马尾松苗木叶绿素荧光参数及相对水分亏缺测定

李玉平， 刘建兵， 郭静怡

(湖南省林产品质量检验检测中心， 湖南 长沙 410007)

马尾松苗木叶绿素荧光参数及相对水分亏缺测定

李玉平， 刘建兵， 郭静怡

(湖南省林产品质量检验检测中心， 湖南 长沙 410007)

对广东信宜、浙江江山、湖南汝城、重庆黔江和湖北大悟等5个种源的马尾松苗木进行干旱胁迫处理，并测定其叶绿素荧光参数Fv/Fm值及相对水分亏缺。结果表明：大部分种源马尾松苗木叶绿素荧光参数Fv/Fm值在中度或重度干旱胁迫下低于对照，相对水分亏缺在中度或重度干旱胁迫下高于对照，均表现出积极的抗旱反应。

马尾松苗木； 叶绿素荧光； 相对水分亏缺

叶绿素荧光和相对水分亏缺是测定苗木生理状况的重要指标[1]，如测定苗木的休眠[2]、耐寒性[3]和抗旱性[4]等。叶绿素荧光参数中应用最广的是Fv/Fm值。在非胁迫的情况下，该参数变化极小，不受物种和生长条件的影响，在胁迫条件下其变化明显[5]。其中，Fv是可变荧光，代表光系统Ⅱ反应中心完全关闭和完全开放两种极端状态下荧光产量的差别，表达的是光系统原初光化学量子产量或相当于开放的光系统Ⅱ原初光能转换效率，其值为最大荧光Fm和固定荧光Fo之差。相对水分亏缺能够直接反映胁迫程度下植物叶片水分状况，Fv值的大小通常与水分胁迫的程度呈正相关。作者通过测定干旱胁迫下不同种源马尾松(PinusmassonianaL.)苗木针叶相对水分亏缺与叶绿素荧光参数Fv/Fm值的动态变化，比较马尾松苗木的耐旱能力，以便为培育高质量苗木提供有用的信息。

1 材料与方法

1.1试验材料

选择广东信宜、浙江江山、湖南汝城、重庆黔江和湖北大悟等5个种源的马尾松种子，于2010年2月在湖南省林业种苗中心苗圃的沙床播种，4月初将芽苗移植到规格为13cm×12cm(口径×高)的黑色营养钵中培育待用。

1.2试验方法

1.2.1 干旱胁迫 2010年8月8日开始对上述5个种源的1年生容器苗进行周期性干旱胁迫处理，即对照(每3天浇水1次)、中度干旱胁迫(每6天浇水1次)、重度干旱胁迫(每9天浇水1次)。每次浇水时将基质浇透。18天为1个周期，循环3次，共计54天。10月1日结束试验。

1.2.2 指标测定 每1个干旱胁迫周期结束即每隔18天，采集3种干旱胁迫处理的针叶，参照张志良[6]的方法测定针叶相对水分亏缺，最后2个胁迫周期结束后，参照冯玉龙、李延菊等[7-8]的方法，用便携式FMS-1/2调制式叶绿素荧光仪(Hansatech-Instruments Ltd.)测定叶绿素荧光参数。

2 结果与分析

2.1干旱胁迫下马尾松苗木叶绿素荧光参数Fv/Fm值的变化

由图1可以看出：干旱胁迫前期(经36天干旱胁迫，图1A)，除浙江江山种源外，其它4个种源马尾松苗木的Fv/Fm值随胁迫程度的加深均呈下降的趋势。随着胁迫时间的延长(经54天干旱胁迫，图1B)，除湖北大悟种源外，其它4个种源马尾松苗木在不同干旱胁迫程度下的Fv/Fm值差异逐渐减小。

Fv/Fm值是一个指示苗木光系统Ⅱ的光化学效率指标。苗木在干旱胁迫下，若Fv/Fm值下降，说明苗木光系统Ⅱ的光化学效率下降。在干旱胁迫前期(图1A)，中度干旱胁迫下各种源马尾松苗木光系统Ⅱ的光化学效率与对照相比均有下降，但降幅不一，其降幅依次为广东信宜>浙江江山>湖北大悟>重庆黔江>湖南汝城；重度干旱胁迫下除浙江江山种源马尾松苗木光系统Ⅱ的光化学效率与对照比较相差不大外，其它4个种源马尾松苗木光系统Ⅱ的光化学效率与对照相比均有下降，但降幅不一，其降幅依次为广东信宜>重庆黔江>湖北大悟>湖南汝城>浙江江山。到干旱胁迫后期(图1B)，湖北大悟种源马尾松苗木光系统Ⅱ的光化学效率最低，其它4个种源马尾松苗木光系统Ⅱ的光化学效率相当。

图1 干旱胁迫下不同种源马尾松苗木叶绿素荧光参数Fv/Fm值Fig.1 Fv/Fm value of Pinus massoniana seedlings from different provenances under drought stress

方差分析结果(表1)表明，种源、干旱胁迫、胁迫时间及其交互作用对马尾松苗木叶绿素荧光参数Fv/Fm都有极显著影响。多重比较结果(表2)表明，在0.05显著水平下，广东信宜、浙江江山、重庆黔江种源间差异不显著，其它种源间均存在显著差异；不同干旱胁迫程度间的差异显著，且随胁迫程度的加深马尾松各种源苗木叶绿素荧光参数Fv/Fm平均值呈下降趋势。

表1 干旱胁迫下不同种源马尾松苗木叶绿素荧光参数Fv/Fm值方差分析Tab1 AnalysisofvarianceforFv/FmvalueofPinusmassonianaseedlingsfromdifferentprovenancesunderdroughtstress变异来源自由度均方F值p值种源4009629833∗∗0000干旱胁迫2006921451∗∗0000胁迫时间1008526315∗∗0000种源∗干旱胁迫800092785∗∗0007种源∗胁迫时间400288747∗∗0000干旱胁迫∗胁迫时间200268157∗∗0000种源∗干旱胁迫∗胁迫时间800113447∗∗0001Error1500003 注：“∗”即P<005，表示达005显著水平；“∗∗”即P<001，表示达001显著水平。下表3同。

表2 干旱胁迫下不同种源马尾松苗木叶绿素荧光参数Fv/Fm值多重比较Tab2 MultiplecomparisonforFv/FmvalueofPinusmassonianaseedlingsfromdifferentprovenancesunderdroughtstress种源平均值干旱胁迫程度平均值广东信宜0659A对照0700A浙江江山0674A中度干旱0659B湖南汝城0723B重度干旱0633C重庆黔江0682A湖北大悟0582C 注：字母相同为005显著水平下差异不显著，字母不同为差异显著。下表4同。

2.2干旱胁迫下马尾松苗木相对水分亏缺的变化

由图2可以看出：干旱胁迫对各种源马尾松苗木针叶相对水分亏缺的影响比较复杂，各个胁迫时期内的变化情况差异较大。干旱胁迫前期(经18天干旱胁迫，图2A)，中度干旱胁迫下广东信宜、浙江江山和湖南汝城3个种源马尾松苗木的相对水分亏缺明显高出对照；重庆黔江和湖北大悟2个种源马尾松苗木的相对水分亏缺与对照相差较小，甚至出现重度干旱胁迫下低于对照的情况。随着胁迫时间的延长，在干旱胁迫36天(图2B)和干旱胁迫54天后(图2C)，除重庆黔江种源外，其它种源的变化情况与干旱胁迫18天相比波动较大，没有稳定的变化规律。各种源马尾松针叶的相对水分亏缺随胁迫时间总体上呈先增加后下降的趋势，且胁迫最后除浙江江山种源和广东信宜种源外，其它3个种源在重度干旱下与对照相差不大，说明它们抵抗重度干旱胁迫的能力相当。

图2 干旱胁迫对不同种源马尾松苗木针叶相对水分亏缺的影响Fig.2 Relative water deficit of Pinus massoniana seedlings from different provenances under drought stress

续图2 干旱胁迫对不同种源马尾松苗木针叶相对水分亏缺的影响Continued Fig.2 Relative water deficit of Pinus massoniana seedlings from different provenances under drought stress

方差分析结果(表3)表明，种源和干旱胁迫对马尾松苗木针叶的相对水分亏缺有显著影响，胁迫时间及其与种源、干旱胁迫的交互作用对马尾松苗木针叶的相对水分亏缺有极显著影响。多重比较结果(表4)表明，在0.05显著水平下，浙江江山与湖南汝城种源之间、重庆黔江与湖北大悟种源之间差异均不显著，其它种源间差异显著；不同干旱胁迫程度之间差异显著，且随胁迫程度的加深马尾松各种源苗木针叶相对水分亏缺呈升高趋势；胁迫18天、胁迫54天均与胁迫36天之间差异显著，且随胁迫时间的延长马尾松各种源苗木针叶相对水分亏缺呈先升高后降低趋势。

表3 干旱胁迫下不同种源马尾松苗木针叶相对水分亏缺方差分析Tab3 AnalysisofvarianceforneedlerelativewaterdeficitofPinusmassonianaseedlingsfromdifferentprovenancesun⁃derdroughtstress变异来源自由度均方F值P值种源4557153289∗0015干旱胁迫2770614550∗0013胁迫时间227587816287∗∗0000种源∗干旱胁迫8662523911∗∗0001种源∗胁迫时间8852375032∗∗0000干旱胁迫∗胁迫时间41064976287∗∗0000种源∗干旱胁迫∗胁迫时间16382482258∗∗0008Error9016938

表4 干旱胁迫下不同种源马尾松苗木针叶相对水分亏缺多重比较Tab4 MultiplecomparisonforneedlerelativewaterdeficitofPinusmassonianaseedlingsfromdifferentprovenancesun⁃derdroughtstress种源平均值(%)干旱胁迫程度平均值(%)胁迫时间(天)平均值(%)广东信宜2225A对照2086A胁迫182091A浙江江山2110B中度干旱2250B胁迫362513B湖南汝城2061B重度干旱2345C胁迫542078A重庆黔江2354C湖北大悟2386C

3 结论与讨论

(1) 在干旱胁迫前期，各种源马尾松苗木的Fv/Fm值明显低于对照，并且随着胁迫程度的加剧，Fv/Fm值呈下降的趋势。这与当前很多学者[9-14]的研究结论一致。这些学者认为Fv/Fm值的下降说明干旱胁迫使植物光系统Ⅱ原初光能转换效率下降，潜在的活性中心受损，从而抑制了植物光合作用的原初反应。到胁迫后期，随着干旱胁迫程度的加深，各种源马尾松苗木Fv/Fm值与对照之间的差异逐渐减小。这与何军等[15]对牛心朴子叶绿素荧光Fv/Fm值在干旱胁迫初期下降，随胁迫时间延长又开始恢复的结果论相似。何军等[15]认为牛心朴子具有较强的适应干旱的能力。从本文的结果来看，各种源马尾松苗木Fv/Fm值在胁迫后期得到恢复，可能与马尾松苗木自身具有耐旱的生理特性有关，具体原因有待进一步考证。

(2) 通常相对水分亏缺与干旱胁迫程度存在正相关，如廖声熙等[16]对印楝、张卫华等[17]对相思、汪贵斌等[18]对落羽杉及鲍思伟[19]对蚕豆的研究都表明，随着水分胁迫程度的加深，植物叶片的相对水分亏缺呈增大趋势。本文中胁迫后期大部分种源马尾松苗木针叶相对水分亏缺在重度干旱胁迫下的绝对数值基本相同，与对照之间也相差不大，说明它们抵抗重度干旱胁迫的能力相当。谢寅峰[20]曾对我国南方7个造林树种幼苗抗旱能力进行比较得出，马尾松苗木的抗旱能力最高。而本研究中发现胁迫后期，大部分种源马尾松苗木针叶相对水分亏缺在重度干旱胁迫下与对照相差不大。这可能与马尾松树种本身具有抗旱的特性有关，也进一步验证了前人的研究结论。

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(文字编校：唐效蓉)

DeterminationofChlorophyllfluorescenceparametersandrelativewaterdeficitintheseedlingsofPinusmassoniana

LI Yuping， LIU Jianbing， GUO Jingyi

(Center of Hunan Forestry Administration for Forestry Products Quality Testing and Inspection, Changsha 410007, China)

The chlorophyll fluorescence parameter (Fv/Fm) and relative water deficit ofPinusmassonianaseedling from five provenances (Guangdong Xinyi, Zhejiang Jiangshan, Hunan Rucheng, Chongqing Qianjiang and Hubei Dawu) were determinated under drought stress. The results showed that under moderate and severe drought, the chlorophyll fluorescence parameter(Fv/Fm) were lower than that of CK, and the relative water deficit were higher than that of CK.Pinusmassonianaseedlings from different provenances showed positive response to drought resistance.

seedlings ofPinusmassoniana; chlorophyll fluorescence; relative water deficit

2014-08-16

国家自然科学基金资助项目(30571485)。

李玉平(1971-)，男，湖南省会同县人，硕士，工程师，主要从事林木种苗工作。

S 791.248

A

1003 — 5710(2014)06 — 0001 — 05

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 06. 001