崔志偉　王康才　王乾等

摘要：以金銀花品種巨花一號為材料，研究噴施青霉素對金銀花光合生理特性的影響。結(jié)果表明，隨著青霉素濃度升高，葉片中抗氧化酶活性逐漸升高，高濃度（800 mg/L）處理會抑制POD活性；低濃度（400 mg/L）處理可顯著提高實(shí)際光化學(xué)效率（ФPSⅡ）、電子傳遞速率（ETR）、光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP），增幅分別為196.6%、29.1%、975% 。當(dāng)青霉素濃度為600 mg/L時，葉綠素a 、葉綠素b含量分別比對照高8.6%、58.8%；凈光合速率（Pn）、胞間二氧化碳濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）分別升高52.9%、32.1%、27.9%。青霉素濃度為800 mg/L時，氣孔導(dǎo)讀（Gs）提高162.9%，但對ФPSⅡ、ETR產(chǎn)生一定的抑制作用，并降低葉綠素的含量。說明適宜濃度的青霉素可顯著改善金銀花的光合生理特性，對金銀花生產(chǎn)實(shí)踐起參考作用。

關(guān)鍵詞：青霉素；金銀花；光合特性；葉綠素；氣體交換參數(shù)；熒光參數(shù)

中圖分類號： S567.7+90.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）03-0224-03

青霉素是一類臨床上廣泛應(yīng)用的廣譜抗菌素，常用于臨床醫(yī)學(xué)和作為動物飼料添加劑等，植物上常用于病害防治和調(diào)控生長等，對高等植物（如水稻、小麥等）種子萌發(fā)時α-淀粉酶的形成、葉綠素形成與降解、內(nèi)源物質(zhì)代謝等具有顯著影響[1]。湯菊香等報道，適宜濃度的KH2PO4和青霉素能明顯提高小麥老化種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、幼苗根系活力、葉片葉綠素含量及幼苗長度[2]。青霉素應(yīng)用在藥用植物上也有相關(guān)報道，如容紹英等研究發(fā)現(xiàn)，800 mg/L青霉素水溶液能提高菘藍(lán)種子發(fā)芽率、幼苗株高和葉綠素含量[3]；謝德明對川芎進(jìn)行外源噴施青霉素水溶液后發(fā)現(xiàn)，植株的葉綠素含量提高18.28%，并降低了植物組織水勢[4]。因此，青霉素被認(rèn)為是一種新的、作用強(qiáng)的激素類植物生長調(diào)節(jié)劑。

金銀花為忍冬科（Caprifoliaceae）忍冬屬（Lonicera）多年生半常綠藤本植物，具有較高的藥用價值，有“中藥青霉素”的美稱。金銀花為喜光類植物，當(dāng)陽光充足、光合作用旺盛時，植株可將更多的光合產(chǎn)物分配于營養(yǎng)器官，使枝條粗壯、葉大、產(chǎn)量高。噴施青霉素可影響葉綠素含量，但對光合生理影響的相關(guān)研究報道則較少，因此，筆者通過外源噴施青霉素，初步研究其對金銀花的光合生理的影響，以期為后續(xù)相關(guān)研究和生產(chǎn)應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料為金銀花品種巨花一號，經(jīng)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材研究所王康才教授鑒定為忍冬科忍冬屬忍冬（Lonicera japonica Thunb）。青霉素（純度≥98%）為北京索萊寶科技有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材研究所日光溫室內(nèi)進(jìn)行，開始前20 d停止對處理植株施用任何營養(yǎng)元素，試驗(yàn)期間（2013年4月13日至5月1日）定期對植株澆水。青霉素分別用蒸餾水配制成濃度為200、400、600、800 mg/L的溶液，每個處理分4株，共處理3次。對照（CK）為噴施清水處理。噴施時間為16：00—17：00，以葉片正反兩面全部濕潤且無液體滴下為宜。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 抗氧化酶體系活性

超氧化物歧化酶（SOD）活性的測定采用核黃素-NBT光還原法，以抑制氯化硝基氮藍(lán)四唑（NBT） 光化還原50%為1個酶活單位。過氧化物酶（POD）活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法，以 1 min D470 nm變化0.01為1個酶活單位。丙二醛（MDA）含量的測定采用硫代巴比妥酸（TBA）顯色法。

1.3.2 葉綠素含量

用島津UV-1601分光光度計按 Lichtenthaler 等的方法[5]測定并計算葉片單位鮮質(zhì)量的葉綠素a/葉綠素b含量。

1.3.3 光合作用參數(shù)

選取生長勢較好、發(fā)育完全的葉片，用便攜式光合作用分析系統(tǒng)（Li-6400XT，美國Li-Cor公司）于晴天09：00—11：00測定植株光合作用。測定時使用開放氣路，葉室溫度控制在（25±1） ℃，PPFD控制在 800 μmol/（m2·s），參比室CO2濃度為（380±10） μmol/L，相對濕度為60%～70%。測定的氣體交換參數(shù)有凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）。

1.3.4 葉綠素?zé)晒鈪?shù)

Imaging-PAM M-series調(diào)制葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)（德國Walz公司）測定葉綠素?zé)晒鈪?shù)。選取各處理生長點(diǎn)下第3張完全展開功能葉，20 min充分暗適應(yīng)后，取下葉片，在每個葉圓片上選定一個直徑為1 cm的測試目標(biāo)區(qū)域（AOI），測定時先用測量光[0.5 μmol/（m2·s）]測定初始熒光F0，飽和光脈沖2 700 μmol/（m2·s）（脈沖時間0.8 s）誘導(dǎo)FM，光化光強(qiáng)度為145 μmol/（m2·s）。在軟件的Kinetics窗口檢測各葉綠素?zé)晒鈪?shù)的動力學(xué)變化曲線，相應(yīng)數(shù)據(jù)可直接從Report窗口導(dǎo)出。

1.4 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)圖表處理，采用SPSS 20.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 青霉素對金銀花抗氧化酶體系的影響

SOD與POD是植物體內(nèi)的一種抗氧化保護(hù)酶，與膜脂過氧化有關(guān)，還可以清除植物細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的少量超氧陰離子自由基（ O-2[KG-*2]· ）。從表1可看出，SOD活性在青霉素濃度為 800 mg/L 時最強(qiáng)；POD活性在青霉素濃度為600 mg/L時最強(qiáng)，濃度繼續(xù)升高時，活性則減弱。MDA作為H2O2的解毒劑，主要存在于植物的微體中，其含量可以反映出對細(xì)胞膜受傷害的程度以及抗氧化酶體系對細(xì)胞膜的保護(hù)程度，由表1可知，總體而言，MDA含量隨著青霉素濃度升高而逐漸上升，表明高濃度的青霉素處理不利于金銀花的生長。endprint

2.2 青霉素對金銀花葉綠素含量的影響

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，其含量反映了植物同化物質(zhì)的能力。如表2所示，與對照相比，外源噴施青霉素對葉綠素含量產(chǎn)生一定的影響。隨著青霉素濃度升高，葉綠素a含量、葉綠素b含量及葉綠素總量均有所增加，以濃度為600 mg/L時效果顯著，分別比對照增加了86%、588%、22.1%；當(dāng)濃度為800 mg/L時，葉綠素含量則顯著降低，以葉綠素總量下降幅度最大，比對照降低323%。與對照相比，200、400 mg/L青霉素可降低葉綠素 a/葉綠素 b的值，高濃度（600、800 mg/L）青霉素可提高葉綠素 a/葉綠素 b的值，最大增幅達(dá)15.4%。

3 結(jié)論與討論

光合作用是植物體內(nèi)重要的代謝過程，其過程受各種內(nèi)外環(huán)境因素的影響，如光照、水分、CO2濃度等。由試驗(yàn)結(jié)果可知，噴施青霉素后胞間CO2濃度（Ci）與凈光合速率（Pn）的變化趨勢一致，均隨著濃度升高而上升，說明增大CO2濃度可以大大提高金銀花的光合生產(chǎn)力。不同處理下的蒸騰速率（Tr）雖表現(xiàn)出與胞間CO2濃度（Ci）及凈光合速率（Pn）同樣的趨勢，但其過高或過低意味著植物對水分的利用不充分，植物的光合作用。

光合色素在植物光合作用的原初光反應(yīng)過程中起著關(guān)鍵作用[9]，其含量高有利于增加光合產(chǎn)物的積累及葉片對花蕾營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)能力，從而促進(jìn)花蕾的發(fā)育。青霉素可促進(jìn)葉片中核酸和蛋白質(zhì)的合成，并且降低葉片中葉綠素酶的活性來延緩葉綠素的降解，從而提高葉片中葉綠體色素的含量[1]。由試驗(yàn)結(jié)果可知，在環(huán)境相同的條件下，外源噴施適宜濃度的青霉素可以增加葉綠素 a和葉綠素 b的含量，600～800 mg/L青霉素水溶液還可提高葉綠素a/葉綠素b值，葉綠素 b含量的提高可以增加用于吸收光能的集光色素蛋白的相對含量，從而保證葉片吸收更多的光能用于光合作用 [10]，而葉綠素a/葉綠素b值的提高有助于植物適應(yīng)周圍環(huán)境光強(qiáng)，又可提高對逆境的適應(yīng)性[11]。

同時，本試驗(yàn)通過不同濃度處理下金銀花的葉綠素?zé)晒馓匦缘臏y定發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的青霉素噴施后葉片均比對照有更高的Fv/Fm、ФPSⅡ、qP、ETR值。Fv/Fm值增加說明其PSⅡ的實(shí)際光能捕獲效率較高，能夠把所捕獲的光能更多地用于光化學(xué)反應(yīng)[12]。處理后的ETR、qP值也有所升高，說明其 PSⅡ 反應(yīng)中心原初電子受體QA庫較大，使PSⅡ反應(yīng)中心開放的比列增大，它能夠通過光合電子傳遞途徑將較多的光能用于二氧化碳的同化，阻止了過量的激發(fā)能在PSⅡ反應(yīng)中心積累，這有助于為光合碳同化提供更多的能量（ATP）和還原力（NADPH），形成更多的光合產(chǎn)物[13]，從而分配于植株各器官，促進(jìn)植株的生長。

目前，關(guān)于青霉素對植物作用機(jī)理的相關(guān)文獻(xiàn)未見報道，筆者只是初步探討對金銀花的影響，但在不同物種及不同環(huán)境條件下的作用是否類似，仍需進(jìn)一步的探討。同時，由于青霉素可以抑制內(nèi)生菌的繁殖，外源噴施青霉素是否會影響金銀花相關(guān)成分指標(biāo)以及青霉素在金銀花中的殘留是否影響藥效，仍需進(jìn)一步研究。

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