PEG模拟干旱胁迫条件下光叶珙桐幼苗叶片叶绿素含量变化

王磊 汤家鑫 高兴国等

摘要 [目的]研究PEG模拟干旱胁迫条件下光叶珙桐幼苗叶片叶绿素含量。[方法]以2年生光叶珙桐幼苗为材料进行干旱胁迫模拟盆栽试验，设置5个胁迫梯度： CK、5%PEG、10%PEG、15%PEG、20%PEG，研究干旱胁迫0、24、48 h对光叶珙桐叶片叶绿素含量的影响。[结果]不同干旱胁迫程度对光叶珙桐叶绿素a的影响大于对叶绿素b的影响，叶绿素总量在中度胁迫时呈先上升后下降趋势，叶绿素a/b总体较低，反映了光叶珙桐幼苗喜阴的特点。[结论]该研究可为更好地利用和开发光叶珙桐资源提供基础。

关键词 光叶珙桐；PEG；干旱胁迫；叶绿素；抗旱性

中图分类号 S718.4；Q945.78 文献标识码

A 文章编号 0517-6611（2018）32-0091-02

Chlorophyll Changes in Seedling Leaves of Davidia involucrata var.vilmoriniana under PEG Simulated Drought Stress

WANG Lei1，TANG Jiaxin2，GAO Xinguo1 et al （1.Zhaotong College，Zhaotong，Yunnan 657000；2.Mangagement Bureau of Yudong Reservoir，Zhaotong，Yunnan 657000）

Abstract [Objective]To study the chlorophyll changes in seedling leaves of Davidia involucrata under PEG simulated drought stress.[Method]5 stress gradients CK，5%，10%，15%，20% PEG，0，24 and 48 h were set up in the experiment of drought stress simulated potted D.involucrata seedlings to analyze the change of chlorophyll content in leaves.[Result]The effect on chlorophyll a was greater than that of chlorophyll b，the total chlorophyll increased first and then decreased.The chlorophyll a/b was generally low，which reflects the plants preference for dark and moist environment.[Conclusion]The study can provide a basis for better utilization and development of D.involucrata resources.

Key words Davidia involucrata var.vilmoriniana；PEG；Drought stress；Chlorophyll；Drought resistance

基金項目 云南省教育厅项目（ZD2015018）。

作者简介 王磊（1966—），男，云南昭通人，教授，从事生态学研究。

收稿日期 2018-05-21

叶绿素是光合作用过程中的主要色素和功能物质，担负着光能吸收与转化的重要作用，环境发生改变时植物通过光合色素动态变化，保证光合作用的正常进行，但环境剧烈改变，叶绿素含量会明显下降，从而影响植物的正常生长发育，因此叶绿素含量在一定情况下可以反映植物抗旱性[1]。

珙桐（Davidia involucrata）是国家一级保护植物[2]，主要分布于云、贵、川、湘、鄂、陕、甘等省区，在云贵高原北部、川东、湘西及鄂西等边远山区较为集中[3]，分布于阴湿的山地林中，成年树与幼苗对生存环境要求差距大[4-5]。光叶珙桐（D.involucrata var. vilmoriniana）是珙桐的一个变种，其幼苗对干旱敏感，抗旱能力较弱，干旱胁迫对光合系统造成伤害，抑制其正常的生长发育[6]。笔者通过研究不同干旱程度下叶绿素含量的变化规律，并以此预测光叶珙桐幼苗的耐干旱程度，从而为进一步开发和利用光叶珙桐资源提供基础。

1 材料与方法

1.1 材料 向种植户购买1年生珙桐幼苗，用花盆栽培1年得到2年生幼苗，选取生长状况基本一致的壮苗作为研究材料。

1.2 试验设计 试验于2016年3—7月在昭通学院化学与生命科学学院植物生理实验室进行。将壮苗从花盆中取出后，洗净根部泥土，浸泡于PEG溶液中模拟干旱胁迫，PEG浓度分别为5%、10%、15%、20%，以清水为对照（CK），分别处理0、24、48 h，采集叶片样品后用速封袋封装，置于超低温冰箱存放。

1.3 测定方法 叶绿素提取和含量测定采用武卫华等[7]改良方法，采取新鲜光叶珙桐叶片，剪碎，混匀，于玻璃研钵中，加适量石英砂和碳酸钙粉及丙醇，研磨成匀浆，过滤定容，提取液在波长663、645 nm下测定吸光度，每一指标重复3次。

叶绿素a、b含量按照以下公式计算：

叶绿素a浓度（mg/L）=12.70OD663-2.69OD645

叶绿素b浓度（mg/L）=22.90OD645-4.86OD663

进一步求出叶绿素含量：

叶绿素含量（mg/g）=[（叶绿素a浓度+叶绿素b浓度）×提取液体积×稀释倍数]/样品鲜重

叶绿素a/b=叶绿素a含量/叶绿素b含量

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对叶绿素a的影响 由图1可知，2年生光叶珙桐叶片的叶绿素a含量随胁迫程度增加呈现先上升后下降趋势，在胁迫24 h时达到最高，光叶珙桐叶片中叶绿素a含量在胁迫初期均表现为逐渐增加。处理24 h时，叶片样品叶绿素a含量从CK的1.603 8 mg/g增加到5%PEG的1.608 8 mg/g和10%PEG的3.049 6 mg/g。随着干旱胁迫强度的加大，叶绿素a含量呈现波动性上升，15%PEG时上升到3.107 2 mg/g，20%PEG时又上升到3.202 9 mg/g。处理48 h时，叶片样品叶绿素a含量从CK的1.324 9 mg/g增加到5%PEG的2.472 5 mg/g，随着干旱胁迫强度的加大，10%PEG下降到2.152 1 mg/g，15%PEG时又再下降到1.975 4 mg/g和20%PEG时上升到3.224 6 mg/g。48 h处理样品的叶绿素a含量总体比处理24 h的低。

2.2 干旱胁迫对叶绿素b的影响

由图2可知，光叶珙桐叶片中叶绿素b含量都较少，随着胁迫强度的增加，叶绿素b含量呈现波动性变化，在各种干旱胁迫强度下，光叶珙桐叶片中叶绿素b表现为先上升后下降，5%PEG胁迫下叶绿素b含量从0 h的0.562 6 mg/g上升到24 h的0.687 8 mg/g，48 h又下降为0.999 7 mg/g；10%PEG胁迫下叶绿素b含量从0 h的0.680 3 mg/g上升到24 h的1.277 6 mg/g，48 h又下降为1.119 1 mg/g；15%PEG时，叶绿素b含量从0 h的0.512 5 mg/g上升到24 h的1.308 5 mg/g，48 h又下降为0.766 9 mg/g；20%PEG时，叶绿素b含量从0 h的0.822 3 mg/g上升到24 h的1.397 2 mg/g，48 h继续上升到1.546 5 mg/g。

2.3 干旱胁迫对叶绿素总量的影响

由图3可知，光叶珙桐叶片中叶绿素总量变化趋势与叶绿素a的变化趋势一致。

2.4 干旱胁迫对叶绿素a/b的影响

由图4可知，随着胁迫时间的延长，5%PEG、10%PEG、15%PEG这3个中度胁迫到重度胁迫条件下叶绿素a/b变化主要呈现下降趋势，并在胁迫24 h达到最低；而CK的叶绿素a/b 24 h达到最高，但变化并不明显；严重胁迫 （20%PEG） 条件下，叶绿素a/b逐渐降低。

3 讨论

（1）光叶珙桐幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量随胁迫程度增加先逐渐上升后下降，葉绿素a/b逐渐下降。叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量的变化规律反映了光叶珙桐幼苗在受到低强度和短时间干旱胁迫情况下首先产生应激性反应，可能通过增加叶绿素量来适应干旱胁迫所导致的植物体内代谢物质的迅速减少，与体内有机物质的含量变化存在一定的关系，说明环境变化首先引起了光叶珙桐幼苗植物体内光合色素的动态变化。

（2）叶绿素a在光合作用中能将汇集的光能转变为化学能进行光化学作用，叶绿素b在植物光合作用中主要起到吸收和传递光能的作用，干旱胁迫下植物叶绿素总含量的变化指示植物对水分胁迫的敏感性，直接影响光合效率和光合产量。试验结果表明，光叶珙桐幼苗叶片内叶绿素b含量远远小于叶绿素a含量，叶绿素总量发生改变主要取决于叶绿素a的改变。判断植物抗旱性的强弱，可以依据干旱条件下植物中叶绿素a含量的多少，叶片内叶绿素a含量越多，通过光合作用合成的有机物越多，对叶片细胞内的渗透调节能力更强，表现为抗旱能力可能较强。

（3）叶绿素a/b变化反映了植物对环境的适应性，光叶珙桐叶片叶绿素a/b较小，说明其比较喜阴。随着胁迫时间延长和胁迫强度增加，光叶珙桐幼苗叶片叶绿素a/b呈现降低的趋势，反映了光叶珙桐幼苗对光照强度的耐受力下降，从而间接证明了对干旱胁迫的耐受力下降。

（4）有学者认为植物叶片叶绿素含量主要受光照强度的影响，逆境胁迫不会导致植物光合色素含量明显变化。但该试验表明，光叶珙桐幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量在不同胁迫强度和不同胁迫时间条件下出现波动，总体表现为先升后降，表明在胁迫初期和较低胁迫强度下，植物通过叶绿素含量的增加合成更多的有机物质以应对干旱胁迫，但胁迫时间延长和胁迫强度增加，植物叶片内部生理紊乱，分解加快，导致叶绿素含量又逐渐下降。

（5）光叶珙桐幼苗叶片的叶绿素总量在处理24 h不同干旱程度中都有增长，这可能是由于干旱胁迫导致光叶珙桐幼苗叶片水分减少，从而出现叶绿素“浓缩”现象[8]。

参考文献

[1]

张明生，谈锋.水分胁迫下甘薯叶绿素a/b比值的变化及其与抗旱性的关系[J].种子，2001（4）：23-25.

[2] 傅立国，金鉴明.中国植物红皮书———稀有濒危植物：第一册[M].北京：科学出版社，1992：474-475.

[3] 贺金生，林洁，陈维烈.我国珍稀特有植物珙桐的现状及其保护[J].生物多样性，1995，3（4）： 213-221.

[4] 刘海洋.珍稀濒危植物珙桐群落特点及种群动态研究[D].长沙：中南林业科技大学，2011：1-2.

[5] 吴庆贵，杨敬天，邹利娟，等.珙桐幼苗生理生态特性对土壤干旱胁迫的响应[J].江苏农业科学，2014，42（2）：119-122.

[6] 代勋，王磊.珙桐生理学研究进展[J].昭通师范高等专科学校学报，2012，34（5）：14-17.

[7] 武卫华，刘忠荣，黄先敏，等.叶绿体色素的提取方法改进及其应用[J].北方园艺，2010（24）：67-69.

[8] 潘昕，邱权，李吉跃，等.干旱胁迫对两种速生树种叶绿素含量的影响[J].桉树科技，2013，30（3）：17-22.