海水脅迫對金銀花熒光特性的影響

董祥開 蔡 悅 張 雷 王敏杰 楊 丹 魏 景 陳曉茹

（連云港師范高等?？茖W校海洋港口學院，江蘇連云港 222006）

1 引言

土地鹽漬化嚴重影響植物生長發(fā)育，限制了農(nóng)林業(yè)的發(fā)展［1］。連云港有1000多km2的沿海鹽堿地，可通過生態(tài)學措施選育耐鹽植物進行種植，逐年改善鹽堿地狀況，從而產(chǎn)生一定經(jīng)濟效益。

光合作用是綠色植物和某些細菌利用葉綠素通過吸收光能產(chǎn)生有機物的過程。葉綠素熒光與植物光合作用關(guān)系密切，葉綠素的熒光現(xiàn)象指植物吸收光能后，葉綠素分子的分子能級變成激發(fā)態(tài)而后變回基態(tài)時釋放的光［2］。當前海內(nèi)外熱衷于葉綠素熒光特性的研究，并已應用于植株培植及逆境中生理狀況的研究［3］。通過研究熒光動力學還可以反映植株在逆境脅迫下光合作用受影響的某些部分［4］。

金銀花為忍冬科植物忍冬的干燥花蕾或帶初開的花［5］，常被用作中藥，具有解熱、抗炎、抗病毒等藥理作用，常用于治療感染病。金銀花在我國分布廣泛，耐鹽耐堿，適應性強，經(jīng)濟效益好。本試驗研究受到不同鹽度海水脅迫處理后金銀花的熒光動力學參數(shù)變化，旨在為金銀花在鹽堿地區(qū)的栽種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料 于試驗地江蘇省云臺山猴嘴風景園林管理處選取5株生長大小基本一致的金銀花植株。試驗液即海水，取自連云港東海，設置5個鹽度梯度：0%、0.15%、0.3%、0.45%、0.6%，分別用T0（對照組）、T1、T2、T3、T4表示。按上述5個梯度分別對5株已標記的金銀花的根部進行海水澆灌，3L/次。

1.2 葉綠素熒光動力學參數(shù)測定方法 2016年9月22日至2016年10月9日，每隔1d，每次于晴天9：00—11：00試驗，試驗前先對葉片進行20min左右的暗處理，后用Yax?in-1161型便攜式熒光測定儀（北京雅欣理儀科技有限公司）測定葉綠素熒光動力學參數(shù)。每種處理重復5個葉片，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理 采用Excel 2007，SPSS 22.0軟件進行數(shù)據(jù)分析處理及圖表繪制，SPSS 22.0軟件的配對樣本t檢驗進行數(shù)據(jù)差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 海水脅迫對金銀花初始熒光的影響 由圖1可知，T1與T2組的初始熒光變化不明顯，與對照差異并不顯著（P＞0.05）。T1組的初始熒光值稍低于對照，第12d降至最低。T3與T4組的初始熒光均極顯著（p＜0.01）高于對照，分別升高了6.27%和11.88%（表1），并隨著脅迫鹽度和時間的增加呈上升趨勢，T4組的初始熒光高于T3組。

圖1 海水脅迫對初始熒光的影響

表1 不同鹽度海水對金銀花初始熒光的影響

2.2 海水脅迫對金銀花最大熒光的影響 由圖2可知，T1組的變化曲線與對照幾乎重合，T2組的最大熒光略低于對照，T3與T4組相對對照下降明顯，并且鹽度越大下降趨勢越明顯。此外，T3組從脅迫的第8d到周期結(jié)束，降低的趨勢逐漸平緩，T4組從第10d下降趨于平緩。除T2組，其它各組與對照相比差異均顯著（p＜0.05），T3、T4組差異更顯著（p＜0.01）（表2）。

圖2 海水脅迫對最大熒光的影響

表2 不同鹽度海水處理對金銀花最大熒光的影響

2.3 海水脅迫對金銀花最大光化學效率的影響 由圖3可知，T2組和對照之間的差異不明顯（P＞0.05），T1與對照相比差異顯著（p＜0.05），T3、T4組和對照之間差異極其顯著（p＜0.01）（表3），T3、T4組隨脅迫加深呈下降趨勢，分別下降2.69%與6.20%，但是幅度不大，且在脅迫后期趨于穩(wěn)定。

圖3 海水脅迫對最大光化學效率的影響

表3 不同鹽度海水對金銀花最大光化學效率的影響

2.4 海水脅迫對金銀花光化學猝滅系數(shù)的影響 由圖4和表4可知，T1組的光化學猝滅系數(shù)比對照高，差異極顯著（p＜0.01）；T2組與對照無顯著差異（P＞0.05）；T3與T4組的光化學猝滅系數(shù)均極顯著下降（p＜O.O1），且隨脅迫加深下降越明顯，分別下降了1.56%、3.88%。

圖4 海水脅迫對光化學猝滅系數(shù)的影響

表4 不同鹽度海水處理對金銀花光化學猝滅系數(shù)的影響

2.5 海水脅迫對金銀花非光化學猝滅系數(shù)的影響 由圖5和表5可知，T1組的非光化學猝滅系數(shù)略低于對照，而T2組稍高于對照，兩者差異并不明顯（P＞0.05）。隨著海水鹽度的增加，T3與T4組均極顯著高于對照（p＜0.01），且分別升高了3.82%和5.04%。

圖5 海水脅迫對非光化學猝滅系數(shù)的影響

表5 不同鹽度海水對金銀花非光化學猝滅系數(shù)qN的影響

3 討論

葉綠素熒光動力學參數(shù)是描述植物光合生長狀況及作用機理的變量或常數(shù)值，葉綠素吸收的光能主要以光合作用，葉綠素熒光，熱耗散形式消耗［6］。初始熒光升高和最大光化學效率降低也被用作發(fā)生光抑制現(xiàn)象的判斷依據(jù)［7］。海水脅迫尤其脅迫加重使金銀花的光合作用受到干擾，導致光能過剩發(fā)生光抑制現(xiàn)象。植物發(fā)生光抑制由2個方面引起，一是熱耗散，即PSII可逆失活；二是PSII不可逆損壞導致Q1蛋白降解速度大于合成速度。脅迫較弱時，初始熒光減少，最大熒光增大，光抑制由于PSII天線色素熱耗散增加所致。脅迫較強時，初始熒光增大，最大熒光減少，PSII受到一定程度的可逆破壞。T1脅迫下，初始熒光與非光化學猝滅系數(shù)下降，最大熒光、最大光化學效率、光化學猝滅系數(shù)升高，說明植株沒有光抑制現(xiàn)象或較弱，金銀花可以更好的利用光能，證實金銀花有一定的耐鹽性。PSII天線色素吸取的光能與光化學電子傳遞的比例被定義為光化學猝滅系數(shù)（qP），表明PSII反應中心的開放水平。而T1處理的光化學猝滅系數(shù)比對照高，說明T1處理的金銀花天線色素吸收的光能可以更多的被用于電子傳遞［8］。T2脅迫下，各熒光參數(shù)與對照差異不顯著，說明此時光抑制是植株正常情況下產(chǎn)生。T3與T4脅迫下，初始熒光與非光化學猝滅系數(shù)增高且隨脅迫加重而增加，最大熒光、最大光化學效率、光化學猝滅系數(shù)減小，且隨海水脅迫的加劇增加。qN是非光化學淬滅系數(shù)，指PSⅡ所吸收的光能過多而不能再用于光合電子傳遞，通過提高熱耗散來消耗過剩的光能［9］。非光化學猝滅系數(shù)升高表明以熱耗散的形式散失的光能增多，說明植物在進行調(diào)節(jié)達到自我保護［10］。植物的最大光化學效率（Fv/Fm）作為判定植物受到脅迫與否的指標，在T3、T4脅迫下該指標均呈下降趨勢，說明植物受到了脅迫，而且最大熒光的減小也進一步佐證。但下降的幅度并不大且后期慢慢趨于穩(wěn)定，說明脅迫導致的光抑制程度并不嚴重，反應了金銀花確實有較強的耐鹽性。海水鹽度為0.45%和0.6%時，對金銀花的生長略有抑制，但在試驗結(jié)束時這2組金銀花仍然存活，葉片也沒有萎蔫現(xiàn)象。

綜上，本試驗初步揭示了金銀花在逆境下的自我保護機制，證實了金銀花具有較強的耐鹽性，海水鹽度為0.15%左右更有利于生長。