五爪金龙对不同光照的生理响应

邓旭，梁芳，辛桂瑜，卢钰霞

（玉林师范学院生物与制药学院，广西 贵港 537000）

五爪金龙（Ipomoea cairica）是旋花科（Convolvulaceae）番薯属（Ipomoea）的多年生缠绕藤本植物。五爪金龙生态位幅宽，主要通过柔软的茎缠绕到其甩植株上，并以茎叶覆盖，与被缠绕的植物争夺阳光，制造有机物供自身生长以及形态建成所需，影响其他植物的生长，甚至致其死亡[1]，进而导致入侵地植物多样性和丰富度呈显著性或极显著下降。五爪金龙是目前入侵我国华南地区危害最为严重的植物之一。五爪金龙入侵新的生境后，与入侵地的植物争夺阳光及营养物质，破坏入侵地植被的群落结构，导致植物多样性下降；入侵农耕用地，严重影响作物生长，影响当地农民的收入[2]。本研究主要以不同光照条件下生长的五爪金龙植株为实验材料，测定其叶片的部分生理指标，分析其对不同光照条件环境的适应能力，为五爪金龙的防治及入侵机制研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 栽培实验

在玉林师范学院生态园中设置两个覆盖不同密度黑色遮阴网的遮阴棚，透光率分别为50%和70%，准备花盆60个（深18 cm，直径20 cm），栽培土为混合均匀的园土与河沙（园土∶河沙=3∶1），在棚外设全光照为对照。所有花盆的土壤、光照、温度和水分等栽培条件均相同（土壤pH值 约6.75；有机质含量约5.35%）。每盆中种植1株生长一致的五爪金龙扦插苗1株，设立支持物，每种处理均设置30次重复。实验过程中定期浇水，保证土壤水分的供应。

1.2 样品采集

五爪金龙生长40d后，按株采集所有盆栽植物叶片，将叶片用湿润的纱布包裹，置于黑色塑料袋，迅速带回实验室，每个处理随机选30片叶片测定叶片面积，其余用来测定生理指标。

1.3 测定方法与数据处理

叶面积采用叶面积测量仪（YMJ-C、浙江托普仪器有限公司）测定；叶绿素测定参照丙酮法；丙二醛测定采用硫代巴比妥酸法；过氧化物酶采用愈创木酚法；可溶性糖测定采用蒽酮比色法；可溶性蛋白测定采用考马斯亮蓝法[3]。用Microsoft Excel 2010进行数据统计和图表分析，用IBM SPSS Statistics 20进行单因素方差分析，多重比较采用LSD法。

2 结果与分析

2.1 不同光照处理对五爪金龙叶片形态的影响

表1 不同光照条件对五爪金龙叶片形态的影响

如表1所示，三个生境中，50%光照中五爪金龙叶片长宽比最大，与70%光照中的叶片长宽比差异极显著。三种不同光照条件下五爪金龙叶片的平均叶面积呈极显著差异，70%光照条件下最大。比较三组的比叶面积，遮阴程度越大，比叶面积越大，三组之间存在极显著的差异，比叶面积最小的是全光照。表中数据表明：不同光照条件下五爪金龙叶片的形态产生了差异，五爪金龙通过扩大其叶面积增强其适应能力。

2.2 不同光照处理对五爪金龙叶绿素含量的影响

表2 不同光照条件下五爪金龙叶片叶绿素含量的变化

如表2所示，在不同光照条件下，五爪金龙叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素的含量均表现为光照70%＞光照50%＞全光照。三种处理下五爪金龙的叶绿素b含量没有极显著差异，总叶绿素和叶绿素a含量变化趋势一致。遮阴条件下叶绿素含量均比全光照下高，说明五爪金龙可能通过提高叶绿素的含量来加大光合作用以适应弱光照。

2.3 不同光照处理对五爪金龙四项生理指标的影响

如表3所示，不同生境下五爪金龙叶片的丙二醛含量表现为光照50%＞全日照＞光照70%，其中，光照50%条件下和其他两组的丙二醛含量具有极显著差异。植物在遭受逆境胁迫时，细胞膜会发生膜脂过氧化作用产生丙二醛，丙二醛含量可以反映植物遭受逆境胁迫的程度。从结果中可以看出，光照最弱组的丙二醛含量最高，全光照和70%光照组的丙二醛含量没有显著性差异，说明较弱光会使五爪金龙叶片细胞受到一定程度的伤害。

表3 不同光照条件下五爪金龙叶片生理指标的变化

过氧化物酶具有清除氧自由基的作用，活性越大清除能力越强。三个处理组间过氧化物酶活性的差异较大，全光照条件下过氧化物酶活性低于70%光照组，50%光照处理组过氧化物酶活性最低，与其他两组差异极显著。结合丙二醛指标量来看，在比较弱的光照条件下（50%光照）五爪金龙叶片中过氧化物酶清除氧自由基的能力较弱。

可溶性蛋白是植物体内重要的渗透调节物质和营养物质，增加和积累能提高细胞的保水能力，对细胞的生命物质及生物膜起到保护作用。表3的数据显示，全光照条件下五爪金龙的可溶性蛋白含量最高，但与70%光照组没有差异，50%光照组的含量最低，与其他两处理存在极显著差异。

在一定的范围内，可溶性糖含量越高，植物的抗性越强。如表3所示，不同生境中可溶性糖含量由高到低依次为：70%光照＞全日照＞50%光照，三个处理五爪金龙叶片可溶性糖含量差异极显著。在50%光照条件下，五爪金龙可溶性糖含量明显减少。

从以上四个生理指标来看，与全光照条件相比，70%光照处理组五爪金龙的丙二醛含量低，其过氧化酶活性强，可溶性蛋白及可溶性糖等渗透调节物质含量高，说明五爪金龙对轻度遮光适应性强。50%光照条件下丙二醛含量高，抗氧化酶活性低，渗透调节物质下降，说明较弱的光照对其生长已经产生不良影响。

3 讨论

在不同生境下，植物通常采取不同形态结构特征，调整其生存策略，以增加种群的生存适合度和竞争能力，进而提高对不良环境的适应能力[4]。实验数据表明，在不同的光照条件下，五爪金龙叶片的部分形态指标具有显著性差异，说明五爪金龙可能通过改变叶片的形态结构，如增加其叶面积、比叶面积等，以增强对不同环境的适应能力，从而提高其入侵能力。这与钟军弟等对不同生境下假臭草（Praxelis clematidea）生长特征分析的研究结果一致[5]。祁建等对辽东栎（Quercus liaotungensis）的研究发现，叶面积与植物的生长率和光合作用能力有紧密的正相关关系[6]。

叶绿素是植物光合作用中最重要的色素，在光合作用中起到吸收、传递和转化光能的作用。在高光照条件下，叶绿素含量在一定范围内与植物的光合速率呈正相关；弱光条件下，植物可以通过增加叶绿素含量提高其光合速率[7]。实验所设三个光照条件下，五爪金龙叶绿素总含量具有显著性差异。五爪金龙可能通过改变叶片中叶绿素的含量，提高光合作用能力，以适应不同的光照条件。这与孔德栋等对水分与光照互作对铁皮石斛生长、光合特性及可溶性糖含量的影响的研究结果相一致[8]。

丙二醛（MDA）含量可以反映植物遭受逆境迫害的程度[9]，含量越高说明植物受逆境胁迫程度越大。50%光照条件下五爪金龙丙二醛含量最高，说明弱光照是影响五爪金龙生长的重要环境因子。过氧化物酶（POD）是植物对质膜过氧化的酶促防御系统的保护酶之一[10]，在一定胁迫范围内POD活性随胁迫程度的增大而增大，当环境胁迫超过植物的承受极限时，POD活性下降或者遭到破坏[11]。从本实验数据来看，70%光照条件下丙二醛含量最低，过氧化物酶活性最高，说明五爪金龙在此光照下生长未受影响。对糖胶树（Alstonia scholaris）的研究表明，可溶性糖与可溶性蛋白含量随光照降低均呈现降低的趋势[12]。本研究结果表明，70%光照条件下，五爪金龙渗透调节物质（可溶性糖）和可溶性蛋白的积累都比全光照条件下高，说明五爪金龙可以通过渗透调节系统提高对环境的适应能力。50%光照条件下可溶性糖与可溶性蛋白含量与其他组差异达到显著水平，说明这个光照条件已经对植物的正常生长造成了不良影响。

目前，对于五爪金龙的研究多关注于生物学特性、防治措施、化感作用等方面，对不同生境下五爪金龙植物生理生态特征的研究还比较少。本文只针对一种环境因子进行了研究，以后还可以从多个环境因子共同作用的角度去研究五爪金龙在生理生态上的响应，揭示其入侵新生境的机制，为五爪金龙的防治以及开发利用提供进一步参考。