怀玉山三叶青一年生和四年生地栽扦插苗的光合特性和荧光参数比较

程绘颖，蔡红，陈荣华，尹明华，3，4，5

（1.上饶师范学院生命科学学院，江西 上饶 334001；2.上饶市红日农业开发有限公司，江西 上饶 334700；3.上饶市药食同源植物资源保护与利用重点实验室，江西 上饶 334001；4.上饶市三叶青保育与利用技术创新中心，江西 上饶 334001；5.上饶农业技术创新研究院，江西 上饶 334001）

三叶青（Tetrastigma hemsleyanumDiels et Gilg）为葡萄科崖爬藤属植物，是中国特有的珍稀药用植物［1］。三叶青别名石猴子、石抱子、石老鼠、三叶对、老鼠鸟、三叶扁、金丝吊葫芦、丝线吊金钟、金线吊葫芦、金线吊马铃薯等［2］。三叶青是阴生植物，喜斑驳光照，大多生长于海拔300～1 000 m的山谷、灌丛、林间、石壁阴湿处等清凉的环境中，年均温度为16～22℃［3］。三叶青的主要繁殖方式为扦插繁殖［4］。

目前关于三叶青的研究主要集中于三叶青林下栽培技术［5］、三叶青扦插育苗技术［6］和三叶青立体盆景观赏栽培研究［7］等。怀玉山三叶青是中国特有濒危珍贵中药材，全草均可入药，是国家地理标志农产品［8］。研究表明，怀玉山三叶青有抗肿瘤、抗病毒、抗炎、镇痛与解热、保肝、解除急性毒性等作用，临床应用可清热解毒、消炎止疼、抗癌及抗艾滋病毒、治疗血液病及心脑血管疾病、肝炎、病毒性脑膜炎、感染性疾病、小儿外感高热及低热咳嗽等［9］。近年来，由于怀玉山三叶青临床疗效显著，开发过度，种质资源濒临灭绝。因此，怀玉山三叶青的大棚地栽扦插繁殖势在必行。本研究以怀玉山三叶青栽培种怀玉2号为研究对象，比较其一年生和四年生地栽扦插苗的光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）、气孔限制值（Ls）、叶片水分利用效率（WUE）、瞬时羧化速率（CUE）和叶绿素含量（SPAD）等光合特性指标及初始荧光量子产量（Fo）、最大荧光量子产量（Fm）、稳态荧光量子产量（Fs）、光下最小荧光量子产量（Fo′）、光下最大荧光量子产量（Fm′）、PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm）、PSⅡ有效光化学量子产量（Fv′/Fm′）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）、光化学荧光淬灭系数（qP）、非光化学淬灭系数（NPQ）等荧光指标，并分析其叶绿素相对含量和叶形指数差异，旨为提高怀玉山三叶青一年生和四年生地栽扦插苗的产量提供光合作用方面的依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地为江西省上饶市广信区五府山镇怀玉山三叶青怀玉2号大棚栽培地，地处江西省上饶县南部，年平均气温为14～18℃，年平均降雨量约为1 880 mm，相对湿度为84%，一年无霜期为235 d。属于亚热带季风气候，气候温暖，雨量充沛，光照充足，是适合怀玉山三叶青栽培种怀玉2号生长的理想环境。

1.2 材料

以怀玉山三叶青栽培种怀玉2号一年生和四年生地栽扦插苗为试验材料。

1.3 方法

1.3.1 光合特性和叶绿素荧光参数的测定在2019年10月下旬，选择晴天的9：00—17：00，运用LI-6400XT型便携式光合作用测量系统（美国LICOR公司）对怀玉山三叶青栽培种怀玉2号一年生和四年生地栽扦插苗进行光合特性和叶绿素荧光参数的测量。并计算Ls、WUE、CUE。

1.3.2 叶绿素含量和叶长、叶宽的测定选取怀玉山三叶青栽培种怀玉2号生长健硕、无病虫害、长势一致的一年生和四年生地栽扦插苗各10株，每株选取发育一致、生长健康的新鲜叶片，用便携式叶绿素仪测定所选叶片的叶绿素含量。在怀玉山三叶青栽培种怀玉2号一年生地栽扦插苗的10株和四年生地栽扦插苗的10株中各选择5株，选择每株上的一片叶子进行叶长和叶宽的测量。并按照叶长/叶宽的方法计算叶形指数。

1.4 数据统计方法

采集数据并整理，运用Excel 2010软件将整理好的数据制作成表格，将已整理好的数据导入SPSS 25.0软件，运用单因素方差分析法（ANOVA）和最小显著差法（LSD）完成数据分析，导出表格进行方差分析和多重比较（α=0.05）。

2 结果与分析

2.1 怀玉山三叶青一年生和四年生地栽扦插苗的光合特性比较

由表1可知，一年生地栽扦插苗的光合速率是四年生地栽扦插苗的1.35倍；四年生地栽扦插苗的气孔导度是一年生地栽扦插苗的2倍；四年生地栽扦插苗的胞间CO2浓度是一年生地栽扦插苗的1.12倍；四年生地栽扦插苗的蒸腾速率是一年生地栽扦插苗的1.5倍；一年生地栽扦插苗的气孔限制值是四年生地栽扦插苗的2.2倍；一年生地栽扦插苗的水分利用效率是四年生地栽扦插苗的2.21倍；一年生地栽扦插苗的瞬时羧化速率是四年生地栽扦插苗的1.09倍。经SPSS软件分析，一年生地栽扦插苗的气孔导度、胞间二氧化碳浓度显著低于四年生地栽扦插苗，而一年生地栽扦插苗的气孔限制值、光合速率和水分利用效率显著高于四年生地栽扦插苗，两者之间的蒸腾速率和瞬时羧化速率无显著性差异。

表1 怀玉山三叶青一年生地栽扦插苗和四年生地栽扦插苗光合特性的比较

2.2 怀玉山三叶青一年生和四年生地栽扦插苗的荧光参数比较

由表2可知，一年生地栽扦插苗暗适应处理后的初始荧光量子产量占四年生地栽扦插苗暗适应处理后的99.80%；一年生地栽扦插苗的最大荧光量子产量占四年生地栽扦插苗的91.96%；一年生地栽扦插苗的光下最小荧光量子产量占四年生地栽扦插苗的93.35%；一年生地栽扦插苗的光下最大荧光量子产量占四年生地栽扦插苗的94.51%；一年生地栽扦插苗的稳态荧光量子产量占四年生地栽扦插苗的88.27%；一年生地栽扦插苗的PSⅡ最大光化学量子产量占四年生地栽扦插苗的98.75%；一年生地栽扦插苗和四年生地栽扦插苗的PSⅡ有效光化学量子产量均为0.56；一年生地栽扦插苗的PSⅡ实际光化学效率是四年生地栽扦插苗的1.08倍；一年生地栽扦插苗的光化学荧光淬灭系数是四年生地栽扦插苗的1.07倍；一年生地栽扦插苗的非光化学淬灭系数是四年生地栽扦插苗的1.01倍。经SPSS软件分析，一年生地栽扦插苗和四年生地栽扦插苗的叶绿素荧光参数各项指数之间均无显著性差异。

表2 怀玉山三叶青一年生地栽扦插苗和四年生地栽扦插苗叶绿素荧光参数的比较

2.3 怀玉山三叶青一年生与四年生地栽扦插苗叶绿素含量和叶形指数的比较

由表3可知，一年生地栽扦插苗的叶绿素含量是四年生地栽扦插苗的1.19倍。一年生地栽扦插苗的平均叶长为7.52 cm，平均叶宽为2.50 cm；四年生地栽扦插苗的平均叶长为7.34 cm，平均叶宽为2.92 cm。可以看出，一年生地栽扦插苗的平均叶长比四年生地栽扦插苗平均长2.45%，而其平均叶宽比四年生地栽扦插苗平均短14.38%；四年生地栽扦插苗的平均叶形指数为2.54，一年生地栽扦插苗的平均叶形指数为3.00，一年生地栽扦插苗的平均叶形指数比四年生地栽扦插苗高18.11%。经SPSS软件分析，一年生地栽扦插苗的叶绿素含量显著高于四年生地栽扦插苗，但两者的叶长、叶宽和叶形指数均无显著性差异。

表3 怀玉山三叶青一年生地栽扦插苗和四年生地栽扦插苗叶绿素含量、叶长、叶宽和叶形指数的比较

3 小结与讨论

本试验采用单因素方差分析法，对怀玉山三叶青一年生和四年生地栽扦插苗的光合特性、叶绿素荧光特性、叶绿素含量、叶长、叶宽和叶形指数进行对比。光合特性研究发现，一年生地栽扦插苗的气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率显著低于四年生地栽扦插苗，而一年生地栽扦插苗的气孔限制值、光合速率、叶片水分利用效率、瞬时羧化速率显著高于四年生地栽扦插苗。叶绿素含量影响植物叶片的光合作用速率。光合作用是植物有机物质合成、能量贮存与转化的基础，净光合速率是影响光合生产力的重要因素，其大小反映了植物同化物生产能力的强弱［10］。气孔导度表示气孔的张开程度，对净光合速率有间接影响，对植物蒸腾速率有直接影响［11］。蒸腾作用对植物的影响存在有利和不利2个方面，在水分供应正常的情况下，植物的蒸腾作用越强，对植物的生长越有利［12］。从这方面来看，四年生地栽扦插苗长势优于一年生地栽扦插苗。一年生地栽扦插苗虽然气孔导度低，但叶片水分利用效率、瞬时羧化速率显著高于四年生地栽扦插苗，这是怀玉山三叶青对环境做出的自我保护机制。对一年生和四年生地栽扦插苗的叶绿素荧光参数进行比较发现，光下最小荧光量子产量和光下最大荧光量子产量、叶片进行暗适应处理30 min后测定的初始荧光量子产量、最大荧光量子产量、稳态荧光量子产量、PSⅡ最大光化学量子产量相对一年生地栽扦插苗来说，四年生地栽扦插苗有所提升但提升不大，而暗处理30 min后四年生地栽扦插苗PSⅡ有效光化学量子产量、PSⅡ实际光化学效率、光化学荧光淬灭系数和非光化学淬灭系数等荧光指标比一年生地栽扦插苗降低了一些。PSⅡ最大光化学量子产量可以反映叶片的最大光合潜力，常被作为判断是否发生光抑制的标准；PSⅡ实际光化学效率反映叶片的实际光合性能；光化学荧光淬灭系数反映了光合色素捕获的光能用于光化学电子传递的份额；而非光化学淬灭系数反映光能以热的形式耗散掉的部分［12］。由此可以得出，一年生地栽扦插苗相对于四年生地栽扦插苗来说生长更好。从叶绿素含量来看，一年生地栽扦插苗的叶绿素含量远高于四年生地栽扦插苗，而叶绿素含量越高，光合作用越强，植物更容易吸收光能，更容易进行光合作用，增加有机物的积累。所以一年生地栽扦插苗的净光合速率也远高于四年生地栽扦插苗。叶长和叶宽以及叶形指数是反映植物形态特征和生产性能的一个重要指标［12］。一年生与四年生地栽扦插苗的叶长、叶宽以及叶形指数无显著性差异，表明生长年份对怀玉山三叶青地栽扦插苗叶形指数影响较小。综上所述，通过各种数据的对比分析，在相同光照大棚种植环境下，怀玉山三叶青一年生地栽扦插苗光合作用强于四年生地栽扦插苗。究其原因是一年生地栽扦插苗处于营养生长时期，叶绿素含量高，光合效率提高；而四年生地栽扦插苗处于块根膨大期，叶绿素含量偏低，光合效率下降。