黃則月，曾慶尖，趙毅輝，賁 園，楊 梅*

(1.廣西大學 林學院，廣西 南寧 530004; 2.廣西雅長林場，廣西 百色533209)

細葉云南松幼苗對不同光照條件的生理響應

黃則月1，曾慶尖2，趙毅輝1，賁 園2，楊 梅1*

(1.廣西大學 林學院，廣西 南寧 530004; 2.廣西雅長林場，廣西 百色533209)

為了研究細葉云南松幼苗對不同光照強度的生理響應，以1月生和1年生細葉云南松幼苗為研究對象，采用人工模擬不同光照條件(100%、50.3%、15.0%、4.2%全光照)的方法，對其在不同光照條件下的葉綠素含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶活性進行研究。結(jié)果表明：隨著光照強度的減弱，1月生幼苗葉綠素a、b和總?cè)~綠素含量先上升后下降；可溶性蛋白含量在50.3%全光照時最高；SOD、過氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性以及MDA含量均呈上升趨勢，15.0%全光照時達到最大值。隨著光照強度的減弱，1年生幼苗葉綠素a、b和總?cè)~綠素含量持續(xù)上升；可溶性蛋白含量逐漸下降；SOD活性先上升后下降，15.0%全光照時活性最強；APX、CAT活性以及MDA含量均呈上升趨勢，15.0%全光照時達到峰值。1月生和1年生幼苗的POD活性均在50.3%全光照下最大。綜合分析得出，50.3%全光照有利于細葉云南松幼苗生理代謝活動的提高，此時，1月生和1年生幼苗的葉綠素和可溶性蛋白含量較高，MDA含量和SOD、CAT等抗氧化酶活性均保持低水平。因此，細葉云南松幼齡時期培育中應適當遮蔭。

細葉云南松； 光照環(huán)境； 葉綠素； 可溶性蛋白； 抗氧化酶； 生理響應

細葉云南松(Pinusyunnanensisvar.)是云南松的一個變種，具有耐干旱、耐火、生長快、天然更新能力強等特性。細葉云南松出材率高、材質(zhì)優(yōu)良、結(jié)構(gòu)細膩，有一定抗病蟲害能力，是我國西南省區(qū)主要的用材樹種，也是一種重要的南方材脂兩用樹種[1-2]。目前，對于細葉云南松的研究主要集中于地理分布與環(huán)境的關系、遺傳多樣性、天然林生長規(guī)律、松針揮發(fā)油的化學成分等方面[1-8]。光是影響植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因子，對植物的生長、發(fā)育有重要作用。不同的光照環(huán)境對植物的生理生化特性和形態(tài)結(jié)構(gòu)都有不同影響，進而影響植物的生長發(fā)育[9-10]。目前，有關細葉云南松對光強的需求和適應性研究較少。陳詩等[11]認為，云南松苗木對光照條件都有著一定的忍耐限度或范圍，超出這個限度或范圍則會對植物的生長有抑制作用，同時建議在云南松幼苗培育過程中，應給予適當遮蔭以利于苗木生長。在前人研究的基礎上，以1月生和1年生細葉云南松幼苗為研究對象，研究其在不同光照強度下葉綠素含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶活性的變化規(guī)律，探討細葉云南松幼苗對不同光照的生理響應，為不同苗齡的細葉云南松苗木人工栽培提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料和試驗地概況

選取廣西國有雅長林場提供的生長良好、長勢基本一致的1月生和1年生實生細葉云南松幼苗，移栽至黃心土、沙子(體積比為5∶1)混合成的育苗基質(zhì)中適應15 d后進行試驗處理。

試驗在廣西大學林學院苗圃基地(108°22′E，22°48′N)進行，歷時4個月(2013年12月初至2014年3月底)。該地處于亞熱帶，是典型的亞熱帶季風氣候。全年最低氣溫-2.4 ℃，最高氣溫40.4 ℃。

1.2 試驗方法

搭建不同密度遮蔭網(wǎng)以控制光照，光照條件共設置4個處理，分別為全光照(100%NS)、50.3%全光照(50.3%NS)、15.0%全光照(15.0%NS)、4.2%全光照(4.2%NS)。每個處理重復3次，每個重復10株。試驗期間每天苗床自動淋水，定時每2 h噴霧3 min；每7 d澆灌20 g/L普通復合肥營養(yǎng)液。試驗結(jié)束后測定各項生理指標。

1.2.1 生理生化指標的測定 選出各處理5株長勢基本一致的植株，采集植株上部當年新生成熟健壯葉片為樣本，各葉片在植株的部分基本一致，進行生理生化指標的測定。葉綠素含量采用分光光度法測定[12]；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法測定[13]；MDA含量采用硫代巴比妥酸法測定[14]；SOD活性采用NBT法測定[15]；過氧化氫酶(CAT)活性采用紫外分光法測定[16]；過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法測定；抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性采用紫外吸收法測定[17-19]。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理 采用Excel、SPSS 20.0等對所得數(shù)據(jù)進行整理、方差分析及多重比較(LSD最小差異顯著法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 細葉云南松幼苗針葉葉綠素含量變化

隨著光照強度的減弱，1月生幼苗的葉綠素a、b和葉綠素總量均明顯地呈先升后降的趨勢，15.0%NS處理時達到最大，葉綠素a、b和葉綠素總量比最小值(100%NS處理)分別高出0.29、0.63、0.92 mg/g(圖1)。1年生幼苗隨光照強度的減弱逐漸增加，葉綠素a、b及葉綠素總量均在4.2%NS處理時顯著或極顯著高于其他處理(圖2)。在4.2%NS處理時，1月生幼苗的葉綠素a、b和葉綠素總量極顯著下降(P<0.01)，而1年生幼苗極顯著或顯著上升。

2.2 細葉云南松幼苗針葉可溶性蛋白含量變化

由圖3可知，隨著光照強度的減弱，1月生幼苗可溶性蛋白含量呈先增加后急速下降的趨勢，在50.3%NS處理時顯著增加，達到最大值(48.0 mg/g)。1年生幼苗可溶性蛋白含量隨光照強度減弱逐漸下降，100%NS處理時極顯著或顯著高于其他處理組。2類幼苗在15.0%NS和4.2%NS處理下差異不顯著(P>0.05)。

不同大、小寫字母分別表示差異在0.01、0.05水平顯著，下同

圖2 1年生細葉云南松幼苗葉綠素含量

不同大、小寫字母分別表示同一類幼苗不同處理在0.01、0.05水平上差異顯著，下同

2.3 細葉云南松幼苗針葉MDA含量變化

MDA是脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)物，會使細胞膜膜脂過氧化，從而損傷細胞，MDA含量的多少可以體現(xiàn)出植物遭受脅迫傷害的程度[10]。由圖4可知，1月生和1年生幼苗的MDA含量均隨著光照強度的減弱而增加，在15.0%NS處理時陡速增高，15.0%NS和4.2%NS處理無顯著差異(P>0.05)。說明1月生和1年生細葉云南松幼苗均在15.0%NS以下的弱光照時針葉細胞膜脂過氧化加劇，細胞膜受到嚴重傷害。

圖4 細葉云南松幼苗針葉MDA含量

2.4 細葉云南松幼苗針葉SOD活性變化

由圖5可知，1月生幼苗SOD活性在光照強度減弱時呈上升趨勢，15.0%NS處理時有明顯上升，在4.2%NS處理時達到最高值(590.2 U/g)，與15.0%NS處理無顯著差異(P>0.05)。1年生幼苗SOD活性隨光照的降低先增加后減少，總體呈上升趨勢，在15.0%NS處理時達到最大值(229.1 U/g)。1年生幼苗SOD活性在各處理階段均低于1月生幼苗。

圖5 細葉云南松幼苗針葉SOD活性

2.5 細葉云南松幼苗針葉CAT活性變化

CAT催化植物體內(nèi)有毒害作用的過氧化氫分解為水和氧分子，進而避免膜脂過氧化的危害，有預防衰老的功效[20]。由圖6可知，不同光照強度處理下，1月生和1年生幼苗遮蔭處理的CAT活性均極顯著高于全光照(P<0.01)，且均在4.2%NS下達到最大值，分別為131.5 U/g和90.1 U/g，分別是100%NS的3.39倍和3.33倍。

圖6 細葉云南松幼苗針葉CAT活性

2.6 細葉云南松幼苗針葉POD活性變化

由圖7可知，1月生和1年生幼苗的POD活性都隨著光照強度的減弱呈先上升后下降的變化趨勢，在50.3%NS下達到最高值，比最低值(100%NS)分別高出4.9倍和14.9倍，各處理的POD活性均極顯著高于100%NS(P<0.01)，15.0%NS和4.2%NS處理下無顯著差異(P>0.05)。

圖7 細葉云南松幼苗針葉POD活性

2.7 細葉云南松幼苗針葉APX活性變化

由圖8可知，1月生和1年生幼苗的APX活性均隨光照強度減弱而增加，在弱光照(15.0%NS和4.2%NS)下的APX活性極顯著高于強光照(100%NS和50.3%NS，P<0.01)，15.0%NS與4.2%NS差異不顯著(P>0.05)。1月生幼苗在4.2%NS達到峰值(200.62 U/g)，1年生幼苗在15.0%NS時達到峰值(261.03 U/g)。

圖8 細葉云南松幼苗針葉APX活性

3 結(jié)論與討論

光照是植物生存的外在環(huán)境，光照環(huán)境的不同對植物生理產(chǎn)生的影響也不同[21]。植物體內(nèi)葉綠素含量和比例是植物適應和利用環(huán)境因子的重要指標。隨著光照強度的減弱，植物為了更好地利用環(huán)境光能，通常會通過增加葉綠素含量來對生長進行補償[22]。在不同光照強度處理下，1月生幼苗針葉中葉綠素a、b和葉綠素總量隨著光照強度的減弱先增加后減少，1年生幼苗針葉中葉綠素a、b和葉綠素總量隨著光照強度的減弱呈增加的趨勢，說明2類幼苗均在提高自身的葉綠素含量來增強捕光能力，提高光能利用率以適應弱光環(huán)境[23-24]。但1月幼苗比1年生幼苗的葉片形態(tài)及生理形態(tài)發(fā)育更幼嫩，同時在4.2%NS極弱光照時，1月生幼苗MDA含量達到最大值，其細胞膜已遭受嚴重傷害，所以，此時1月生幼苗體內(nèi)各葉綠素含量會明顯減少。1月生幼苗可溶性蛋白含量先上升后下降，在50.3%NS處理時最高，且葉綠素a、b和葉綠素總量較高，表明此時苗木光能利用率高，光合作用強，有利于蛋白質(zhì)的產(chǎn)生[25]。而1年細葉云南松可溶性蛋白隨光照強度的減弱逐漸下降，但各葉綠素含量逐漸增加。說明，1年生幼苗的可溶性蛋白作為植物細胞內(nèi)一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，與葉綠素含量形成一種動態(tài)平衡來提高苗木對光環(huán)境的抗逆性[24-25]。因為可溶性蛋白是植物細胞內(nèi)的重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量維持在一定水平有利于植物抗逆性提高，同時蛋白質(zhì)也是植物光合作用產(chǎn)物之一，其含量的高低與植物光合作用有關。多種研究也表明，光生境變化對可溶性蛋白影響因樹種不同變化不同，幅度也不相同[26-27]。

綜上所述，50.3%NS處理有利于細葉云南松幼苗體內(nèi)生理代謝活動，此時，1月生和1年生細葉云南松幼苗的葉綠素含量和可溶性蛋白含量較高， SOD、CAT、APX活性及MDA含量均保持低水平。當光照下降至15.0%NS以下時，1月生和1年生細葉云南松幼苗體內(nèi)的生理代謝會受到抑制。建議在細葉云南松幼苗培育過程中給予適當?shù)恼谑a，這有利于苗木的生理代謝從而促進植物生長。

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Physiological Responses ofPinusyunnanensisvar.Seedlings to Different Light Intensities

HUANG Zeyue1,ZENG Qingjian2,ZHAO Yihui1,BEN Yuan2,YANG Mei1*

(1.College of Forestry,Guangxi University,Nanning 530004,China； 2.Yachang Forest Farm of Guangxi,Baise 533209,China)

To study the effects of light intensity on the physiological feature ofPinusyunnanensisvar.seedlings,1-month-old and 1-year-old seedlings were planted under different light conditions(100%,50.3%,15.0%,4.2% natue sunsine).And their physiological indexes were tested such as the contents of chlorophyll,soluble protein,and antioxidant enzyme activities of SOD and so on.The results showed that with the gradual decrease of light intensity,the chlorophyll-a,chlorophyll-b and total chlorophyll contents of 1-month-old seedlings increased initially and then decreased.The content of soluble protein reached the maximum at 50.3% natue sunsine(NS).The SOD activity,CAT activity,APX activity and MDA content increased with the decrease of light intensity,and reached the maximum at 15.0%NS.The chlorophyll-a,chlorophyll-b and total chlorophyll contents of 1-year-old seedlings gradually increased with the decrease of light intensity,while the soluble protein content decreased gradually.The SOD activity increased firstly and then decreased,which was the highest under the treatment of 15.0%NS.The CAT activity,APX activity and MDA content increased with the decrease of light intensity,and the maximum values were presented at 15.0%NS.The POD activity of the both seedlings was the highest at 50.3%NS.In conclusion，50.3%NS was beneficial to the increase of physiological metabolic activity ofPinusyunnanensisvar. seedlings.At this time,the contents of chlorophyll and soluble protein were higher in 1-month-old and 1-year-old seedlings,and the content of MDA,antioxidant enzyme activities of SOD,CAT and so on remained low.Therefore,moderate shade is needed forPinusyunnanensisvar.at juvenility period.

Pinusyunnanensisvar.; illumination environment; chlorophyll; soluble protein; antioxidant enzyme; physiological response

2017-01-28

廣西林業(yè)廳科技項目(桂林科字[2016]第20號)

黃則月(1994-)，女，湖南郴州人，在讀碩士研究生，研究方向：森林培育。E-mail：huangzedou@126.com

*通訊作者：楊 梅(1970-)，女，吉林長春人，教授，博士，主要從事森林培育領域的科研與教學工作。 E-mail：fjyangmei@126.com

S791.257

A

1004-3268(2017)06-0108-05