不同光照對桃葉杜鵑幼苗生長的影響

諶端玉，鐘登慧，歐 靜，劉仁陽，王麗娟，張仁嬡

（貴州大學(xué)林學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

桃葉杜鵑（Rhododendron annae）是杜鵑花科杜鵑花屬常綠杜鵑，分布于我國貴州與云南，具有較高的觀賞價值。在貴州主要分布于貴陽市鹿沖關(guān)和畢節(jié)市百里杜鵑風(fēng)景區(qū)[1]。光照是植物生長所必須的條件之一，對植物的生長發(fā)育、生理生化和形態(tài)結(jié)構(gòu)等方面都有著至關(guān)重要的作用。在自然環(huán)境中，光條件是隨時間和空間的變化而變化的，而這將對植物產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響[2]。目前關(guān)于光照對植物生長影響的研究很多，但是對于杜鵑的研究卻很少，王松[3]等研究光照對高山杜鵑光合生理特性的影響，研究表明與全光照條件相比，遮陰處理可有效提高光飽和點(diǎn)，降低光補(bǔ)償點(diǎn)和呼吸速率，從而具有較高的凈光合速率；曹玉峰[4]等研究了不同光照條件對興安杜鵑和迎紅杜鵑光合生理的影響，結(jié)果表明在半光條件下興安杜鵑和迎紅杜鵑的生長狀態(tài)最佳；黃承玲[5]等研究了迷人杜鵑在不同光照下的生長情況，研究表明在全光照條件下，迷人杜鵑種子基本不萌發(fā)，而在光暗交替情況下，更能促進(jìn)種子萌發(fā)。本研究通過對不同光照條件下桃葉杜鵑生理生化指標(biāo)和光合指標(biāo)的研究，尋找桃葉杜鵑的適宜光照條件，為其引種和繁殖提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究材料

試驗(yàn)在貴州大學(xué)林學(xué)院的苗圃進(jìn)行，選取原生長于溫室中的2年生長勢較一致的同一批幼苗進(jìn)行移栽，用3種不同的光照：1層黑色遮陽網(wǎng)遮蔭（50%透光率，處理1）、2層黑色遮陽網(wǎng)遮蔭（25%透光率，處理2）和自然光（100%透光率，對照）培養(yǎng)90 d。每個處理100盆，每盆1株，分別于3個晴天10:00測定各處理的相對透光率。移栽小苗后適時澆水，保持土壤濕潤，觀察幼苗的生長情況。幼苗移栽15 d后每種光照處理選取3株長勢基本一致的幼苗測量幼苗的初始苗高和初始地徑，之后每隔30 d測量一次，共測量3次。光照處理幼苗90 d后，隨機(jī)抽取部分幼苗進(jìn)行生物量和生理生化指標(biāo)的測量。

1.2 生理生化指標(biāo)及測定方法

葉綠素含量的測定采用丙酮法；可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法；可溶性蛋白質(zhì)含量測定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法；丙二醛（MDA）含量測定參考郝建軍等人方法[6]；超氧化物岐化酶（SOD）活性測定采用NBT還原法；過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法；過氧化氫酶（CAT）活性測定采用碘量滴定法；游離脯氨酸含量測定采用酸性茚三酮法。

1.3 光合指標(biāo)及測定方法

采用Li-6400便攜式光合儀活體測定桃葉杜鵑葉片光合生理指標(biāo)。測定時，選擇植株上生長健康完整的葉片且保持葉片自然著生角度和方向不變，每個處理測定3片幼葉，4次重復(fù)。測定指標(biāo)：葉片的光合速率（Pn，μmolCO2·m－2·s－1）、蒸騰速率（Tr，mmol H2O·m－2·s－1）、氣孔導(dǎo)度（Gs，cm/s）及胞間CO2濃度（Ci，μmol/mol）。

1.4 數(shù)據(jù)分析處理

采用Excel 2003統(tǒng)計(jì)各指標(biāo)的值，計(jì)算其平均值與標(biāo)準(zhǔn)差，再用SPSS18.0軟件進(jìn)行方差分析及LSD檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同透光率對桃葉杜鵑幼苗苗高和地徑的影響

幼苗移栽15 d后選取不同透光率下長勢較一致的幼苗，進(jìn)行標(biāo)記，并測量幼苗的初始苗高、初始地徑。之后每隔30 d測量1次，共測量3次，結(jié)果如表1。3種透光率處理下，初始苗高的差異不顯著（p ＞ 0.05）。第30天、第60天時，處理1、處理2的苗高都顯著高于自然光照（對照）處理（p ＜ 0.05），處理1、處理2的苗高間差異不顯著（p ＞ 0.05），但二者顯著大于對照處理（p ＜ 0.05）。在第9天時，三者之間呈現(xiàn)顯著性差異（p ＜ 0.05）。

表1 不同透光率下杜鵑幼苗的苗高Table1 Seedling height under different light intensities

通過測量和分析得知（表2），3種透光率處理下，初始地徑的差異不顯著（p ＞ 0.05）。在第30天和第60天3種處理下的地徑，其大小都為：100% ＜25% ＜ 50%。50%光照下的地徑顯著大于25%和100%光照處理（p ＜ 0.05）。第90天時，三者之間呈現(xiàn)極顯著性差異（p ＜ 0.01）。

表2 不同透光率對桃葉杜鵑幼苗地徑的影響Table2 Effect of different light intensities on ground diameter of Rh.annae

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用25%、50%及100%光照培養(yǎng)桃葉杜鵑幼苗時，其苗高和地徑的大小都為：100%＜25%＜50%。

2.2 不同光照對桃葉杜鵑幼苗生長的影響

從表3可以看出，杜鵑幼苗的地上株高先隨透光率的增大而增長，而在全光照時有所下降，三者之間差異極顯著（p ＜ 0.01）。幼苗的地下根長在全光照和25%光照下生長比50%光照下稍長，三者之間差異不顯著（p ＞ 0.05）。而桃葉杜鵑的葉片數(shù)在50%光照條件下平均為13.00±2.65片，稍高于其他兩種光照。平均株重在50%光照時最大，為0.52±0.01g，在全光照時最低，三者之間差異顯著（p ＜ 0.05）。

表3 不同透光率下桃葉杜鵑幼苗生長情況統(tǒng)計(jì)Table3 Growth traits of Rh.annae seedlings under different light intensities

2.3 不同光照對桃葉杜鵑幼苗生理生化指標(biāo)的影響

從圖1可以看出，隨著透光率的降低，葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量均呈先上升后下降的趨勢。葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量都是50%光照時最高，在全光照時最低，在三種光照處理下都呈現(xiàn)極顯著性差異（p ＜ 0.01）。葉綠素含量越高表明幼苗對光的利用率越強(qiáng)，光合作用越強(qiáng)，對植物的生長越有利。

在逆境時植物體內(nèi)可溶性糖的含量會發(fā)生一定的積累，這很可能是植物對逆境的一種應(yīng)急反應(yīng)。從圖2中可知，可溶性糖含量在50%光照時最低，其次為25%光照，在全光照時含量最高，三種處理的可溶性糖含量差異達(dá)到極顯著性（p ＜ 0.01）。

圖1 不同光照下桃葉杜鵑幼苗的葉綠素含量變化Figure1 Chlorophyll content of Rh.annae seedlings under different light intensities

圖2 不同光照下桃葉杜鵑幼苗可溶性糖含量的變化Figure2 Soluble sugar content of Rh.annae seedlings under different light intensities

從表4可以看出，桃葉杜鵑幼苗在50%光照時可溶性蛋白的含量最低，為2.30±0.10 mg/g FW，其次為25%光照處理，其含量為2.48±0.12 mg/gFW。在全光照處理時，可溶性蛋白的含量最高，為2.62±0.04 mg/gFW。在50%光照時，可溶性蛋白的含量顯著低于其他兩種光照處理（p ＜ 0.05），25%光照和全光照處理的可溶性蛋白的含量差異不顯著（p ＞ 0.05）。

在逆境脅迫下，植物體內(nèi)活性氧增加，對細(xì)胞產(chǎn)生氧化傷害。SOD催化O2－發(fā)生歧化反應(yīng)生成O2和H2O2，從而減輕逆境下O2－對細(xì)胞的傷害。其活性越大，則反映植物對逆境的適應(yīng)能力越強(qiáng)。從表4可知，桃葉杜鵑的SOD活性先隨著透光率的降低先降低后升高。在三種光照處理下，SOD的活性在全光照時最大、50%光照時最小，三者之間達(dá)到了極顯著性差異（p ＜ 0.01）。說明桃葉杜鵑在50%光照時受脅迫較小，在全光時受脅迫較大。POD的活性一般在老化組織中較高，在幼嫩組織中活性較弱。從表4還可知，POD的活性隨著透光率的降低先降低后升高，三者之間的活性差異達(dá)到極顯著性（p ＜ 0.01）。這就說明，在全光處理時植物生長不良，組織老化較嚴(yán)重。CAT活力隨著透光率的降低先降后升，在50%光照時最小，為1.27±0.13mg·g－1FW·min－1，在全光處理時最大，為1.72±0.13mg·g－1FW·min－1。三種光照處理下的CAT活力差異不顯著（p ＞ 0.05）。

表4 不同透光率條件下桃葉杜鵑的生理生化指標(biāo)Table4 Physiological and biochemical index of Rh.annae seedlings under different light intensities

丙二醛是植物在逆境條件下發(fā)生膜脂過氧化作用的產(chǎn)物，會對細(xì)胞膜產(chǎn)生嚴(yán)重的毒害作用，其含量越高反映植物的細(xì)胞膜受到的毒害作用越大。從表4中得知，在100%、50%及25%透光率處理下，桃葉杜鵑幼苗的丙二醛含量隨透光率的降低先減少后增加，在50%透光率時桃葉杜鵑幼苗的丙二醛含量最低，在100%時最高，三者之間差異達(dá)到極顯著水平（p ＜ 0.01）。

在逆境脅迫下，植物體內(nèi)的游離脯氨酸含量比正常情況下增多。從表4可以得出，桃葉杜鵑幼苗在100%、50%及 25%透光率處理下，其體內(nèi)的游離脯氨酸含量隨透光率的降低先減少后增加。三種光照處理下，游離脯氨酸的含量以全光照處理下最高，50%光照處理下的含量最低。50%光照下的游離脯氨酸含量稍低于 25%，二者之間差異不顯著（p ＞ 0.05），但二者極顯著低于100%光照處理（p ＜ 0.01）。

2.4 透光率對桃葉杜鵑幼苗光合作用的影響

經(jīng)過方差分析表明：50%光照條件下桃葉杜鵑的光合速率極顯著高于全光照和 25%光照條件下的光合速率（p ＜ 0.01），以CO2計(jì)為 57.60±0.08μmol·m－2·s－1，50%光照條件比全光條件高 29.58%，比 25%光照條件高166.67%。

表5 不同光照條件對桃葉杜鵑光合生理的影響Table5 Photosynthesis of Rh.annae seedlings under different light conditions

從表5中可以看出，在全光照、50%光照及25%光照三種處理下，Tr的差異呈現(xiàn)極顯著性（p ＜ 0.01）。其中，50%光照條件下最大，為3.30±0.03 mmolH2O·m－2·s－1；其次為全光照處理，25%光照條件下的蒸騰速率最小。由此看出，蒸騰速率大小變化與光合速率大小變化一致。

經(jīng)過方差分析發(fā)現(xiàn)，在全光照、50%光照及25%光照三種處理下，Ci呈現(xiàn)極顯著性差異（p ＜ 0.01）。全光照條件下，胞間CO2的濃度最大，為 518.25±10.12 μmolCO2/mol，25%光照下最小，為 340.25±6.08 μmolCO2/mol。三者之間差異極顯著（p ＜ 0.01）。由此可知，植物胞間CO2濃度與環(huán)境中CO2濃度有關(guān)。

在三種光照條件下，桃葉杜鵑幼苗的氣孔導(dǎo)度呈現(xiàn)極顯著性差異（p ＜ 0.01），以H2O計(jì)平均為 0.07±0.00 mol·m－2·s－1。50%光照條件下的氣孔導(dǎo)度極顯著高于全光照和25%光照下的氣孔導(dǎo)度，比全光照高14.29%，比25%光照高33.33%。

3 小結(jié)與討論

光是光合作用的能量來源，但是過高的光強(qiáng)會使植物發(fā)生光抑制和光損傷，卡爾文循環(huán)的電子傳遞被阻斷或延遲[7]。本研究采用了 25%、50%、100%三種光照條件培養(yǎng)桃葉杜鵑幼苗，結(jié)果表明：幼苗的苗高和地徑大小為：100% ＜ 25% ＜ 50%，這說明從外觀上講，在50%的光照處理下，桃葉杜鵑生長最好，全日照不利于桃葉杜鵑的生長，即表明要采用遮陰處理，但在20%光照處理下生長勢比50%光照處理下差，說明遮陰過度反而會阻礙桃葉杜鵑的生長。

葉綠素a、葉綠素b以及總?cè)~綠素的含量均以50%的光照條件下為最高。葉綠素含量越高表示幼苗對光的利用率越高，光合作用越強(qiáng)，植物生長則越好。結(jié)果表明，在50%的光照處理下，最適合桃葉杜鵑生長。

可溶性糖含量、可溶性蛋白以及SOD、POD、CAT活性都表現(xiàn)為在50%光照條件下最小，全光照條件下最大，且差異顯著。在50%光照處理下，杜鵑的光合速率、蒸騰速率都明顯高于其他兩種光照處理，說明在50%光照條件下，桃葉杜鵑對光的利用最強(qiáng)，這直接影響了桃葉杜鵑后期的生長。

綜上所述，桃葉杜鵑適宜在 50%光照處理下生長。這與前人的研究結(jié)果相似：樊叢令[8]等對露珠杜鵑進(jìn)行研究，結(jié)果表明露珠杜鵑在光照條件下的發(fā)芽率比全日黑暗處理下的發(fā)芽率要高；張敬麗[9]等對 4種常綠杜鵑亞屬植物的研究表明，4種杜鵑亞屬植物在半光照（50%）條件下的發(fā)芽率均為最高，且大花杜鵑的發(fā)芽率最高；許桂芳等[10]的研究結(jié)果也證明了50%透光率的環(huán)境是錦繡杜鵑較適宜生長的光環(huán)境，此時的杜鵑植株葉片葉綠素含量較高，光合能力較強(qiáng)，植株生長較良好。

杜鵑屬于厭光型植物。研究表明，強(qiáng)光照會使成活幼樹的葉片變薄，葉綠素含量下降，植物出現(xiàn)枯焦現(xiàn)象，直至死亡[11]。本研究結(jié)果也表明全日照對杜鵑幼苗的生長不利，并初步得出桃葉杜鵑小苗培育所需的光照條件，掌握了桃葉杜鵑生長的較適宜的光照條件，提高其生長量，為以后的栽培工作提供一定的依據(jù)，但只針對2a生幼苗，且透光率梯度較大，不同年齡階段的桃葉杜鵑是否可以適應(yīng)更寬的光照強(qiáng)度，需要更進(jìn)一步的研究。

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