟合并计算参数：光补偿点、光饱和点、最大净光合速率以及表观量子效率。由表2可见，苜蓿茎点霉侵染紫花苜蓿叶片后，使叶片光饱和点、光补偿点、最大净光合速率和暗呼吸速率均显著性低于健叶(P<0.05)，表观量子效率大于健叶，但无显著性差异。说明苜蓿茎点霉的侵染使紫花苜蓿叶片适于在弱光下生长，对强光产生抑制[21]。

2.3.2 对CO2响应参数的影响 CO2浓度对健叶和病叶光合作用有显著影响，CO2响应曲线变化有差异。从图4B可以看出，在0～600 μmol CO2/mol的浓度范围内，病叶净光合速率几乎呈线性增长，在800～1800 μmol CO2/mol浓度范围内净光合速率基本维持稳定，在光强为1800～2000 μmol CO2/mol时净光合速率逐渐下降，健叶在0～1000 μmol CO2/mol的浓度范围内，净光合速率几乎呈线性增长，1000～2000 μmol CO2/mol浓度范围内净光合速率处于缓慢增长状态。用双曲线修正模型拟合并计算参数：最大净光合速率、核酮糖-1,5-二磷酸(Rubp)羧化效率、CO2饱和点、CO2补偿点和光呼吸速率。由表2可见，苜蓿茎点霉侵染紫花苜蓿叶片后，试验组叶片Pnmax、CE和CSP都显著低于对照组，CCP和Rp显著高于对照组。紫花苜蓿侵染后适于病叶在一定的CO2浓度下，叶片的净光合速率被抑制。苜蓿茎点霉侵染紫花苜蓿叶片后使其Rubp羧化效率减低，在一定高CO2浓度下，产生光合抑制。

图4 苜蓿茎点霉对紫花苜蓿叶片光合响应曲线和CO2响应曲线的影响Fig.4 Effect of P. medicaginis on photosynthetic response curves and the CO2 response curve of M. sativa leaves

参数Parameters样品Samples健叶Control病叶Inoculation光饱和最大净光合速率Thelightsaturationmaxnetphotosyntheticrate[Pnmax,μmolCO2/(m2·s)]8.4654±0.1391a3.5123±0.1008b表观量子效率Apparentquantumyield[AQY,μmolCO2/(m2·s)]0.0324±0.0035a0.0447±0.0039a光饱和点Thelightsaturationpoint[LSP,μmol/(m2·s)]2066.2562±38.6887a1278.4824±271.1648b光补偿点Thelightcompensationpoint[LCP,μmol/(m2·s)]19.5365±0.3059a12.6252±0.2342b暗呼吸速率Darkrespirationrate[Rd,μmolCO2/(m2·s)]0.6007±0.0560a0.5042±0.0427aCO2饱和最大净光合速率CO2saturationmaxnetphotosyntheticrate[Pnmax,μmolCO2/(m2·s)]18.2413±0.3161a10.7427±0.2741bRubp羧化效率Rubpcarboxylationefficiency[CE,μmolCO2/(m2·s)]0.0643±0.0034a0.0361±0.0034bCO2饱和点CO2saturationpoint(CSP,μmolCO2/mol)2041.9194±60.2874a1441.5865±13.0886bCO2补偿点CO2compensationpoint(CCP,μmolCO2/mol)4.9983±0.2863b32.6146±0.2548a光呼吸速率Photorespirationrate[Rp,μmolCO2/(m2·s)]0.3154±0.0093b1.1097±0.1044a

注:同行数据后不同小写字母表示在P=0.05水平差异显著(Studentt检验)。

Note: The different lowercase letters in the same line stand for significant differences atP=0.05 level (Studentttest).

3 讨论

3.1 对光合和叶绿素荧光的作用

植物受到胁迫导致光合作用下降，分为气孔因素和非气孔因素。气孔限制是由于气孔关闭，阻断植物CO2的供应，造成植物光合作用下降[22]。非气孔限制包括光合器官的破坏和抑制，光合磷酸化解偶联，暗反应酶系失活和细胞质膜的破坏等，即使提供足够的CO2，光合作用仍然不能正常运行[23]。本研究发现，苜蓿茎点霉侵染造成紫花苜蓿叶片净光合速率(Pn)降低，气孔导度(Gs)下降，但胞间CO2浓度(Ci)除侵染第27天急剧下降外基本变化不大。当参数Gs与Ci以同样趋势下降时，才能确定Pn的降低是由气孔因素造成的[24]。由此可见，本研究中Pn降低是由非气孔因素造成。

在苜蓿茎点霉侵染初期，紫花苜蓿叶片ΦPSⅡ、qP和ETR会有不同程度升高，说明苜蓿茎点霉侵染后使PSⅡ反应中心开放部分比例加大, 增加叶片PSⅡ光合电子传递能力。光合作用的电子传递与形成ATP的光合磷酸化相偶联，这将有助于为光合碳同化提供更充足的ATP和NADPH。但随着病情逐渐严重，在侵染至23 d，ΦPSⅡ、qP、ETR和Fv′/Fm′显著降低，导致NADPH降低，使光合电子传递率降低，光学活性降低，使光合作用受到抑制[25-27],qN在苜蓿茎点霉侵染后降低，使反应叶片吸收的光能散热减少，最终加重对光合系统Ⅱ的损伤。苜蓿茎点霉侵染紫花苜蓿后其叶片PSⅡ的光化学效率Fv/Fm降低，说明侵染使PSⅡ的结构和功能都受到损伤，叶绿体把所捕获的光能转化为化学能的效率降低，使光合碳同化所需ATP合成减少。F0初始荧光降低是由非光化学能量耗散而引起的，具保护作用。

3.2 对光响应曲线的作用

光照强度对植物的光合特性有显著影响[28]，植物叶片光饱和点与光补偿点反映了植物对光照条件的要求，病叶光补偿点LCP和光饱和点LPS低于健叶，AQY高于健叶但无显著性差异，说明苜蓿茎点霉侵染叶片后，使紫花苜蓿叶片结构和生理功能发生变化，使叶片中防御强光破坏的保护机制减弱，如叶黄素循环的热耗散和活性氧清除能力降低，使其适用于弱光。病叶光合作用的饱和光强大大低于健康叶片，因此当暴露在强光下时，出现光合作用的光抑制作用甚至可能有光氧化和光破坏。病叶暗呼吸速率(Rd)低于健叶，说明其对CO2在光下被重新回收利用率降低[29-31]。

3.3 对CO2响应曲线的影响

植物的光合速率受植物体内叶绿体的光合速率和CO2供应控制，苜蓿茎点霉侵染紫花苜蓿后，紫花苜蓿叶片CCP升高，CSP降低使叶片CO2利用幅度变窄，净光合速率降低，影响植物生长。叶片最大羧化速率是表征植物光合能力的重要参数，是光合作用过程中羧化反应这一重要限速反应的速率，对光合速率起着决定作用，提高叶片最大羧化速率是提高光能利用率的关键[32]。植物叶片羧化效率是光合速率与CO2浓度的比值，反映核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco) 的活性大小及含量多少，Rubisco 活性越大，含量越高，羧化效率就越高，它决定植物的最大净光合速率(Pnmax)、暗呼吸速率(Rd)和光呼吸速率(Rp)等过程[33-34]。苜蓿茎点霉侵染紫花苜蓿叶片后， Rubp羧化效率(CE)较对照组降低，其可能原因是紫花苜蓿叶片被苜蓿茎点霉侵染后，其叶片内部构造发生重排，叶片叶绿素含量、Rubisco 含量开始减少，叶片最大羧化速率随之下降[35-36]。

4 结论

苜蓿茎点霉侵染紫花苜蓿后，使其光合作用降低，为非气孔因素。苜蓿茎点霉可降低紫花苜蓿叶片中光合电子传递捕获速率、非光化学猝灭系数(qN)和羧化效率(CE)，产生光抑制，并使CO2的同化作用降低，加重对PSⅡ的损害进而影响植物生长。但随着叶片病情的加重，光合作用并未迅速降低，而是呈波浪形浮动，说明在苜蓿茎点霉侵染紫花苜蓿后，寄主也产生一些防御机制，同时病原菌为其生存也会改变植物的生理生化过程，因此还需从植物与光合作用有关的碳代谢、氮代谢、次生代谢产物及抗病蛋白基因表达等方面进行更深入研究。

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The effect of Phoma medicaginis on the photosynthetic physiology of Medicago sativa

FAN Qin1,2, LI Yan-Zhong1,3*

1.StateKeyLaboratoryofGrasslandAgro-ecosystems,CollegeofPastoralAgricultureScienceandTechnology,LanzhouUniversity,Lanzhou730020,China; 2.GansuUniversityofChineseMedicine,Lanzhou730000,China; 3.InstituteofGrasslandResearch,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Hohhot010010,China

The yield and quality ofMedicagosativaare seriously affected by the fungal pathogenPhomamedicaginis. A study has been undertaken using growth chamber pot experiments and the LI-6400/XT photosynthesis measurement system to investigate the effects of this pathogen on the photosynthetic physiology ofM.sativa. The results showed that until 27 days post-inoculation (dpi) the net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (Gs) and transpiration rate (Tr) ofM.sativawere reduced byP.medicaginisinfection. In the early stages of infection there were little changes in intercellular CO2concentration (Ci) in the leaves. By 23 dpi, infected leaves showed significant reductions in photochemical quantum efficiency (Fv/Fm), PSⅡ reaction center of excitation energy capture efficiency (Fv′/Fm′), the relative quantum efficiency of PSⅡ photochemistry (ΦPSⅡ), electron transfer rate (ETR), photochemical quenching (qP) and non-photochemical quenching (qN). Light compensation point, CO2compensation point and carboxylation efficiency (CE) also decreased. The results indicate that the photosynthetic electron transfer rate and capture efficiency, non-photochemical quenching (qN), and carboxylation efficiency (CE) decreased in leaves infected byP.medicaginis, leading to light suppression and a decrease in the assimilation of CO2that affect the growth and development ofM.sativa.

Medicagosativa;Phomamedicaginis; chlorophyll fluorescence; photosynthesis response curve; CO2response curve

10.11686/cyxb2016275

http://cyxb.lzu.edu.cn

2016-07-14；改回日期：2016-09-20

公益性行业(农业)科研专项(201303057)，国家牧草产业技术体系(CARS-35)和国家自然科学基金(31272496)资助。

樊秦(1976-), 女, 重庆酉阳人，副教授，在读博士。E-mail：fanqin408@126.com*通信作者Corresponding author. E-mail：liyzh@lzu.edu.cn

樊秦, 李彦忠. 苜蓿茎点霉对紫花苜蓿光合生理的影响. 草业学报, 2017, 26(1): 112-121.

FAN Qin, LI Yan-Zhong. The effect ofPhomamedicaginison the photosynthetic physiology ofMedicagosativa. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(1): 112-121.