3種黃花柳不同葉位葉色·葉綠素含量及其快速熒光研究

崔華蕾 劉光明 劉彥澤 李探 楊麗曉 梁海永

摘要 ［目的］明確葉色參數(shù)、葉綠素含量和葉綠素?zé)晒馓匦栽诓煌~位的分布規(guī)律，了解黃花柳生理信息和光合潛力。［方法］對3種黃花柳不同葉位（頂部、中部、基部）葉片的葉色參數(shù)、葉綠素含量和葉綠素?zé)晒獾淖兓?guī)律進行比較分析。［結(jié)果］3種黃花柳葉色參數(shù)（L、a、b）中，金枝黃花柳頂部葉片的L值最高，葉片表現(xiàn)為光滑、光亮。普通黃花柳頂部葉位的a值為“+”值，葉片偏紅。3種黃花柳各葉位葉片b值均為“+”值，葉色均偏黃。通過葉綠素含量分析，發(fā)現(xiàn)金枝黃花柳和紅枝黃花柳的葉綠素總含量大小表現(xiàn)為中部葉>基部葉>頂部葉，而普通黃花柳的葉綠素總含量表現(xiàn)為基部葉>中部葉>頂部葉，金枝黃花柳和紅枝黃花柳不同葉位間的葉綠素a/b無顯著差異。在葉綠素?zé)晒鈪?shù)分析中，3種黃花柳Fv/Fm、Fv/Fo、ABS/RC、PI 的變化在頂部葉較低，中部和基部葉相對較高。［結(jié)論］金枝黃花柳和普通黃花柳與普通綠色植物相比葉色富有特點，觀賞價值高；3種黃花柳頂部葉片受到的光抑制程度顯著高于中部和基部，葉片活性降低。

關(guān)鍵詞 黃花柳；葉位；葉色參數(shù)；葉綠素；葉綠素?zé)晒?/p>

中圖分類號 S792.12? 文獻標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2023）14-0105-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.14.026

作者簡介 崔華蕾（1990—），女，河北衡水人，工程師，碩士，從事林業(yè)科學(xué)研究。*通信作者，副教授，碩士生導(dǎo)師，從事林業(yè)生物技術(shù)育種研究。

黃花柳（Salix caprea）屬楊柳科柳屬，灌木，有時成喬木。葉卵狀、倒卵狀長圓形，花期4月下旬至5月上旬，果期5月下旬至6月初，蒴果長可達9 mm。生長于山坡或林中。中生植物，喜光，喜冷涼氣候，耐寒，生長于海拔100～4 200 m的地區(qū)，常與山楊、樺樹等混生［ 1］。因其生長迅速、繁殖簡單、用途廣泛，具有治水、固沙、改良鹽堿地作用，是綠化沙漠、水淹地和鹽堿地的重要樹種。目前對黃花柳的研究相對較少，在形態(tài)特征分類方面，王東超等［ 2-4］對黃花柳的葉表皮形態(tài)特征進行了研究。在成分含量方面，劉倩蕓等［ 5-7］研究測定了黃花柳中黃酮類和水楊苷等的含量。在實用價值方面，方賀等［ 8-9］對黃花柳的藥用價值進行了研究。

筆者以普通黃花柳、金枝黃花柳、紅枝黃花柳2年生的扦插苗為試驗材料，利用色差儀對頂部、中部、基部3個葉位的葉色參數(shù)、葉綠素含量和快速熒光參數(shù)進行測定分析，根據(jù)CIE色度空間的Lab原理，精確測量黃花柳的葉片顏色，輸出葉色參數(shù)葉片明亮強度（L）、葉片表面紅綠程度（a）、葉片表面黃藍程度（b）值，直接反映出其亮度及顏色［ 10-11］。葉綠素是植物葉片進行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，是研究黃花柳生理變化、生長特性的重要指標(biāo)，葉綠素含量的測定利用分光光度計法，葉綠素含量的多少直接影響黃花柳的生理特性［ 12］。植物葉綠素?zé)晒馐怯糜诠夂仙頎顩r檢測和光合作用機理研究的新技術(shù)，是光合作用機理研究的一種“內(nèi)在探針”，與氣體交換指標(biāo)相比，葉綠素?zé)晒庵笜?biāo)更具有反映“內(nèi)在性”的特點［ 13］。通過分析3種黃花柳的葉色、葉綠素含量和快速熒光參數(shù)，為黃花柳光合生理研究提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗設(shè)在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)西校區(qū)苗圃地進行，試驗材料為普通黃花柳、金枝黃花柳、紅枝黃花柳2年生的扦插苗，普通黃花柳和紅枝黃花柳葉色為綠色，幼葉帶有紅色。金枝黃花柳枝條金黃，迎光面為紅色，葉色為黃綠色。選取苗圃內(nèi)長勢一致的健壯枝條，各株枝條分頂部、中部、基部3部分，頂部葉為枝條的頂端1～2個葉位，葉片較小，葉質(zhì)柔嫩，中部葉為主干中部成熟健康葉片，基部葉為枝條基部的葉片。

1.2 試驗方法

1.2.1 3種黃花柳不同葉位的葉色測定。

葉色的測定參考劉晶芳等［ 14］的測定方法，選擇葉片完整整齊具有代表性的枝條，將葉片放置白色背景下，然后用柯尼卡CR-400全自動色差儀從頂部至基部依次測定。頂部為第1葉位，每次測定均選取葉基部位，每個葉位重復(fù)3次，分別記錄L、a、b值。L值表示所測葉片的明亮程度，0表示黑色，100表示白色，L值越大，表明亮度越高，L值越小，表明葉片表面越暗；a值表示葉片表面的紅綠程度，“-”表示偏綠，“+”表示偏紅，a值越大，表明葉片呈現(xiàn)的紅色越深，a值越小，表明葉片呈現(xiàn)的綠色越深；b值表示葉片顏色的黃藍程度，“+”表示偏黃，“-”表示偏藍，b值越大，表明葉片呈現(xiàn)的黃色越深，b值越小，表明葉片呈現(xiàn)的藍色越深［ 15］。

1.2.2 3種黃花柳不同葉位的葉綠素含量測定。

葉綠素含量參照劉曉芳等［ 16］的乙醇提取法，利用分光光度計進行測定。分別摘取普通黃花柳、金枝黃花柳以及紅枝黃花柳的頂部、中部、基部葉片，帶回試驗室，清水洗凈，用吸水紙吸干。將葉片進行剪碎，稱取0.2 g，然后置于離心管（10 mL）中，重復(fù)3次，在每個樣本的離心管中加入95%乙醇10 mL，封管口后暗處理48 h至葉片完全褪色，然后用分光光度計分別測定各提取液在 663、645 nm 下的吸光值，通過計算得出葉綠素a和葉綠素b的含量。

1.2.3 3種黃花柳不同葉位的葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定。

于10：00左右在苗圃地選取3種黃花柳不同葉位的健康葉片，使用快速熒光儀（Pocket PEA）分別測定枝條頂部、中部、基部葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)初始熒光（Fo）和最大熒光（Fm），按照公式可變熒光Fv=Fm-Fo，通過計算得到如下指標(biāo)：PSⅡ潛在光化學(xué)活性（Fv/Fo）、最大PSⅡ光能轉(zhuǎn)換效率（Fv/Fm）、單位反應(yīng)中心吸收的光量（ABS/RC）以及光合性能指數(shù)（PI）。測定前，將葉片暗處理20 min，每個葉位均重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

使用Microsoft Excel 及DPS v7.05分析軟件對葉綠素?zé)晒鈪?shù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和方差分析，運用Duncans 新復(fù)極差法進行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種黃花柳不同葉位的葉色差異

從圖1可見，3種黃花柳中金枝黃花柳頂部葉位的L值最高，達76.71，顯著高于其他葉位，L值大致從頂部葉到基部葉呈下降趨勢，反映金枝黃花柳頂部葉片比較光滑、光亮。紅枝黃花柳和普通黃花柳的L值均低于金枝黃花柳，不同葉位間無顯著差異。

通過圖2比較測定的a值可以看出，所選3種黃花柳中除普通黃花柳第2、3葉位的a值為“+”值外，其余均為“-”值，這說明普通黃花柳頂部幼嫩的葉片偏紅。其中，普通黃花柳第2葉位的值最大達到5.68，這個葉位的葉片在所選擇的試驗材料中表現(xiàn)最紅。

普通黃花柳和金枝黃花柳整體表現(xiàn)為頂部葉較中部葉、基部葉偏紅。通過圖3比較測定b值可以看出，葉片所選3種黃花柳均為“+”值，說明所測黃花柳的葉色在黃藍之間表現(xiàn)偏黃，而金枝黃花柳不同葉位的b值均高于普通黃花柳和紅枝黃花柳，說明金枝黃花柳的葉色較黃。普通黃花柳的中部葉b值高于基部葉和頂部葉，表現(xiàn)為葉色更為偏黃。金枝黃花柳和紅枝黃花柳不同葉位的b值變化無明顯規(guī)律。

2.2 3種黃花柳不同葉位的葉綠素含量差異

由圖4～7可知，不同葉位的葉綠素含量并不相同。金枝黃花柳和紅枝黃花柳不同葉位的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總含量均隨葉位的下降（由頂部至基部）呈現(xiàn)的趨勢為先升高后降低，其最大值出現(xiàn)在枝條中部。葉綠素a含量表現(xiàn)為中部葉＞基部葉＞頂部葉，而普通黃花柳不同葉位的葉綠素含量則表現(xiàn)為基部葉＞中部葉＞頂部葉，最大值出現(xiàn)在枝條基部。

從圖4可見，普通黃花柳基部和中部的含量顯著高于頂部；金枝黃花柳中部的含量顯著高于基部和頂部；紅枝黃花柳中部的含量顯著高于頂部和基部，基部和頂部間無明顯差異。從圖5可見，普通黃花柳葉綠素b含量基部顯著高于中部和頂部，金枝黃花柳葉綠素b含量中部顯著高于基部，基部顯著高于頂部。紅枝黃花柳不同葉位的葉綠素b含量差異不顯著。從圖6可見，普通黃花柳基部和中部葉綠素總含量顯著高于頂部；金枝黃花柳中部顯著高于基部，基部顯著高于頂部；紅枝黃花柳葉綠素總含量中部顯著高于頂部。從圖7可見，普通黃花柳各葉位間差異顯著，金枝黃花柳和紅枝黃花柳不同葉位間的葉綠素a/b的值無顯著差異。

2.3 3種黃花柳不同葉位葉綠素?zé)晒鈪?shù)差異

Fv/Fm是PSⅡ（光系統(tǒng)Ⅱ）最大光化學(xué)量子產(chǎn)量，反映PSⅡ反應(yīng)中心最大光能轉(zhuǎn)換效率，F(xiàn)v/Fm越高，說明最大PSⅡ光能轉(zhuǎn)換效率越高；Fv/Fo通常用來度量PSⅡ潛在的光化學(xué)活性，與有活性的反應(yīng)中心的數(shù)量成正比關(guān)系，F(xiàn)v/Fo越高，說明PSⅡ活性越高［ 17-18］；ABS/RC表示單位反應(yīng)中心所吸收的光量，ABS/RC越高，說明葉片吸收的光能越多；PI表示光合性能指數(shù)，是一個綜合反映光合機構(gòu)活性的參數(shù)，PI越高，說明葉片的活性越強［ 19］。

由表1可知，普通黃花柳葉片的熒光參數(shù)值均表現(xiàn)為中部葉＞基部葉＞頂部葉；金枝黃花柳和紅枝黃花柳各熒光參數(shù)值則表現(xiàn)為基部葉＞中部葉＞頂部葉。普通黃花柳中部的Fv/Fm顯著高于頂部和基部，中部和基部的Fv/Fo顯著高于頂部，從參數(shù)ABS/RC和PI可以看出，基部與頂部、基部與中部沒有顯著差異，而中部顯著高于頂部；金枝黃花柳Fv/Fm和ABS/RC值的中部和基部顯著高于頂部，參數(shù)Fv/Fo和PI值的不同葉位間差異顯著，均表現(xiàn)為基部顯著高于中部，中部顯著高于頂部；紅枝黃花柳各參數(shù)值均表現(xiàn)為基部和中部顯著高于頂部，中部和基部間無顯著差異。

通過比較各熒光參數(shù)Fv/Fm、Fv/Fo、ABS/RC、PI，發(fā)現(xiàn)普通黃花柳各熒光參數(shù)在中部葉位時均表現(xiàn)最高，金枝黃花柳、紅枝黃花柳的基部葉位均為最高，這意味著普通黃花柳中部和金枝黃花柳、紅枝黃花柳基部葉位的光化學(xué)潛能更強，葉片活性和光能利用率更高；而3種黃花柳頂部葉片的各熒光參數(shù)值均為最低，則說明3種黃花柳頂部葉片的活性較低，光合性能低。

3 結(jié)論與討論

該研究通過對3種黃花柳不同葉位的葉色參數(shù)進行分析，發(fā)現(xiàn)金枝黃花柳各葉位的葉色參數(shù)L值和b值均高于普通黃花柳和紅枝黃花柳，且b值在基部呈現(xiàn)上升趨勢，表現(xiàn)出金枝黃花柳葉片較黃、光亮，這與王曉葉等［ 20］研究的結(jié)果一致。普通黃花柳第2、3葉位的葉色參數(shù)a值為“+”，說明普通黃花柳頂部葉片為紅色。金枝黃花柳和普通黃花柳與普通綠色植物相比葉色富有特點，觀賞價值高，加之黃花柳具有易繁殖的特點，因此可廣泛應(yīng)用于進行園林綠化。

葉綠素含量與黃花柳的光合作用有密切關(guān)系，并且在不同葉位上有差別。頂部葉片一般為嫩葉，中部葉為成熟葉片，基部葉位一般為老葉，隨著葉片的逐漸成熟，葉綠素含量隨之逐漸增加，當(dāng)葉片逐漸生長為老葉，葉綠素的含量就會相應(yīng)變低，反映不同葉位葉片的葉綠體結(jié)構(gòu)發(fā)育進程由簡單到復(fù)雜［ 21］。該試驗中，金枝黃花柳和紅枝黃花柳中部、基部葉片的葉綠素含量比頂部高，但普通黃花柳的葉綠素含量在基部是達到最高，說明普通黃花柳基部葉片對光的吸收能力沒有降低。考慮到可能是所選材料枝條較短，生長位置處于普通黃花柳的上部，枝條接受光照比較充足，并且處于幼苗期，導(dǎo)致基部葉片沒有衰老。

金枝黃花柳的不同葉位間各葉綠素含量差異顯著。3種黃花柳不同葉位的葉綠素a和葉綠素b含量的變化趨勢大致相似，但葉綠素b含量稍低，在葉片顏色由綠到黃的變化過程中，葉綠素a含量、葉綠素b含量均呈顯著減少［ 22］。葉綠素b是一種重要的天然色素，葉綠素a/b比值降低，表示葉綠素b的相對增長情況要高于葉綠素a，說明葉片的光吸收能力增強。對比金枝黃花柳各葉綠素含量可知，中部葉片的葉綠素總含量比頂部葉和基部葉分別高125.1%和44.9%。雖然基部葉位的葉片逐漸趨于衰老，但基部葉的葉綠素總含量比頂部葉高55.4%，其原因可能是頂部葉的葉綠體結(jié)構(gòu)尚未發(fā)育完全［ 23］。黃花柳的葉片生長會出現(xiàn)轉(zhuǎn)綠滯后性，葉綠素合成速度較慢，這導(dǎo)致與正常的植物綠色幼葉相比光合能力較低［ 24］。

通過分析葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm、Fv/Fo、ABS/RC、PI這4個指標(biāo)的變化特征，普通黃花柳中部葉位熒光參數(shù)值高于頂部和基部，頂部葉位值最低；金枝黃花柳和紅枝黃花柳的基部葉位的熒光參數(shù)值高于頂部和中部，頂部葉位值最低，有明顯的差異。由此可以看出，普通黃花柳中部葉和金枝黃花柳、紅枝黃花柳的基部葉表現(xiàn)出較好的光合性能，光化學(xué)潛能也更強，也說明光合器官能把捕獲的光能充分地轉(zhuǎn)化為生物化學(xué)能。3種黃花柳頂部葉位與基部、中部葉位的差異表明頂部葉片受到的光抑制程度顯著高于中部和基部，葉片活性降低，這與胡海姿等［ 25］研究的結(jié)果一致。

通過以上3方面的測定分析可以快速、精確地了解到黃花柳不同葉位葉片的葉色特征、光合反應(yīng)特征和效率，對研究3種黃花柳的生理信息和健康狀態(tài)具有重要的指導(dǎo)意義。

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