吴江黄叶香青菜结荚期不同部位叶绿素荧光特征比较

陶菊红，李亚娟，张 涛

（1．常熟市农业科学研究所，江苏 常熟 215500；2．常熟市种子管理站，江苏 常熟 215500；3．常熟理工学院 a．生物与食品工程学院；b．常熟理工-端木银熙水稻育种研究推广中心，江苏 常熟 215500）

香青菜（Brassica chinensisL.）属十字花科一年生或两年生草本植物，是我国江南地区传统的特色蔬菜品种，栽培历史已有数百年[1-2]．其中吴江黄叶香青菜口感好、糯性足、清香独特，是不结球白菜大家族中唯一具有香味的特色品种[1]，深受百姓喜爱，具有良好的开发前景[2-4]．吴江香青菜成为全国首批、苏州市第一个申报农产品地理标志的蔬菜品种，目前栽培面积有60多公顷[1]．

优良种质是香青菜产业发展的核心[3,5]．推动江南地区香青菜产业升级除了对食用叶片品质的提升外，还需要对其籽粒形成期生长特征进行研究，以确保种子的形成量．尽管目前香青菜市场需求旺盛，但是对应的种质开发尚未满足生产需求，农民自留种情况比较普遍．这导致香青菜品种性状参差不齐[3]．此外，对香青菜的前期研究多是针对菜叶的色泽、口感等品质相关方面[4,6]，对繁殖生长期的研究较少．而事实上只有形成高品质的种子，才能够保障下一生长季度的需求，种子能够萌发整齐，幼苗抗逆性强，具有生产优势．结荚期阶段是香青菜形成优质种子的关键期，尤其要保持活跃的光合活性．光合作用产生的养分从叶子运转到果实中，为生殖生长提供足够的能源．因此在蔬菜育种、栽培过程中，光合生理的研究一直是重点[7-8]．

当前对地方香青菜种质的收集、开发和利用已成为产业发展的重点．本研究以吴江黄叶香青菜为研究对象，通过对其结荚期叶绿素荧光参数的测定，从光能利用的角度分析该种质在结荚期的光合生理特征，为更好地获得高品质种子提供生理数据支持．

1 材料与方法

1.1 材料

本研究以吴江黄叶香青菜为研究对象，2020年10月28日播种于常熟市农业科学研究所温室大棚；6～7叶时移栽，株距×行距为35 cm×40 cm，移栽后及时浇好定根水，定期水肥管理；培养至结荚期后，对基部莲座叶片、上部披针叶片和顶端长角果荚的叶绿素荧光等参数进行测定．

1.2 叶绿素荧光参数的测定

最大量子效率测定：分别选取正常生长香青菜基部莲座叶片、上部披针叶片和顶端长角果荚，由湿润纱布包裹，暗适应30 min后进行测定．测定方法参照文献[9]．

实际量子效率测定：在试验大棚中，将PAM荧光仪探头直接放置于叶片或果荚表面，以测定时环境光照强度为活化光，方法参照文献[9]，样品设3个重复．

快速光曲线测定：在试验大棚中，依次为叶片提供0，10，20，50，100，300，500，1 000 μmol·m-2·s-1的活化光，测定对应活化光下叶片荧光值Ft，随后提供 0.8 s约 4 000 μmol·m-2·s-1的饱和脉冲光，测定对应光照强度下的最大荧光值Fm′．采用Eilers和Peeters报道的公式对快速光曲线进行拟合[10]，经计算得到最大相对电子传递速率（rETRmax），初始斜率（α），半饱和光强（Ik），样品设3个重复．

快速荧光参数OJIP测定：待测样品经暗适应30 min后进行测定，将PEA（Hansatech，英国）探头置于叶片表面，提供饱和脉冲光进行测定[8]．经软件计算获得单位反应中心吸收光能（ABS/RC）、单位反应中心捕获的用于还原 QA的能量（TRo/RC）、单位反应中心捕获的用于电子传递的能量（ETo/RC）、单位反应中心耗散的能量（DIo/RC）等叶绿素荧光参数，样品设3个重复．

1.3 数据统计分析

试验数据采用t-检验分析，显著水平设为P＜0.05．

2 结果

2.1 吴江黄叶香青菜不同部位实际量子效率日变化

吴江黄叶香青菜不同部位实际量子效率（ΔF/Fm′）测定结果显示：在 9：00—13：00，不同部位样品ΔF/Fm′均表现出下降的趋势．在17：00左右又有所上升（图1），表现出先下降后上升的趋势．由3个部位样品的比较可知：上午时间段，基部莲座叶片ΔF/Fm′要高于其他两个部位，且上部披针叶片和顶端长角果荚间ΔF/Fm′差异不明显．在下午时间段，3个部位的ΔF/Fm′未表现出明显差异，基本保持在0.45左右（图1）．

图1 吴江黄叶香青菜不同部位实际量子效率日变化

2.2 吴江黄叶香青菜不同部位快速光曲线及参数变化

吴江黄叶香青菜不同部位相对电子传递速率（rETR）随着光照强度的增加而逐步上升（图2），在光强达到900 μmol·m-2·s-1左右时达到最大值，表现出典型的植物快速光曲线特征．对曲线的解析可知：上部披针叶片最大相对电子传递速率（rETRmax）最高，约为106.71，而顶端长角果荚rETRmax最低，仅为90.34，显著低于上部披针叶片（P＜0.05）．上部披针叶片半饱和光强（Ik）也显著高于顶端长角果荚，基部莲座叶片略低于上部披针叶片，但未达到显著差异（P＞0.05）．光曲线初始效率（α）结果显示，上部披针叶片α值为0.26，略低于基部莲座叶片和顶端长角果荚，但差异不显著（P＞0.05）．如表1所示．

表1 吴江黄叶香青菜不同部位快速光曲线参数

图2 吴江黄叶香青菜不同部位快速光曲线变化

2.3 吴江黄叶香青菜不同部位最大量子效率和快速荧光OJIP参数变化

对最大量子效率（Fv/Fm）的测定显示，吴江黄叶香青菜3个部位样品Fv/Fm均维持在0.83左右（图3）．快速荧光OJIP参数测定结果显示不同部位样品间未表现出明显差异（图4），其中上部披针叶片单位反应中心吸收光能（ABS/RC）约为0.91，略低于基部莲座叶片和顶端长角果荚（P＞0.05）．单位反应中心捕获的用于电子传递的能量（ETo/RC）结果显示：上部披针叶片为0.67，略低于基部莲座叶片和顶端长角果荚（P＞0.05）；不同部位样品单位反应中心捕获的用于还原QA的能量（TRo/RC）均为0.75左右，单位反应中心耗散的能量（DIo/RC）均在0.18左右．

图3 吴江黄叶香青菜不同部位最大量子效率比较

图4 吴江黄叶香青菜不同部位快速荧光OJIP 参数比较

3 讨论

香青菜是不结球白菜家族中唯一表现出独特香味的品种[1]，是我国长江流域及以南地区栽培的重要绿叶蔬菜．在青菜的研究中，主要关注点是品质、育种、环境适应能力等方面[11-13]，但是对生育期的生物学特征研究较少．而在种质的开发利用中，如何获得具有生长活力和一定产量的优良种子也是关键内容．光合作用与种子的形成密切相关[14-16]．对香青菜而言，在抽薹后形态会发生明显变化，生长出披针状叶片，与营养生长阶段的莲座叶片差异明显，而且果荚在生长前期也处于绿色状态．这些部位均能够发生光合作用，与生长和种子成熟关系密切．研究显示苜蓿果荚存在光合活性，而且在籽粒的形成过程、对干旱环境的适应方面均表现出积极的作用[14]．我们的研究也表明：绿色的香青菜顶端长角果荚表现出活跃的光能利用效率，实际量子效率、反应中心对光能的吸收、进行光合电子传递的能力与叶片相当，对光能的利用也存在日变化特征．这进一步证实果荚在籽粒形成过程中发挥了重要的作用．

在香青菜的生长和发育过程中，不同部位叶片及对光能的利用能力表现出各自的特点．基部莲座叶片的实际量子效率相对更高，这可能与其所处生长位置有关．抽薹生长阶段基部莲座叶片环境中的光照强度因上部叶片和枝干的遮挡而下降，因此其通过提高对光能的利用效率而强化对光能的吸收和利用．同时环境中光照强度的下降也影响了其对高光强的适应能力，表现为莲座叶片半饱和光强低于上部的披针叶片．相对的，上部披针叶片生长环境中光线充足，尤其在中午高光强时间段，其对光能的利用效率会下降，但这种下降是其对环境光强适应能力的一种自我调节．从快速光曲线的测定结果看，上部披针叶片半饱和光强较其他部位更高．快速荧光OJIP能够反映出样品对光能的吸收和分配[8]，无论是基部莲座叶片、上部披针叶片还是果荚，在正常的生长环境中，单位反应中心吸收的光能效率超过0.90，而且用于还原QA和光合电子传递的效率也达到0.7以上．而对应的热耗散效率约为0.18，表明吴江黄叶香青菜基部莲座叶片、上部披针叶片以及顶端长角果荚均能够高效地吸收光能，并将能量有效地传递给下游电子受体，顺利完成光反应阶段．即在试验栽培条件下，吴江黄叶香青菜表现出活跃的光能利用能力，这有助于整株的生长以及籽粒的形成．

4 结语

本文对吴江黄叶香青菜结荚期不同部位叶绿素荧光参数进行测定．从光能利用的角度分析上部披针叶片、基部莲座叶片和顶端长角果荚的光合生理特征，为吴江黄叶香青菜种质的利用和进一步开发提供了生理数据的支持．