淹水胁迫对3个树种叶绿素含量的影响

庞宏东+胡兴宜+胡文杰

摘要：通过模拟长江滩地季节性淹水过程，研究枫杨等3个树种在淹水胁迫下叶绿素含量的变化。结果表明：（1）不同淹水深度胁迫下枫杨叶绿素含量均比对照有所降低，但降低值与淹水深度并无明显相关性；落羽杉在不同淹水深度胁迫下其叶绿素含量变化不明显；只有枫香叶绿素含量明显随着淹水深度增加而逐渐减少。（2）不同淹水时间长度胁迫下，3个树种所有处理组叶绿素含量均呈波状变化趋势。（3）淹水胁迫解除后，枫杨、落羽杉叶绿素含量均低于对照组，也低于相同处理未解除淹水胁迫的处理组，而枫香叶绿素含量低于对照组，但稍微高于未解除淹水胁迫组；随胁迫解除时间延长，3个树种叶绿素含量变化呈现高-低-高的变化趋势。

关键词：枫杨；枫香；落羽杉；淹水胁迫；叶绿素

中图分类号：S728文献标识码：A文章编号：1004-3020（2017）03-0007-05

Abstract： By simulating the Yangtze River seasonal flooding happened， chlorophyll content of three tree species in different waterlogging stress were studied. The results showed that：（1）Chlorophyll content of Pterocarya stenoptera was lower than CK in different waterlogging depth stress， but has no obvious correlation with the depth. Chlorophyll content change of Taxodium distichum was not obvious and regularity. Chlorophyll content of Liquidambar formosana gradually decreased obviously with the increase of submergence depth. （2） Chlorophyll content of all three tree species were wavy change in different waterlogging time stress. （3）Chlorophyll content of P.stenoptera and T.distichum were lower than CK and lower than the same treatment of unwinding waterlogging stress after stress relieve. And chlorophyll content of L.formosana was lower than CK， but slightly higher than the groups not relieve waterlogging stress. Chlorophyll content of three tree species presented high-low-high changes with prolonged of stress relieve.

Key words：Pterocarya stenoptera；Liquidambar formosana；Taxodium distichum；waterlogging stress；Chlorophyll

葉绿素是植物进行光合作用的最主要色素，其含量高低往往直接影响到植物正常的光合作用，进而影响植物的正常生长。有研究表明，叶片叶绿素含量与植物的抗逆性存在密切联系[1-2]。何海军[3]等人的研究发现，干旱胁迫可导致玉米叶片叶绿素含量显著降低。贾志远[4]等人发现，麻栎Quercus acutissima经淹水处理后苗木叶片含水量、叶绿素含量以及光合速率均明显低于对照。王瑞[5]等人的研究也发现，淹水胁迫能明显降低紫穗槐叶片叶绿素含量和光合速率。长江中下游滩地由于每年江河水位的季节性变动，形成冬陆夏水这种独特的季节性淹水特征，大部分滩地每年都有1个月左右的淹水时间。这对滩地造林造成了极大的影响，不但影响了树木的正常生长，严重淹水甚至会导致苗木的死亡。枫杨Pterocarya stenoptera、落羽杉Taxodium distichum和枫香Liquidambar formosana等为长江中下游地区常见的用材树种，耐水淹能力较强，在滩地血防林的建设中，具有较高的推广利用价值。本研究通过模拟江滩地季节性淹水过程，研究枫杨等3个树种在淹水胁迫下叶绿素含量的变化，探讨植物对淹水胁迫的适应机制。从而也为长江滩地治理开发、抑螺防病林和防护林建设提供一定的理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料与方法

选取枫杨、枫香、落羽杉1～2 a实生苗为研究对象，在室外采用盆栽方法人工模拟江滩季节性淹水环境。共设7个模拟处理组，分别为：A组，短期渍水（水面与土壤表面持平，28 d后解除渍水恢复正常生长）；B组，长期渍水（水面与土壤表面相平，渍水时间超过56 d）；C组，短期轻度淹水（水面在土壤表面10 cm以下，28 d后解除淹水恢复正常生长）；D组，长期轻度淹水（水面在土壤表面10cm以下，淹水时间超过56 d）；E组，短期深度淹水（水面保持在土壤表面50 cm处，顶端不淹入水中，28 d后解除淹水恢复正常生长）；F组，长期深度淹水（水面保持在土壤表面50 cm处，顶端不淹入水中，淹水时间超过56 d）；CK，对照组，不淹水，常规管理。每个处理5株，取3株用于指标测定，其余留作观测。

1.2数据测定与分析方法

2016年7月18日开始淹水，从淹水之日起，每间隔7d选取植株成熟叶片测定叶绿素a、b及总叶绿素含量，一共连续测定9次，每个处理取3个重复测定，取其平均值。叶绿素采用乙醇、丙酮混合液浸提法[6]提取，称取0.2 g新鲜植物样品于10 mL具塞离心管中，加入乙醇∶丙酮=1∶1的混合液（乙醇95%，丙酮80%）5 mL，充分振摇后于暗柜中静置，待叶片完全变白后取上清液测定，样品测定分别在波长645 nm、663 nm下测定吸光度。叶绿素含量计算公式如下：

叶绿素a （Ca）=（12.7A663-2.69A645）×（V×N）/（1000×W）

叶绿素b （Cb）=（22.9A645-4.68A663） ×（V×N）/（1000×W）

总叶绿素（Ca+b）= Ca+ Cb

式中，A645、A663分别为对应波长下的吸光值；W为样品鲜重（g）；V为提取液体积（ml）；N为稀释倍数；Ca、Cb、Ca+b的单位为mg/g。

吸光值测定均使用德国耶拿公司产的Specord200 plus紫外可见分光光度计进行测量。测定结果用Excel和SPSS统计软件进行统计分析处理。

2结果与分析

2.1不同淹水深度胁迫对叶绿素含量的影响

对长期渍水（B组）、长期轻度淹水（D组）、长期深度淹水（F组）和对照（CK组）这4个处理组的测量数据进行分析，从表1的结果可知，在淹水胁迫下，3个不同树种叶绿素含量变化有所不同。枫杨淹水后叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均有所降低，叶绿素a含量，B组最低，比对照低了87%，但在不同处理组间无显著差异；叶绿素b含量，D组最低，比对照低了15.8 %，同时D组与CK、B组之间存在显著差异（p<0.05）；总叶绿素含量D组含量最低，比对照低了11.1 %，CK组与D、F组之间存在显著差异；Ca/Cb值，以D处理组最大，B处理组最低，且B组与D、F组之间存在显著差异。

枫香淹水后，叶绿素a、b和总叶绿素含量均随着淹水深度增加而逐渐减少。葉绿素a含量，F组最低，与其他各处理组间均有显著差异；叶绿素b含量F组与CK、B组之间存在显著差异；总叶绿素含量F组叶绿素含量下降最为显著，与对照相比下降了16.3 %，与其他各处理组间均有显著差异；Ca/Cb值，D处理组最大，但各组间无显著差异。

落羽杉淹水后，叶绿素a、b和总叶绿素含量变化不明显，规律性不强，各处理组间均无显著差异。

2.2不同淹水时间胁迫对叶绿素含量的影响

随着淹水时间的延长，3个树种所有处理组叶绿素含量均呈波状变化趋势，与对照组的叶绿素含量变化较为一致（图1）。枫杨B、D、F处理组总叶绿素含量在各淹水时间段内无显著差异，与淹水前（0 d）也无显著差异。叶绿素a、b含量在D组和F组中在不同淹水时间段内存在显著差异。D组叶绿素a含量淹水7 d时显著低于（p<005）淹水21，42，49 d时；叶绿素b含量淹水28 d时显著低于淹水0，49 d时。F组叶绿素a含量淹水7 d时显著低于淹水21，28，42，48 d时；叶绿素b含量淹水21 d时显著高于淹水28，42 d时。

枫香叶绿素a、b及总叶绿素含量除B组在各淹水时间段内无显著差异外，D组和F组在不同淹水时间段内存在显著差异。D组总叶绿素含量淹水21 d时显著低于淹水0，35 d时；叶绿素a含量淹水35 d时显著高于淹水7，21 d时；叶绿素b含量淹水0 d时显著高于淹水14，21，28，49，56 d时。F组叶绿素a、总叶绿素含量淹水35 d时显著高于淹水0，7，42 d时；叶绿素b含量淹水14 d时显著低于淹水0，28，35 d时。

落羽杉总叶绿素含量均为淹水前最高，B组淹水0 d时显著高于淹水49，56 d时，D组淹水0 d时显著高于淹水42，49 d时，只有F组在淹水前后无显著差异。B组叶绿素a含量淹水35 d时显著高于淹水49 d时；叶绿素b含量淹水0 d时显著高于淹水7，21，28，49，56 d时。D组叶绿素a含量淹水42 d时显著低于淹水0，35 d时；叶绿素b含量淹水0，7 d时分别显著高于淹水21，28，35，42，49，56 d时。F组叶绿素a含量淹水7 d时显著低于淹水0，21，35，49 d时；叶绿素b含量淹水0，14 d时分别显著高于淹水21，35，49 ，56 d时。

2.3淹水胁迫解除后对叶绿素含量的影响

对短期渍水（A组）、短期轻度淹水（C组）、短期深度淹水（E）和对照（CK组）这4个处理组的测量数据进行分析可知，淹水胁迫解除后，3个树种所有处理组叶绿素含量变化呈现高-低-高变化趋势，与CK组叶绿素含量变化相一致（图2）。枫杨淹水胁迫解除后，A、C、E这3个处理组叶绿素a、b及总叶绿素含量均低于对照组，也低于相同处理未解除淹水胁迫的处理组；叶绿素a及总叶绿素含量显著低于CK组；叶绿素b含量，只有C组显著低于CK组。随着胁迫解除时间的延长，A组叶绿素b、总叶绿素含量在胁迫解除28 d时显著低于淹水0 d时；而叶绿素a含量在各时间段无显著差异。C组总叶绿素在胁迫解除28 d时显著低于淹水0 d时；叶绿素a在胁迫解除28 d时显著低于淹水0 d、胁迫解除14 d时；叶绿素b含量淹水0 d时显著高于胁迫解除14，21，28 d时。E组总叶绿素含量淹水21 d时显著高于胁迫解除后所有时间段的值；叶绿素a含量淹水21 d时显著高于胁迫解除14，21，28 d时；叶绿素b在胁迫解除7 d时最大，14 d时最小，两者间存在显著差异，同时淹水21 d时显著高于解除14，28 d时。

枫香淹水胁迫解除后A、C、E组叶绿素a、b及总叶绿素含量低于CK组，稍微高于未解除淹水胁迫组，但各处理间无显著差异。随着胁迫解除时间的延长，A组总叶绿素、叶绿素a、b含量均在胁迫解除7 d时最大，28 d时最小，解除7 d时显著高于淹水0，7，28 d时。C组总叶绿素、叶绿素a、b含量均在在胁迫解除7 d时最大，28 d时最小；总叶绿素含量解除7 d时显著高于淹水0，7，14，21，28 d时；叶绿素b含量解除7，14，21 d时均分别显著高于淹水0，14，21，28 d时。E组总叶绿素、叶绿素a、b含量均在在胁迫解除7 d时最大，14 d时最小，均无显著差异。

落羽杉淹水胁迫解除后A、C、E组叶绿素a、b及总叶绿素含量均低于CK组，也低于相同处理未解除淹水胁迫的处理组。总叶绿素含量，各处理组间均无显著差异；叶绿素a含量，只有E组显著低于F组；叶绿素b含量，只有C组显著低于D组。随着胁迫解除时间的延长，A组总叶绿素含量解除21 d时显著低于淹水0，7 d时，叶绿素a含量解除21 d时显著低于淹水21 d时，叶绿素b含量解除28 d时显著低于淹水0，7 d时。C组叶绿素a、b及总叶绿素含量在胁迫解除7 d时最大，28 d时最小；总叶绿素、叶绿素a含量各时间段内无显著差异，叶绿素b含量解除28 d时显著低于淹水0 d和解除7 d时。E组总叶绿素含量淹水0，14，21 d时均显著大于胁迫解除21，28 d时，胁迫解除7 d时显著大于解除21，28 d时；叶绿素a含量解除21 d时显著小于淹水14，21 d时及解除7 d时；叶绿素b含量淹水0 d时显著大于解除7，21，28 d时，淹水7，14 d时，显著大于解除21，28 d时。

3结论与讨论

（1）叶绿素含量是植物生长的重要生理参数，大多数研究发现，水分胁迫不仅会影响植物叶片叶绿素的生物合成，而且能够促进已形成的叶绿素加速分解，导致叶片叶绿素含量降低[7]。但也有研究发现，水分胁迫会使花生叶片中叶绿素含量明显升高[8]。本研究中，不同淹水深度胁迫下枫杨叶绿素含量均比对照有所降低，但降低值与淹水深度并无明显相关性；落羽杉叶绿素含量变化不明显，规律性不强；只有枫香叶绿素含量明显随着淹水深度增加而逐渐减少。这可能与植物的抗逆境能力有关，抗逆能力强的植物在遭受胁迫时能较快适应新环境，恢复正常的生理活动。

（2）在不同淹水时间胁迫下，随淹水时间延长，3个树种所有处理组叶绿素含量均呈波状变化。陈凤娟[9]等发现，水分胁迫可导致豌豆幼苗叶片中的叶绿素含量呈先升后降、最后又上升的趋势。余世雄[10]等研究也发现，小麦花期在干旱胁迫下，叶绿素含量先有所上升，但随着处理时间的延长又呈现出显著下降的趋势。何奇江[11]等发现，雷竹在不同盐浓度胁迫下，叶绿素含量基本呈高-低-高的变化趋势。这些研究结果与本研究结果都较为相似。

（3）淹水胁迫解除后，枫杨、落羽杉叶绿素含量均低于对照组，也低于相同处理未解除淹水胁迫的处理组，而枫香叶绿素含量低于对照组，但稍微高于未解除淹水胁迫组。随胁迫解除时间延长，3个树种叶绿素含量变化呈现高-低-高的变化趋势，与对照组叶绿素含量变化相一致。

研究结果显示，枫杨、枫香、落羽杉等3个树种对淹水胁迫反应不敏感，叶绿素含量变化幅度不大；对试验苗木存活率观测也发现，这3个树种在淹水58 d后存活率为100%，而且在试验结束后至冬季落叶时，持续淹水的树苗仍继续存活，表明这3个树种抗淹水胁迫能力极强，均适合在季节性淹水滩地推广种植。

参考文献

[1]张武.马铃薯叶绿素含量、CAT活性与品种抗旱性关系的研究[J]. 农业现代化研究，2007，28（5）：622624.

[2]董建力，许兴，李树华，等. 旱胁迫对不同春小麦叶绿素含量的影响及与抗旱性的关系[J]. 华北农学报，2011，26（3）：120123.

[3]何海军，寇思荣，王晓娟. 干旱胁迫对不同株型玉米光合特性及产量性状的影响[J]. 干旱地区农业研究，2011，29（3）：6366，74.

[4]贾志远，葛晓敏，唐罗忠，等. 淹水胁迫对麻栎苗木生长和生理的影响[J]. 江苏林业科技，2015，42（4）：14，10.

[5]王瑞，梁坤伦，周志宇，等. 不同淹水梯度对紫穗槐的营养生长和生理响应[J].草业学报，2012，21（1）：149155.

[6]牟建梅，张国芹，刘凤军，等. 白菜叶绿素含量的测定方法筛选[J]. 江苏农业科学， 2014，42（9）： 289290.

[7]赵 坤. 干旱胁迫条件下春大豆生理生化特性研究[D]. 哈尔滨：东北农业大学，2010.

[8]李俊庆，文利，敏忠，等. 水分胁迫对不同抗旱性花生生长发育及生理特性的影响[J]. 中国农业气象，1996，17（1）：1113.

[9]陈凤娟，胡丽涛，刘国华. 干旱胁迫对豌豆幼苗生理生化指標的影响[J]. 现代农业科技，2011，（12）：111112.

[10]余世雄，李芬，李绍林，等. 水分胁迫对小麦新品系叶绿素含量的影响[J]. 云南农业大学学报，2014，29（3）：353358.

[11]何奇江，李楠，周文伟，等. 盐胁迫对雷竹叶绿素含量的影响[J]. 竹子研究汇刊，2014，33（2）：5862.

（责任编辑：夏剑萍）