留叶数对蓝莓扦插生根及叶绿素荧光参数的影响

赖瑞云,林建忠,张雪芹,林丽霞,钟赞华,谢志南

(福建省亚热带植物研究所/福建省亚热带植物生理生化重点公共实验室,福建厦门,361006)

蓝莓(VacciniumcorymbosumL.)是杜鹃花科(Ericaceae)越桔属(Vaccinium)浆果类果树,其果实含有丰富的花青素、黄酮类物质、果胶、维生素、微量元素等营养成分,具有防止脑神经衰老、强心明目及抗癌等功能[1]。近年来随着人们对蓝莓营养保健价值的深入认识,蓝莓越来越受到青睐。随着蓝莓产业的发展,蓝莓苗木需求剧增。扦插繁殖是蓝莓繁殖的重要方法。影响植物扦插繁殖生根的因素很多。叶片的主要功能是进行光合作用,可为插穗生根提供糖、蛋白质等物质,从而可促进插穗生根成活[2]。插穗不同留叶量对扦插成活及植株生长有较大影响[3-4]。叶绿素荧光技术是以叶绿素荧光为探针快速、灵敏检测植物对光能的吸收、传递、耗散、分配等光合作用状态,无损伤研究植物光合生理特性,评价植株光合能力的一种技术[5]。在蓝莓扦插繁殖方面,已有的研究主要集中在生长调节剂与基质条件[6-8]或温度、光照强度、湿度等外部环境条件[9-11]对生根的影响,而插穗留叶数对扦插生根和新植株光合能力的影响未见报道。为了探讨蓝莓插穗不同留叶数对扦插生根和新植株光合能力的影响,进而为蓝莓扦插繁殖时插穗留叶数的制定提供依据,在智能化温室内以“维尔”蓝莓留1～6片叶的半木质化插穗进行扦插后,对不同留叶量处理的扦插成活率、根系生长情况、保留叶片光合能力(叶绿素荧光参数)、新梢生长情况进行了比较。

1 材料与方法

1.1 试验材料试验于2021年9月在福建省亚热带植物研究所智能化快繁温室进行。苗床温度为25～30 ℃,基质为珍珠岩+泥炭土(1∶1,体积比)、含水量75%～85%,空气相对湿度为80.0%～85.0%,光照强度为5 000 lx。供试插穗来自福建省亚热带植物研究所蓝莓地的4年生“维尔”蓝莓植株,选择生长健壮、无病虫害、芽饱满的当年生半木质化枝梢制备插穗,插穗长度约13～16 cm,8～10节左右,下端斜剪上端平剪,按试验方案对叶片进行处理,叶片留在上部。

1.2 试验设计插穗留叶数设6种处理:处理1为留1片叶;处理2为留2片叶;处理3为留3片叶;处理4为留4片叶;处理5为留5片叶;处理6为留6片叶(见图1)。各处理每次重复扦插40枝插穗,3次重复。各处理插穗扦插前均用IBA 200 mg·L-1溶液浸穗30 min,扦插后管理条件一致,扦插苗床的环境条件由智能化系统调控管理。

图1 “维尔”蓝莓插穗不同留叶数处理

扦插后100 d观测统计插穗成活率、生根数、根长、生根量、根粗、新梢数、新梢长、新梢量和新梢粗。同时,各处理选择长势良好且仍保留扦插时叶片的植株3株,测定扦插时保留叶片的叶绿素SPAD值含量和荧光参数。采用日本生产SPAD502叶绿素仪测定各处理顶部第一片叶片的SPAD值,每个处理3次重复,每片叶片测3次,取平均值。采用德国WALZ公司生产的MINI-PAM型便携式脉冲调制式叶绿素荧光分析仪测定叶绿素荧光参数。于晴天时,每处理均选取顶部第一片叶片,于9:00、11:00、13:00、15:00、17:00实时测定PSII有效光化学量子产量(YIELD)、光合电子传递速率(ETR)、光化学荧光淬灭系数(qP)、非光化学荧光淬灭系数(qN),每处理3次重复,每片的叶数值均记录3次。于19:30时运用叶绿素荧光诱导曲线测定程序Light-curve测定叶片光响应曲线,即选用Light-curve测定程序,按SET键激活,先打开一个饱和脉冲测量Fo、Fm和Fv/Fm,延迟一段时间后,打开已设定强度的光化光诱导产生荧光,间隔一定时间连续打开饱和脉冲进行淬灭分析。总测定时间设定3 min,每隔22.5 s测定一次,一个程序共测定完成9个点。

1.3 统计分析采用SPSS 20.0 统计分析软件进行Duncan方差分析。

2 结果与分析

2.1 插穗留叶数对扦插成活率和根系生长的影响试验结果看出,插穗留叶数对扦插成活率有显著影响,随插穗留叶数的增加,扦插成活率先升高后下降,以处理3的成活率最高,达82.50%。随插穗留叶数的增加,根粗也是先增加后下降,处理4的根粗(0.403 3 cm)与处理3(0.379 0 cm)无显著差异,但显著大于其他处理。整体上,生根量、生根数和根长均随插穗留叶数的增加而增加,以处理6的效果最佳,处理1的效果最差。综合成活率和生根情况,处理3(留3片叶)是最适宜的扦插处理(见表1)。

表1 “维尔”蓝莓不同留叶数半木质化插穗的扦插成活率和生根情况

2.2 插穗留叶数对扦插苗保留叶片SPAD值和新梢生长的影响试验结果看出,随插穗留叶数的增加,扦插苗保留叶片SPAD值、新梢量、新梢数、新梢长和新梢粗均先上升后下降,以处理3的各项指标最高。可见,蓝莓插穗留3片叶扦插,扦插成活后新梢生长效果最好(见表2)。

表2 “维尔”蓝莓不同留叶数半木质化插穗扦插苗新梢生长情况和保留叶片SPAD值

2.3 插穗留叶数对扦插苗保留叶片实时叶绿素荧光参数日变化的影响实时YIELD和ETR的日变化:从图2可以看出,蓝莓叶片YIELD日变化总体呈先下降后上升的变化趋势,上午9:00时起YIELD慢慢降低,13:00时降至最低,17:00时达到最高。在各个测定时间点,均以处理3的YIELD最高。

注:同一测定时间点不同小写字母表示不同处理差异显著(p<0.05),图2至图4同。图2 “维尔”蓝莓不同留叶数半木质化插穗扦插苗保留叶片实时光化学量子产量日变化

由图3可以看出,各处理ETR日变化均呈先上升后下降的变化趋势,于13:00时达到峰值。在9:00、13:00和15:00时三个测定时间点,处理3的ETR最高,与其他处理差异显著;在11:00时,处理4和处理3的ETR无显著差异,两者显著高于其他处理。总体上,处理3的ETR处于最高水平。

图3 “维尔”蓝莓不同留叶数半木质化插穗扦插苗保留叶片实时光合电子传递速率日变化

实时qP和qN的日变化:从图4可以看出,各处理的叶片qP日变化趋势均为先下降再上升,13:00时降至最低。在每个测定时间点,处理3的qP在各处理中均处于最高水平。

图4 “维尔”蓝莓不同留叶数半木质化插穗扦插苗保留叶片实时光化学荧光淬灭系数日变化

由图5可以看出,各处理的叶片qN日变化趋势均为先上升后下降,在13:00时最高。与qP相反,处理3的qN在多数时间点(除17:00外)处于最低水平。

图5 “维尔”蓝莓不同留叶数半木质化插穗扦插苗保留叶片实时非光化学荧光淬灭系数日变化

保留叶片光响应曲线:从图6可以看出,在光照强度增至400 μmol·m-2·s-1之前,各处理的叶片光响应曲线变化趋势基本一致,均随光照强度的增强而逐渐上升。光照强度为0～100 μmol·m-2·s-1时,各处理的ETR比较接近;当光照强度达到和超过200 μmol·m-2·s-1时,处理3的ETR明显高于其他处理。处理1的ETR,在光照强度为400 μmol·m-2·s-1时升至最高,此后随着光照强度增强而略有下降。处理2的ETR,在光照强度为800～1 000 μmol·m-2·s-1时处于峰值。处理3的ETR,在光照强度为400～1 000 μmol·m-2·s-1时呈缓慢上升,在光照强度为1 000～1 500 μmol·m-2·s-1时处于峰值(17.1 μmol·m-2·s-1)。处理4、处理5和处理6的ETR,在光照强度达2 200 μmol·m-2·s-1前总体均呈上升趋势;处理4和处理5ETR在光照强度1 000～2 200 μmol·m-2·s-1之间时上升幅度减小,慢慢趋于平稳。在光照强度达1 000 μmol·m-2·s-1以前,随着光照强度的增强,处理3的叶片ETR上升速度明显快于其他处理。

图6 “维尔”蓝莓不同留叶数半木质化插穗扦插苗保留叶片光响应曲线

3 讨论

在蓝莓扦插繁殖时,插穗带叶与否明显地影响插穗成活率及根系生长[4]。本研究表明,蓝莓插穗的生根量、生根数和根长均随留叶数增多而增加,可见留叶数多可以促进插穗根系生长。这与油茶插穗留叶量多扦插苗根系生长越旺盛的情况[12]一致。本试验发现,蓝莓插穗留1片叶和留2片叶时扦插成活率及根系生长情况较差;插穗留叶数较大(留4～6片叶)时扦插成活率及扦插苗保留叶片SPAD值比留3片叶的低,有可能较多的留叶数时,叶片相互遮挡,反而影响了光合作用。蓝莓插穗留3片叶时,扦插成活后,新梢量和新梢数最多,新梢长最长,新梢粗最大,即新梢生长效果最好。可见,插穗留叶数并非越大越好。留叶数过少时起不到相应的促进作用,过多时,蒸腾作用强,增加了水分散失[13],也有可能留叶太多呼吸作用增强,营养消耗大,导致插穗体内水分及营养失衡,反而不利于插穗成活、根系生长和新梢生长。

叶绿素荧光参数能较好地反映叶片的光合能力,即反映植物对光能的吸收、传递、耗散、分配等光合系统“内在性”特点[14-16]。本研究结果表明,蓝莓叶片YIELD和qP日变化均呈先下降再升高的变化,ETR和qN日变化则相反,随着光强及温度的升高,叶片开始将吸收的光能较多地分配到热耗散,13:00时光强达到峰值且产生了光抑制。与其他留叶数相比,蓝莓插穗留3片叶的YIELD、ETR、qP值全天保持较高水平,而qN值相反,说明留3片叶有较高的光能转化效率,适应强光和抵御光抑制破坏的能力较优,叶片光合能力比更强,能积累更多的同化产物,从而可促进插穗生根成活及扦插苗生长发育。

从叶片光响应曲线来看,随着光强的增加,蓝莓插穗留叶数为3的ETR稳定高于其他留叶数处理,当光照强度高于1 500 μmol·m-2·s-1时ETR开始略微下降,可见其光饱和度为1 500 μmol·m-2·s-1,说明其叶片对强光的适应性较好。有研究表明,在同等光强条件下,植物的ETR越高表明植株叶片可以形成的ATP和NADPH等活跃化学能越多,从而能为暗反应进行光合碳同化提供充足能力,可加快有机物的积累和碳同化运转效率[17]。由此认为,蓝莓插穗留叶数3片时,可以改善叶片的光合性能,较好地促进叶片电子传递能力的提高,有助于为光合碳同化提供更多的能量(ATP)和还原力(NADPH),形成更多的光合成产物[18],提高碳水化合物的积累,从而促进蓝莓插穗的成活和生长。