3种黄花柳不同叶位叶色·叶绿素含量及其快速荧光研究

崔华蕾 刘光明 刘彦泽 李探 杨丽晓 梁海永

摘要 ［目的］明确叶色参数、叶绿素含量和叶绿素荧光特性在不同叶位的分布规律，了解黄花柳生理信息和光合潜力。［方法］对3种黄花柳不同叶位（顶部、中部、基部）叶片的叶色参数、叶绿素含量和叶绿素荧光的变化规律进行比较分析。［结果］3种黄花柳叶色参数（L、a、b）中，金枝黄花柳顶部叶片的L值最高，叶片表现为光滑、光亮。普通黄花柳顶部叶位的a值为“+”值，叶片偏红。3种黄花柳各叶位叶片b值均为“+”值，叶色均偏黄。通过叶绿素含量分析，发现金枝黄花柳和红枝黄花柳的叶绿素总含量大小表现为中部叶>基部叶>顶部叶，而普通黄花柳的叶绿素总含量表现为基部叶>中部叶>顶部叶，金枝黄花柳和红枝黄花柳不同叶位间的叶绿素a/b无显著差异。在叶绿素荧光参数分析中，3种黄花柳Fv/Fm、Fv/Fo、ABS/RC、PI 的变化在顶部叶较低，中部和基部叶相对较高。［结论］金枝黄花柳和普通黄花柳与普通绿色植物相比叶色富有特点，观赏价值高；3种黄花柳顶部叶片受到的光抑制程度显著高于中部和基部，叶片活性降低。

关键词 黄花柳；叶位；叶色参数；叶绿素；叶绿素荧光

中图分类号 S792.12  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）14-0105-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.14.026

作者简介 崔华蕾（1990—），女，河北衡水人，工程师，硕士，从事林业科学研究。*通信作者，副教授，硕士生导师，从事林业生物技术育种研究。

黄花柳（Salix caprea）属杨柳科柳属，灌木，有时成乔木。叶卵状、倒卵状长圆形，花期4月下旬至5月上旬，果期5月下旬至6月初，蒴果长可达9 mm。生长于山坡或林中。中生植物，喜光，喜冷凉气候，耐寒，生长于海拔100～4 200 m的地区，常与山杨、桦树等混生［ 1］。因其生长迅速、繁殖简单、用途广泛，具有治水、固沙、改良盐碱地作用，是绿化沙漠、水淹地和盐碱地的重要树种。目前对黄花柳的研究相对较少，在形态特征分类方面，王东超等［ 2-4］对黄花柳的叶表皮形态特征进行了研究。在成分含量方面，刘倩芸等［ 5-7］研究测定了黄花柳中黄酮类和水杨苷等的含量。在实用价值方面，方贺等［ 8-9］对黄花柳的药用价值进行了研究。

笔者以普通黄花柳、金枝黄花柳、红枝黄花柳2年生的扦插苗为试验材料，利用色差仪对顶部、中部、基部3个叶位的叶色参数、叶绿素含量和快速荧光参数进行测定分析，根据CIE色度空间的Lab原理，精确测量黄花柳的叶片颜色，输出叶色参数叶片明亮强度（L）、叶片表面红绿程度（a）、叶片表面黄蓝程度（b）值，直接反映出其亮度及颜色［ 10-11］。叶绿素是植物叶片进行光合作用的物质基础，是研究黄花柳生理变化、生长特性的重要指标，叶绿素含量的测定利用分光光度计法，叶绿素含量的多少直接影响黄花柳的生理特性［ 12］。植物叶绿素荧光是用于光合生理状况检测和光合作用机理研究的新技术，是光合作用机理研究的一种“内在探针”，与气体交换指标相比，叶绿素荧光指标更具有反映“内在性”的特点［ 13］。通过分析3种黄花柳的叶色、叶绿素含量和快速荧光参数，为黄花柳光合生理研究提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验设在河北农业大学西校区苗圃地进行，试验材料为普通黄花柳、金枝黄花柳、红枝黄花柳2年生的扦插苗，普通黄花柳和红枝黄花柳叶色为绿色，幼叶带有红色。金枝黄花柳枝条金黄，迎光面为红色，叶色为黄绿色。选取苗圃内长势一致的健壮枝条，各株枝条分顶部、中部、基部3部分，顶部叶为枝条的顶端1～2个叶位，叶片较小，叶质柔嫩，中部叶为主干中部成熟健康叶片，基部叶为枝条基部的叶片。

1.2 试验方法

1.2.1 3种黄花柳不同叶位的叶色测定。

叶色的测定参考刘晶芳等［ 14］的测定方法，选择叶片完整整齐具有代表性的枝条，将叶片放置白色背景下，然后用柯尼卡CR-400全自动色差仪从顶部至基部依次测定。顶部为第1叶位，每次测定均选取叶基部位，每个叶位重复3次，分别记录L、a、b值。L值表示所测叶片的明亮程度，0表示黑色，100表示白色，L值越大，表明亮度越高，L值越小，表明叶片表面越暗；a值表示叶片表面的红绿程度，“-”表示偏绿，“+”表示偏红，a值越大，表明叶片呈现的红色越深，a值越小，表明叶片呈现的绿色越深；b值表示叶片颜色的黄蓝程度，“+”表示偏黄，“-”表示偏蓝，b值越大，表明叶片呈现的黄色越深，b值越小，表明叶片呈现的蓝色越深［ 15］。

1.2.2 3种黄花柳不同叶位的叶绿素含量测定。

叶绿素含量参照刘晓芳等［ 16］的乙醇提取法，利用分光光度计进行测定。分别摘取普通黄花柳、金枝黄花柳以及红枝黄花柳的顶部、中部、基部叶片，带回试验室，清水洗净，用吸水纸吸干。将叶片进行剪碎，称取0.2 g，然后置于离心管（10 mL）中，重复3次，在每个样本的离心管中加入95%乙醇10 mL，封管口后暗处理48 h至葉片完全褪色，然后用分光光度计分别测定各提取液在 663、645 nm 下的吸光值，通过计算得出叶绿素a和叶绿素b的含量。

1.2.3 3种黄花柳不同叶位的叶绿素荧光参数测定。

于10：00左右在苗圃地选取3种黄花柳不同叶位的健康叶片，使用快速荧光仪（Pocket PEA）分别测定枝条顶部、中部、基部叶片的叶绿素荧光参数初始荧光（Fo）和最大荧光（Fm），按照公式可变荧光Fv=Fm-Fo，通过计算得到如下指标：PSⅡ潜在光化学活性（Fv/Fo）、最大PSⅡ光能转换效率（Fv/Fm）、单位反应中心吸收的光量（ABS/RC）以及光合性能指数（PI）。测定前，将叶片暗处理20 min，每个叶位均重复3次。

1.3 数据分析方法

使用Microsoft Excel 及DPS v7.05分析软件对叶绿素荧光参数进行数据统计和方差分析，运用Duncans 新复极差法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 3种黄花柳不同叶位的叶色差异

从图1可见，3种黄花柳中金枝黄花柳顶部叶位的L值最高，达76.71，显著高于其他叶位，L值大致从顶部叶到基部叶呈下降趋势，反映金枝黄花柳顶部叶片比较光滑、光亮。红枝黄花柳和普通黄花柳的L值均低于金枝黄花柳，不同叶位间无显著差异。

通过图2比较测定的a值可以看出，所选3种黄花柳中除普通黄花柳第2、3叶位的a值为“+”值外，其余均为“-”值，这说明普通黄花柳顶部幼嫩的叶片偏红。其中，普通黄花柳第2叶位的值最大达到5.68，这个叶位的叶片在所选择的试验材料中表现最红。

普通黄花柳和金枝黄花柳整体表现为顶部叶较中部叶、基部叶偏红。通过图3比较测定b值可以看出，叶片所选3种黄花柳均为“+”值，说明所测黄花柳的叶色在黄蓝之间表现偏黄，而金枝黄花柳不同叶位的b值均高于普通黄花柳和红枝黄花柳，说明金枝黄花柳的叶色较黄。普通黄花柳的中部叶b值高于基部叶和顶部叶，表现为叶色更为偏黄。金枝黄花柳和红枝黄花柳不同叶位的b值变化无明显规律。

2.2 3种黄花柳不同叶位的叶绿素含量差异

由图4～7可知，不同叶位的叶绿素含量并不相同。金枝黄花柳和红枝黄花柳不同叶位的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量均随叶位的下降（由顶部至基部）呈现的趋势为先升高后降低，其最大值出现在枝条中部。叶绿素a含量表现为中部叶＞基部叶＞顶部叶，而普通黄花柳不同叶位的叶绿素含量则表现为基部叶＞中部叶＞顶部叶，最大值出现在枝条基部。

从图4可见，普通黄花柳基部和中部的含量显著高于顶部；金枝黄花柳中部的含量显著高于基部和顶部；红枝黄花柳中部的含量显著高于顶部和基部，基部和顶部间无明显差异。从图5可见，普通黄花柳叶绿素b含量基部显著高于中部和顶部，金枝黄花柳叶绿素b含量中部显著高于基部，基部显著高于顶部。红枝黄花柳不同叶位的叶绿素b含量差异不显著。从图6可见，普通黄花柳基部和中部叶绿素总含量显著高于顶部；金枝黄花柳中部显著高于基部，基部显著高于顶部；红枝黄花柳叶绿素总含量中部显著高于顶部。从图7可见，普通黄花柳各叶位间差异显著，金枝黄花柳和红枝黄花柳不同叶位间的叶绿素a/b的值无显著差异。

2.3 3种黄花柳不同叶位叶绿素荧光参数差异

Fv/Fm是PSⅡ（光系统Ⅱ）最大光化学量子产量，反映PSⅡ反应中心最大光能转换效率，Fv/Fm越高，说明最大PSⅡ光能转换效率越高；Fv/Fo通常用来度量PSⅡ潜在的光化学活性，与有活性的反应中心的数量成正比关系，Fv/Fo越高，说明PSⅡ活性越高［ 17-18］；ABS/RC表示单位反应中心所吸收的光量，ABS/RC越高，说明叶片吸收的光能越多；PI表示光合性能指数，是一个综合反映光合机构活性的参数，PI越高，说明叶片的活性越强［ 19］。

由表1可知，普通黄花柳叶片的荧光参数值均表现为中部叶＞基部叶＞顶部叶；金枝黄花柳和红枝黄花柳各荧光参数值则表现为基部叶＞中部叶＞顶部叶。普通黄花柳中部的Fv/Fm显著高于顶部和基部，中部和基部的Fv/Fo显著高于顶部，从参数ABS/RC和PI可以看出，基部与顶部、基部与中部没有显著差异，而中部显著高于顶部；金枝黄花柳Fv/Fm和ABS/RC值的中部和基部显著高于顶部，参数Fv/Fo和PI值的不同叶位间差异显著，均表现为基部显著高于中部，中部显著高于顶部；红枝黄花柳各参数值均表现为基部和中部显著高于顶部，中部和基部间无显著差异。

通过比较各荧光参数Fv/Fm、Fv/Fo、ABS/RC、PI，发现普通黄花柳各荧光参数在中部叶位时均表现最高，金枝黄花柳、红枝黄花柳的基部叶位均为最高，这意味着普通黄花柳中部和金枝黄花柳、红枝黄花柳基部叶位的光化学潜能更强，叶片活性和光能利用率更高；而3种黄花柳顶部叶片的各荧光参数值均为最低，则说明3种黄花柳顶部叶片的活性较低，光合性能低。

3 结论与讨论

该研究通过对3种黄花柳不同叶位的叶色参数进行分析，发现金枝黄花柳各叶位的叶色参数L值和b值均高于普通黄花柳和红枝黄花柳，且b值在基部呈現上升趋势，表现出金枝黄花柳叶片较黄、光亮，这与王晓叶等［ 20］研究的结果一致。普通黄花柳第2、3叶位的叶色参数a值为“+”，说明普通黄花柳顶部叶片为红色。金枝黄花柳和普通黄花柳与普通绿色植物相比叶色富有特点，观赏价值高，加之黄花柳具有易繁殖的特点，因此可广泛应用于进行园林绿化。

叶绿素含量与黄花柳的光合作用有密切关系，并且在不同叶位上有差别。顶部叶片一般为嫩叶，中部叶为成熟叶片，基部叶位一般为老叶，随着叶片的逐渐成熟，叶绿素含量随之逐渐增加，当叶片逐渐生长为老叶，叶绿素的含量就会相应变低，反映不同叶位叶片的叶绿体结构发育进程由简单到复杂［ 21］。该试验中，金枝黄花柳和红枝黄花柳中部、基部叶片的叶绿素含量比顶部高，但普通黄花柳的叶绿素含量在基部是达到最高，说明普通黄花柳基部叶片对光的吸收能力没有降低。考虑到可能是所选材料枝条较短，生长位置处于普通黄花柳的上部，枝条接受光照比较充足，并且处于幼苗期，导致基部叶片没有衰老。

金枝黄花柳的不同叶位间各叶绿素含量差异显著。3种黄花柳不同叶位的叶绿素a和叶绿素b含量的变化趋势大致相似，但叶绿素b含量稍低，在叶片颜色由绿到黄的变化过程中，叶绿素a含量、叶绿素b含量均呈显著减少［ 22］。叶绿素b是一种重要的天然色素，叶绿素a/b比值降低，表示叶绿素b的相对增长情况要高于叶绿素a，说明叶片的光吸收能力增强。对比金枝黄花柳各叶绿素含量可知，中部叶片的叶绿素总含量比顶部叶和基部叶分别高125.1%和44.9%。虽然基部叶位的叶片逐渐趋于衰老，但基部叶的叶绿素总含量比顶部叶高55.4%，其原因可能是顶部叶的叶绿体结构尚未发育完全［ 23］。黄花柳的叶片生长会出现转绿滞后性，叶绿素合成速度较慢，这导致与正常的植物绿色幼叶相比光合能力较低［ 24］。

通过分析叶绿素荧光参数Fv/Fm、Fv/Fo、ABS/RC、PI这4个指标的变化特征，普通黄花柳中部叶位荧光参数值高于顶部和基部，顶部叶位值最低；金枝黄花柳和红枝黄花柳的基部叶位的荧光参数值高于顶部和中部，顶部叶位值最低，有明显的差异。由此可以看出，普通黄花柳中部叶和金枝黄花柳、红枝黄花柳的基部叶表现出较好的光合性能，光化学潜能也更强，也说明光合器官能把捕获的光能充分地转化为生物化学能。3种黄花柳顶部叶位与基部、中部叶位的差异表明顶部叶片受到的光抑制程度显著高于中部和基部，叶片活性降低，这与胡海姿等［ 25］研究的结果一致。

通过以上3方面的测定分析可以快速、精确地了解到黄花柳不同叶位叶片的叶色特征、光合反应特征和效率，对研究3种黄花柳的生理信息和健康状态具有重要的指导意义。

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