弱光胁迫对南瓜幼苗光合特性的影响

阳习鹏 朱卓娉 姜艳芳 邓 欣 谢 波 党建成 刘泽发

（湖南人文科技学院，湖南娄底 417000）

南瓜为葫芦科南瓜属一年生草本植物，其主要栽培种为中国南瓜、印度南瓜和美洲南瓜，均起源于中美洲，南瓜果实含有丰富的营养物质[1-2]。南瓜具有优良的栽培特性，对环境条件适应性强，在世界范围内栽培广泛，具有重要的经济价值。据联合国粮农组织统计，2011年我国南瓜属蔬菜种植面积达到37.45万hm2，产量达690.5万t。南瓜果实具有较高的营养价值，富含糖分、碳水化合物、维生素和矿物质。南瓜有“多样性之最”的美称[3]，品种繁多，口感甜，深受人们喜爱[4-5]。

植物90%的干物质来自光合作用[6-7]，而光合作用是对低温弱光最敏感的生理过程之一[8]。印度南瓜和中国南瓜均为喜温性蔬菜，生长适宜温度为15～32℃[9]，目前我国南瓜北方冬春季栽培及长江流域春提早设施栽培时，常遭受低温弱光复合胁迫，严重影响其产量和经济效益[10]。长期或短期的低温弱光胁迫是冬季和早春南瓜生产中常见的问题，其对南瓜光合参数的影响较大[11]，因而选育耐低温弱光的南瓜品种十分迫切。为此，研究南瓜在弱光胁迫下的生长规律，选育弱光胁迫耐受性较强的品种，对于丰富南瓜品种结构、优化南瓜设施栽培技术具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选择3份南瓜品系和1个杂交组合作为试验材料，分别是10-32（耐弱光印度南瓜）、JB-1（耐弱光中国南瓜）、NY-1（不耐弱光）、NY-1×JB-1，由湖南人文科技学院园艺教研室瓜类课题组提供。

1.2 试验方法

采用穴盘育苗，栽培基质由营养土和草炭按1∶1的比例配制，播种后7d子叶展平移栽到规格为8cm×8 cm营养钵内。温度白天为26℃、晚上为17℃，待幼苗长到2叶1心（约15 d）后，挑选生长一致的幼苗，转移至不同光照强度下进行处理，各品种每个处理10株，设3次重复。设置不遮光（T0）、40%遮光（T40）及 80%遮光（T80）等 3 个处理，模拟弱光条件，每天于10：00和14：00分别测定光照强度，连续测定20 d，取平均值，获得各处理的光照强度数据。通过通风方式控制温度，白天温度控制在25～30℃之间，夜间温度控制在15～18℃之间。

1.3 调查内容与方法

采取固定植株跟踪法进行调查。每个处理随机选取3株生长一致、叶片颜色相当的幼苗进行标记。每个处理选取跟踪的3株幼苗用YAXIN-1105光合荧光仪测定南瓜幼苗第2片真叶的叶绿素荧光参数，取平均值。测定时用探头夹取叶片的正中心位置，读出数值。

1.4 数据处理

试验数据主要采用SPSS 7.0和Excel 2000软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 不同弱光处理对南瓜叶片胞间CO2浓度的影响

由图1可知，经处理后，随着弱光程度的增加，南瓜品种 10-32、NY-1×JB-1、NY-1 叶片胞间 CO2浓度呈显著上升趋势，品种JB-1呈稍上升趋势。由此说明，南瓜苗期弱光处理可以提升叶片胞间CO2浓度，对光胁迫下南瓜幼苗光合特性的影响有促进作用。

图1 不同弱光处理南瓜叶片胞间CO2浓度变化

2.2 不同弱光处理对南瓜叶片蒸腾速率的影响

由图2可知，经弱光处理，随着弱光程度的增加，南瓜品种NY-1、JB-1叶片的蒸腾速率呈先增后减趋势，在遮光40%时，蒸腾速率达到最高值；NY-1×JB-1随着弱光程度的增加，蒸腾速率下降；10-32的蒸腾速率随着弱光程度增加而增加。

图2 不同弱光处理南瓜叶片蒸腾速率的变化

2.3 不同弱光处理对南瓜叶片气孔导度的影响

由图3可知，经弱光处理后，南瓜品种10-32叶片的气孔导度随弱光程度的增加而上升，NY-1、JB-1、NY-1×JB-1等3个品种叶片的气孔导度在遮光40%时达最高值，再随着遮光程度增加时呈显著下降趋势。

图3 不同弱光处理南瓜叶片的气孔导度变化

2.4 不同弱光处理对南瓜叶片光合速率的影响

由图4可知，南瓜品种10-32在遮光80%时光合速率最大，达 135.80 μm·L/（m2·s）；在遮光 40%时光合速率最小，为 15.13μm·L/（m2·s）。 NY-1 随着遮光程度增加，叶片光合速率呈显著下降趋势；JB-1随着遮光程度的增加，光合速率显著上升；NY-1×JB-1在遮光40%时光合速率达到最大值，随后增加遮光程度光合速率则显著下降。

图4 不同弱光处理南瓜叶片的光合速率变化

2.5 不同弱光处理对南瓜幼苗叶片叶绿素初始荧光（Fo）的影响

由图5可知，随着弱光胁迫程度增加，10-32、NY-1、JB-1的Fo表现为显著降低的趋势，其中JB-1最为明显，由不遮光时的0.97%降至遮光80%时的0.13%；NY-1×JB-1的Fo呈现先升后降的趋势。

图5 不同弱光处理对南瓜幼苗叶片叶绿素初始荧光（Fo）的影响

2.6 不同弱光处理对南瓜幼苗叶片叶绿素最大荧光（Fm）的影响

由图 6 可知，10-32、NY-1×JB-1 随着遮光程度的增加，Fm表现为先升后降的趋势，在遮光40%时有最大值，遮光80%时Fm最低。NY-1、JB-1随着遮光程度的增加，Fm都表现为下降趋势。

图6 不同弱光处理对南瓜幼苗叶片叶绿素最大荧光（Fm）的影响

2.7 不同弱光处理对南瓜幼苗叶片PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm）的影响

Fv/Fm可以反映植物PSⅡ受光抑制的状况，当Fv/Fm下降时，反映出植株受到了抑制；Fv/Fm越大，表明PSⅡ的原初光能转换效率越高。植物能适应弱光环境一个明显的特征就是Fv/Fm随弱光程度的增加而上升。由图 7 可知，10-32、NY-1、JB-1、NY-1×JB-1等3个品种随着遮光强度的增加，Fv/Fm均表现上升趋势。

图7 不同弱光处理对南瓜幼苗叶片PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm）的影响

3 结论与讨论

3.1 弱光胁迫对南瓜幼苗叶片光合特性的影响

光是植物生长发育过程中必不可少的生态因子，光照强度是影响光合作用的主导因素，光合作用的强弱直接影响植物的生长发育以及生物量、有效物质的积累[12-13]。综合来看，在不遮光时，蒸腾速率、气孔导度、光合速率表现最佳，光合作用旺盛。而弱光条件下，植物会降低其光合作用效率，进而影响地上部向地下部物质和能量的转化和积累，导致产量降低和品质下降。

3.2 弱光胁迫对南瓜幼苗叶片荧光参数的影响

叶绿素荧光分析技术被称为快速、准确测定植物光合生理状况的理想探针，包含丰富的光合作用信息。Fo是暗适应后PSⅡ反应中心完全开放时的荧光产量，可以反映PSⅡ天线色素内的最初激子密度、天线色素之间以及天线色素到PSⅡ反应中心的激发能传递概率的结构状态[14-16]。本研究结果表明，随着弱光程度的加强，南瓜幼苗叶片Fo呈现降低趋势，NY-1×JB-1南瓜幼苗叶片Fo有降有升，这可能是南瓜幼苗在光照环境的改变下启动了抵御机制，但是随着光照程度的增加，这种机制逐渐被破坏。这种抵御机制的出现说明南瓜幼苗叶片有一定的适应暗环境的能力。

Fm是PSⅡ反应中心处于完全关闭时的荧光产量，反映PSⅡ反应中心的活性及电子传递情况，Fv/Fm反映PSⅡ反应中心光能转化效率[17-18]。随着光照胁迫程度的增加，NY-1、JB-1的Fm均呈降低趋势。说明南瓜幼苗叶片PSⅡ反应中心光能转化效率下降，表明光照胁迫抑制了光合作用原初反应过程。而Fv/Fm均呈现上升趋势，表明植物的生长发育没有因为遮光程度的增加而受到抑制。