盐胁迫下‘贝尔奇卡金’哈克勒雷冬青与冬青的光合特性比较

李琪园 王晓斌 沈登锋 章建红 王世伟

摘 要：以2年生的‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青（Ilex×altaclerensis ′ Belgica Aurea′ ）扦插苗和2年生冬青（Ilex chinensis）实生苗为试验材料，在温室大棚内定期浇灌浓度为0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%NaCl溶液进行盐胁迫，以浇清水为对照。通过测量植物的光合特性参数以及叶绿素荧光参数的变化，研究比较不同盐胁迫处理对二者的影响。结果显示：Nacl溶液处理后两种冬青属植物的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）均出现了下降;相同浓度盐胁迫处理下冬青的下降幅度更大;盐胁迫后‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青最大光化学效率（Fv/Fm）、光化学猝灭系数（qP）和非光化学猝灭系数（NPQ）的变化较冬青稳定，变化幅度小于冬青，表明在本试验中，‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青比冬青具有更高的耐盐特性，‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青对盐胁迫的最大盐耐受浓度为0.6%，冬青的盐胁迫耐受浓度为0.3%。

关键词：盐胁迫;哈克勒雷冬青;冬青;光合特性;叶绿素荧光

中图分类号：S793.9

文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2021）02-0036-07

国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2021.02.006

Abstract：Two-year-old Ilex×altaclerensis ‘Belgica Aurea cuttingsand Ilex chinensis seedlings were used as experimental materials，whichwerestressed bytheconcentrations of 0.3%，0.4%，0.5%，0.6% and 0.7% NaCl solutionin the greenhouse.The control was water.The effects of different salt stress treatments on the two plants were studied and comparedby measuring the changes of photosynthetic parameters and chlorophyll fluorescence parameters of plants.The results showed that thenet photosynthetic rate，stomatal conductance，intercellular CO2 concentration and transpirationrate of the two species decreased after being treated.The indexes of Ilex chinensis declined moregreatlythanIlex×altaclerensis′ Belgica Aurea′ under the same concentration of salt stress.The change ofthemaximum photochemical efficiency，photochemical quenching coefficient and non photochemical quenching coefficient of Ilex chinensis‘Belgica Aureawere smaller than those ofIlex×altaclerensis，In words，the salt tolerance of Ilex×altaclerensis′ Belgica Aurea′ was better than that of Ilex chinensis.The maximum salt tolerance concentration of Ilex×altaclerensis′ Belgica Aurea′ and Ilexchinensis was 0.6% and 0.3%，respectively.

Keywords：salt stress; Ilex×altaclerensis ‘Belgica Aurea;Ilex chinensis;photosynthetic characteristics;chlorophyll fluorescence

冬青屬（Ilex）植物多为常绿树种，冠形良好，叶片革质，有光泽，具有较高的观赏价值，尤其在冬季，其艳丽的果实挂满枝头别具一格，冬青作为园林栽培树种在世界范围内有广泛应用，构骨叶冬青（I.aquifolium）、北美冬青（Ilex verticillata）、哈克勒雷冬青（I.×altaclerensis）系列品种在欧美地区园林应用广泛[1-2]。为丰富冬青属植物在浙江地区的园林应用，通过引进国外种质，研究其生物学与生态学特性，筛选出适宜于在浙江滨海地区推广的种质，以期丰富园林植物的多样性，实现滨海盐碱地区的绿化美化。

土壤盐含量过高会对植物的生长和光合系统造成影响。对植物生长而言，抑制组织、器官的生长和分化，叶面蜡质化等[3]。对植物光合系统，在高盐环境下，植物的光合作用将受到抑制，研究表明，盐胁迫下叶片净光合速率减弱，蒸腾作用和气孔导度均有下降[4]。近年来叶绿素荧光技术已成为探测和分析植物光合作用、光化学性能的有效手段，叶绿素荧光动力学参数可以作为评价植物抗逆性的有效指标[5]。在对叶绿素荧光动力学参数作为植物抗盐性评价指标的研究中发现，Fv/Fm等参数与木本植物抗盐性关系一致，可以作为木本植物之间抗盐性评价的可靠指标[6]。本试验采用光合特性等生理指标测定的研究手段，通过浇盐的方式开展‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青（I.×altaclerensis′ Belgica Aurea′ ）与冬青（I.chinensis）的光合测定分析比较等方法，了解两种冬青属植物对盐环境的耐受程度，探究‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青的耐盐性，以期确定其在滨海绿化中的适用性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以宁波市农业科学研究院自主繁育的2a生的‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青扦插苗和2a生冬青实生苗为试验材料。试验地点为宁波市农业科学研究院高新农业技术实验园区温室大棚（E 121°41′，N29°48′）内。

1.2 试验设计及处理

试验设计清水对照（CK）和5个浓度梯度的T1～T5（0.3%、0.4%、05%、0.6%、0.7%浓度的NaCl盐溶液）。2020年5月19日，选取冬青和‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青各54株生长健康，长势一致的容器苗（容器体积为6800 mL），容器基质为泥炭：珍珠岩（体积比）=6∶4（持水孔隙度为40%），3株为1重复每处理3重复，在试验大棚每3 d浇清水一次，预培养2周后开始试验。试验期间每隔3 d各处理浇清水或对应浓度的NaCl溶液，浇水量为3000 mL/盆，确保盐水充分淋透。每隔7 d测定叶片气体交换参数和叶绿素荧光参数，不同处理每重复随机选择成熟叶片1张进行参数测定。

1.3 测定方法

1.3.1 有效辐射的设定

通过测量‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青和冬青的光响应曲线，确定有效辐射值分别为1400 μmol/m2·s和1500 μmol/m2·s。

1.3.2 叶片气体交换参数的测定

利用LI-6400便携式光合作用测定系统测定（美国LI-COR）。预试验时测量光响应曲线设定有效辐射光强。在当日8∶00—10∶00，试验选取充分伸展的成熟叶片在固定有效辐射光强下，对净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间 CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）等光合作用指标进行测定，每7 d 测定一次。

1.3.3 叶绿素荧光参数的测定

使用Mini-PAM 2500 便携式调置叶绿素荧光仪（德国Walz）对充分伸展的成熟叶片进行叶绿素荧光动力学参数的测定，每7 d测定一次。

测定前，先使叶片在叶夹内暗适应20 min，测其Fo（初始荧光）Fm（最大荧光）、光化学猝灭系数（qP）、非光化学猝灭系数（NPQ）。基于上述测定数据，计算Fv/Fm（最大光化学效率）等荧光参数。

1.4 统计分析

采用 Excel 2019 软件完成试验原始数据处理和绘图，使用 SPSS 22.0对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对2种冬青的光合特性参数的影响

2.1.1 盐胁迫对‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青的光合特性参数的影响

如图1所示，盐胁迫对‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青的光合特性参数有显著的影响。胁迫9周后，与CK相比，T1～T5处理的Pn分别下降21.62%、32.73%、40.51%、41.80%和63.38%;Gs分别下降12.35%、15.91%、27.14%、34.83%和43.77%;Tr分别下降25.95%、29.17%、31.97%、29.53%、53.58%;Ci变化最小，经过0.3%和0.7%盐浓度胁迫处理的‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青Ci下降5.12%、6.16%，经过0.4%～0.6%盐浓度胁迫处理的Ci增大了1.59%、3.33%、1.08%。

T1～T5处理后的‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青Pn值变化的趋势相似，均呈现出下降的趋势，与其他植物在经历盐胁迫后的表现类似[7-8]。各浓度盐胁迫下‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青最小值出现在胁迫后第9周时，T1～T5较CK分别下降21.62%、32.73%、40.51%、41.80%和63.38%，表明植物在受到盐胁迫时，盐胁迫浓度越大，Pn值越低。

Gs在试验初期降低，在胁迫后第4周时有了增大，后逐渐平稳。经过盐处理后的Ci的值，变化趋势大致都是相似的，试验开始后降低，在胁迫后第2～8周之间有一个增大后降低的过程，第9周有所回升。

Tr表现出下降的趋势。同时，所有盐处理下哈克勒雷冬青的Tr呈现出了相同的变化趋势，并且和温度的变化曲线相似。通过相关性分析，温度与CK和盐浓度0.3%～0.6%处理的‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青的Tr呈极显著（P<0.01）与显著（P<0.05）相关，与0.7%盐处理的‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青Tr相关性不显著，说明‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青在盐胁迫下的Tr仍受到气温的一定影响。

胁迫9周时，不同处理的‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青光合作用参数表现有差异。在盐浓度为0.3%～0.6%的处理之间，随着盐浓度的增大，Pn下降幅度逐渐降低并趋于稳定，降幅分别是21.62%、14.18%、11.55%、2.17%，而盐浓度由0.6%增大到0.7%时，Pn下降幅度达到37.08%。蒸腾速率Tr由增大3.89%变化到降低36.96%。这种差别可能是由于盐浓度为0.6%的盐胁迫是‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青对盐胁迫的最大耐受浓度导致的。

2.1.2 盐胁迫对冬青的光合特性参数的影响

盐胁迫对冬青的光合特性参数有显著的影响。胁迫9周后，与CK相比处理T1～T5的 Pn分别下降65.87%、70.52%、71.71%、79.78%、84.76%;Gs分别下降73.89%、91.80%、89.45%、92.04%、97.29%;Tr分别下降70.48%、81.97%、83.64%、76.96%、85.47%;Ci分别下降 14.12%、10.73%、12.02%、21.70%、15.86%。

處理T1～T5随处理时间的增加Pn、Gs、Ci和Tr均表现出了降低的趋势。开始至胁迫3周，Pn和Gs持续下降，Ci也呈现出下降的趋势，表明短时间胁迫中，光合速率降低的主导因素是气孔因素。在胁迫第4周时，Gs和Ci都表现出了增大的趋势，同时，Pn保持着下降的趋势，这说明在长时间胁迫中，非气孔因素是导致光合速率降低的主要原因。胁迫影响下，冬青的Tr出现了显著下降，并保持稳定在一个较低的范围内，和温度变化有了较大差异，说明胁迫对冬青的Tr带来了持续较大影响。

由图1可知，在T1～T5处理条件下，处理3周后，均下降至较低的水平且与CK相差很大，表明冬青对盐胁迫敏感，低浓度的盐就会影响其光合作用，且随时间的延长未表现出恢复，说明冬青的盐耐受的极限为0.3%。

2.1.3 2种冬青在CK、0.3%和0.7%盐浓度胁迫的光合作用参数比较

光合指标是鉴定植物抗盐能力的有效生理指标，其中 Pn可直接反映光合作用能力，而盐胁迫会显著降低植物的净光合速率[9]。未处理时，‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青和冬青的Pn初始值接近，分别是7.62 μmol/m2·s和7.27 μmol/m2·s，在受到低浓度（0.3%）、高浓度（0.7%）盐胁迫后，两者的Pn均表现出了减小趋势，其中在各时间点冬青下降幅度均大于‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青。‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青试验初期Pn变化不大，后期的持续降低可能是因为长时间盐胁迫带来的离子毒害等因素[10]，导致植物活力下降，Pn降低幅度明显增加。

与‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青相比，冬青在低浓度盐胁迫下即受到较大影响;高浓度胁迫下，二者变化趋势相似。试验结束时，与CK相比，下降幅度分别为43.37%和84.76%。在高浓度盐胁迫下‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青的适应期较冬青短，胁迫第2周后‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青的Pn 值进入稳定状态，开始小幅度变化，冬青直到胁迫第4周后才进入小幅度变化的状态，从Pn的下降幅度来看，‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青对0.3%盐浓度的胁迫具有更强的适应性。

从受到低、高浓度的盐胁迫后的2种冬青的Pn值及其他叶片气体交换参数综合来看，‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青的下降幅度均小于冬青，表明‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青比冬青对盐胁迫具有更高的耐受性。处理植株的叶片表现也证明了这点，冬青在受到高浓度盐胁迫后的第3～4周之间，伴随着高温环境，开始出现了叶片萎蔫和焦枯的现象，并且随着试验的进行出现植株死亡的情况。这种情况在光合参数上表现为：冬青的Pn在胁迫第4周后进入小幅度变化的状态;Ci在第3次测量后就进入小幅度稳定变化的状态;Gs和Tr都在第3周时达到接近0 mmol/m2·s的数值（0.0047 mmol/m2·s和0.0898 mmol/m2·s），后呈小幅度变化。这种表现和其他植物因为胁迫致死的叶片气体交换参数表现相一致[11]，在受到胁迫后，各项指标下降到较低水平，同时在表型上出现叶片萎蔫和焦枯的现象，并逐渐死亡。‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青在受到胁迫期间各光合参数虽有降低，但是下降幅度低于冬青，且随后都能逐渐稳定，在表型上也没有表现出叶片焦枯或植株死亡，说明其在高浓度盐胁迫环境下相比冬青有较高的抗盐能力，有较好的适应能力。

综上，冬青对盐胁迫的敏感程度大于‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青;‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青较冬青具有更好的耐盐特性。

2.2 盐胁迫对2种冬青的最大光化学效率的影响

表示暗反应下PS II 最大光合效率，能反映PS II 反应中心最大光能转换效率，也是衡量植物胁迫程度的常用指标[12]。在图5、图6中，2种冬青在受到胁迫后表现出相似的趋势，‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青的逐渐增大后减小。试验结束时，经过所有盐浓度胁迫的‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青的值均在0.75～0.80之间，处于正常值的范围[13]，说明所设盐浓度胁迫对‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青的叶绿素荧光影响较小。冬青在受到盐胁迫后，表现出了和‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青类似的变化趋势，先增大后减小，并且在试验结束时，沿着盐胁迫浓度增大而降低。胁迫开始后，冬青的各处理下的最大值均小于‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青的最大值。试验结束时，冬青在盐浓度为0.3%～0.7%的胁迫下，分别降低了4.90%、5.28%、5.78%、8.08%、8.88%，大于‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青的降幅。

试验结束时，冬青叶绿素荧光参数均小于‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青。各处理条件下‘贝尔奇卡金和冬青的CK在随着试验的进行也出现了增大的情况，同一时期出现了高温天气，双重胁迫可能是导致CK出现变化的主要原因。

‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青和冬青均在开始胁迫后出现了相似的生理响应，但是随着试验的进行，2种冬青的变化出现了差异，这种差异体现出了‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青和冬青之间耐盐性的不同。‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青的暗反应下PSII最大光合效率在胁迫开始2周后进入逐渐稳定的状态，冬青的在胁迫开始2周后开始降低后逐渐稳定，并且小于‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青。说明冬青对盐胁迫反应敏感，冬青的光合机构比‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青更容易受影响。在非光化学猝灭系数NPQ上，冬青的NPQ在‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青的NPQ还在持续增大并稳定的同时开始逐渐减小。冬青的NPQ随后降低，可能是因为叶片焦枯、叶绿素含量下降致使光能转化率降低所致，同时PSII反应中心受损伤亦使光能利用率下降[14]。2种冬青的光化学猝灭系数qP随着试验的进行，都有增大到降低的过程，也有经过胁迫处理的qP大于CK到逐渐小于CK的阶段，冬青qP的下降幅度大于‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青，而且经过胁迫的冬青均小于CK的时期出现在‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青之前，说明盐胁迫对冬青的光化学猝灭过程造成了更大的抑制作用。‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青在受到0.3%～0.7%盐浓度的胁迫后，、qP和NPQ的变化较冬青稳定，变化幅度小于冬青，冬青在长时间胁迫后，出现叶片焦枯，植株死亡的情况，表明在持续的胁迫环境下，‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青表现出了更好的光合稳定性和光化学能力。

3 结论与讨论

‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青和冬青在遭受盐胁迫时，短时间内各光合参数和叶绿素荧光参数变化趋势大体相似，但是，冬青的变化幅度大于‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青，说明冬青较‘贝爾奇卡金哈克勒雷冬青对盐环境更敏感。根据光合特性参数分析，在本试验中，‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青对盐胁迫的最大耐受盐浓度可能为0.6%，冬青的可能为0.3%，‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青盐耐受浓度大于冬青，抗盐能力强于冬青。在长期胁迫后，冬青的光合参数和叶绿素荧光参数均低于‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青，同时在发生过高温天气后，‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青在表型上无明显变化，冬青叶片在盐浓度为0.3%及以上的盐胁迫下出现焦枯、植株逐渐死亡，且盐浓度越高反应越剧烈，说明‘贝尔奇卡金哈克勒雷冬青较冬青对盐胁迫有较强的适应性。

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