应用JIP—test分析不同溶液处理对柚苗的影响

郑涛+郑域茹+危天进+林晓兰+武英+李发林

摘 要 應用JIP-test初步分析了不同溶液处理对柚苗叶片光合PSⅡ系统的影响，结果表明：处理后柚叶Fo升高，Fm、Fv值降低，Fv/Fm、Fv/Fo、Fm/Fo比值均降低；经百喜草、圆叶决明浸提液处理的柚苗，其叶片Fo增加幅度较小，Fm、Fv值降低幅度较小，表明2个处理PSⅡ光合色素吸收能量后，以热能和荧光形式散失的部分较少，有较多的能量可以用于下一步电子传递和能量转化，受体侧电子传递能够较为顺利进行，而2个浓度除草剂溶液处理后Fo、Fm、Fv变化幅度均最大，表明该处理使叶片吸收能量的一大部分（37.47%、40.61%）以各种形式散失，电子传递阻力较大；各处理对柚叶PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）及捕获激发能效率（Fm/Fo）的影响要远大于对原初光能转化效率（Fv/Fm）的影响，各处理对原初光能的转化效率影响范围在5.98%～16.95%（不含CK），百喜草、圆叶决明浸提液处理对柚叶PSⅡ原初光能转化效率的影响最小，2个浓度除草剂处理Fv/Fo、Fm/Fo值大幅降低，对柚叶PSⅡ的功能伤害程度较大，严重影响了光合作用的进行。

关键词 JIP-test ；柚 ；果园生草

中图分类号 S666.3 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.09.001

Analysis of the Effects of Different Solution Treatments

on Pomelo Seedlings by using JIP-test

ZHENG Tao1） ZHENG Yuru1） WEI Tianjin2） LIN Xiaolan1） WU Ying1） LI Falin1）

（1 Fujian Institute of Tropical Crops， Zhangzhou， Fujian 363001；

2Wuping Soil and Fertilizer Station of Fujian Province， Longyan， Fujian 364300）

Abstract The effects of different solution treatments on the PS II system of pomelo were analyzed by using JIP-test. The results showed that the Fo of pomelo leaves increased， that the Fm and Fv reduced， and that the ratios of Fv/Fm， Fv/Fo and Fm/Fo decreased. The Fo increased in a small extent in the leaves of pomelo seedlings treated with the solution of the extracts of Paspalum natatum and Chamaecrista rotundifolia， and the Fm and Fv decreased very little. This indicated that after the PS II system of the leaves treated with these two extract solutions absorbed energy， more of this energy were used for the next step of electron transport and energy conversion； only less energy dissipated in the forms of heat energy and fluorescence； and， the electron transport could be conducted in the receptor side. The change of Fo， Fm and Fv of the leaves of the seedlings treated with two herbicides were the highest. This result showed that most of the energy absorbed by the leaves treated with two herbicides （37.47%， 40.61%） were lost in various forms and that the electron transport was suffocated. All the treatments had much higher effect on the Fv/Fo and Fm/Fo than the Fv/Fm. The efficiency of primary conversion of light energy （Fv/Fm） ranged between 5.98%～16.95% in all the treatments except the CK. The treatment with the extracts of P. natatum and C. rotundifolia had a minimum influence on transformation efficiency of primary optical energy. The Fv/Fo and Fm/Fo was reduced sharply after the leaves were treated with herbicides. This showed that the treatment of herbicides damaged the PSII system and affected badly the photosynthesis of the leaves treated.endprint

Keywords JIP-test ； pomelo ； weed in the orchard

JIP-test（JIP-测定）是以生物膜能量流动为基础而建立的一种分析方法，利用该方法可以快速获得有关PSⅡ（光系统Ⅱ）的基本信息，从而分析不同环境条件、处理水平等因素对植物光合反应功能、机构，如PSⅡ光能分配、供体侧、受体侧、反应中心等的影响[1]。植物光合机构包含光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，即PSⅠ和PSⅡ，Kautsky等[2]最先發现，经过暗适应的光合材料在接受光照后，叶绿素荧光值先上升至最大（P点），然后逐渐下降，最终达到稳定，从接受光照的初始点（O点）至峰值（P点）整个过程有着丰富的荧光变化信息，其中经过了2个拐点，分别是J点和I点，4个点一般称为荧光诱导动力学曲线的O、J、I、P相[3]。PSⅡ在植物被光照射后，捕光色素把捕获的光量子传递到反应中心（P680），使其受到激发形成极不稳定的第一激发单线态，受到激发后产生的电子传递给P680受体侧的去镁叶绿素（Pheo），再传递给PSⅡ电子受体，最后传递至PSⅠ反应中心（P700），生成的P680+从P680供体侧夺取电子导致H2O裂解[4]。质子传递和跨膜质子梯度的形成贯穿整个电子传递过程，在光合机构捕获光能启动电子传递的同时，也有一小部分能量以热能或荧光的形式消耗，三者系相互竞争关系。通过对实验材料的叶绿素荧光参数进行分析，可以获得在不同因子影响下，叶片光合机构发生的变化。本研究应用JIP-测定技术分析不同牧草浸提液处理，对柚苗叶片光合系统PSⅡ的影响，以期在推广果园生草栽培时，选取对柚树不利影响最小的牧草品种。

1 材料与方法

1.1 材料

柚树2年生实生苗，选取植株高度、地径、长势较为一致的实生苗为材料，单株盆栽于宽30 cm、高35 cm的营养盆内。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验设7个处理：A.清水对照（CK）；B.竹节草浸提液；C.百喜草浸提液；D.宽叶雀稗浸提液；E.圆叶决明浸提液；F.除草剂2×10-5稀释液；G.除草剂3×10-5稀释液。每隔15 d用以上7个处理浇施盆栽苗，每处理重复3盆。

1.2.2 项目测定

用Hansatech Handy PEA进行指标测定，分别于处理前（2014.8.1）、连续施用3次后（2014.9.24），上午8点进行测定、记录数据。

2 结果与分析

2.1 暗适应时间的确定

随机选取10个完整的功能叶片（由顶端往下数第三片完全叶）进行测定，每个叶片间隔2 min，测定光强为最大值3 000 μmol/（m2s），记录Fv/Fm值，重复3次取平均值。随着暗适应时间的增长，植物叶片的Fv/Fm值先增大而后逐渐下降。测定结果（表1）表明，柚叶Fv/Fm值在暗适应2～4 min突然升高，而后基本保持缓慢升高的趋势，因此确定4 min为柚叶充分暗适应时间。

2.2 饱和光强的确定

随机选取10个完整的功能叶片暗适应4 min后进行Fv/Fm值测定，随着饱和光强的增加，Fv/Fm值逐渐增大，当光强增加到2 500时，Fv/Fm值达到稳定。测定结果（表2）表明，当饱和光强大于2 000 μmol/（m2s）时，柚叶的Fv/Fm值基本保持不变，因此确定测定柚叶的最小饱和光强为2 000 μmol/（m2s）。

2.3 不同浸提液处理对叶片叶绿素荧光参数的影响

2.3.1 对Fo、Fm、Fv的影响

表3数据显示，7个处理后的柚叶Fo值不同程度增大，大致排除环境、树势、植物生长等因素的影响（CK），其中，百喜草、圆叶决明处理的Fo增加幅度分别为13.89%和16.99%，方差分析表明，与处理前差异达到显著水平（P<0.05），而其他处理的增加值均达到20%以上，除草剂B处理Fo值增加了40.6%；各处理Fm值均呈下降趋势，其中除草剂处理下降幅度最大，达30.64%，百喜草下降幅度最小（CK除外），为12.39%，差异达显著水平（P<0.05），下降幅度按由大到小依次为：除草剂3×10-5稀释液>除草剂2×10-5稀释液>宽叶雀稗>竹节草>圆叶决明>百喜草>CK；各处理Fv值不同程度下降，CK、百喜草下降幅度低于10%，宽叶雀稗、圆叶决明、竹节草处理低于20%，2个浓度除草剂处理低于30%。各处理Fv值呈下降趋势，百喜草、圆叶决明处理下降幅度较小（低于20%），且Fv值大于其它处理，其余处理（不含CK）降低幅度均高于30%。

2.3.2 对Fv/Fm、Fv/Fo、Fm/Fo的影响

据表3可知，柚叶Fv/Fm、Fv/Fo、Fm/Fo值均呈下降趋势，对Fv/Fm的影响百喜草、圆叶决明最小（CK除外），分别为5.98%、5.99%，竹节草、宽叶雀稗、除草剂2×10-5稀释液、除草剂3×10-5稀释液处理的下降幅度均在15%左右；对Fv/Fo、Fm/Fo的影响明显大于Fv/Fm，百喜草、宽叶雀稗处理的降低幅度最小，保持在30%以内，除竹节草Fm/Fo值降低幅度为17.03%外，其余处理2个指标的降幅均在40%以上，其中，除草剂3×10-5稀释液处理Fv/Fo值降幅达到59.03%。

3 讨论

初始荧光Fo反应了光合色素吸收的能量中以热能和荧光形式散失的部分能量[5]，即暗适应后，当所有反应中心完全开放时的最小荧光强度。各处理的Fo值增大，说明均对柚苗叶片的光能利用率造成了影响，其中CK处理影响最小，仅为4.46%，与处理前差异不显著，其余处理Fo值增加幅度均达到显著水平（P<0.05），百喜草、圆叶决明浸提液处理Fo值增加幅度较小，说明经二者处理的柚苗，其叶片PSⅡ光合色素吸收能量后，以热能和荧光形式散失的部分较少，即还可以有较多的能量可以用于下一步电子传递和能量转化，而除草剂A、B处理后，使吸收能量的一大部分（37.47%、40.61%）以各种形式散失，从而减轻或避免光合机构遭到破坏；暗反应后的最大荧光强度Fm，反应了通过PSⅡ的电子传递情况，即当所有反应中心完全关闭时的荧光[6]。研究结果显示，各处理均对柚叶PSⅡ电子光合传递过程造成了影响，且处理间差异明显，百喜草、圆叶决明浸提液处理对Fm值影响较小，说明柚叶PSⅡ电子传递未受太大影响，而宽叶雀稗、2个浓度除草剂处理Fm值下降幅度较大，说明该处理柚叶PSⅡ电子传递受阻；可变荧光Fv的大小与光合作用原初反应中电子受体QA的氧化还原状态相关联，表示可参与PSⅡ光化学反应的光能部分，它与Fm、Fo三者呈相互竞争关系，相互作用影响光合原初反应的能量分配，各处理Fv值的降低说明柚苗在处理后，叶片可用光能减少，百喜草、圆叶决明处理较高的Fv值及较小的降幅说明，二者在诸处理中对叶片可用光能的影响最小，而高浓度除草剂处理则严重影响叶片对吸收光能的利用。endprint

Fv/Fm、Fv/Fo、Fm/Fo三者分别表示PSⅡ原初光能转化效率、潜在活性和捕获激发能的效率[7]。从表3可以看出，各处理对原初光能的轉化效率（Fv/Fm）影响范围在5.98%～16.95%（不含CK），百喜草、圆叶决明处理的降低幅度最小，除草剂处理降低幅度最大，说明前二者处理对柚叶PSⅡ原初光能转化效率的影响最小，排除其他因素影响（CK），降低幅度与处理前差异不显著；从Fv/Fo、Fm/Fo值的降低幅度看，各处理对柚叶PSⅡ潜在活性及捕获激发能效率的影响要远大于对原初光能转化效率的影响，2个浓度除草剂处理Fv/Fo、Fm/Fo值降低了50%左右，说明除草剂溶液对柚叶PSⅡ的功能伤害程度较大，较大程度地影响了光合作用的进行。

参考文献

[1] 李鹏民，高辉远，Reto J.Strasser. 快速叶绿素荧光诱导动力学分析在光合作用研究中的应用[J]. 植物生理与分子生物学学报，2005，31（6）：559-566.

[2] Kautsky H， Hirsch A. Neue Versuche zur Kohlens？ureassimilation[J]. Naturwissenschaften， 1931， 19（48）： 964-964.

[3] Strasser R J， Govindjee. The Fo and the O-J-I-P Fluorescence Rise in Higher Plants and Algae[M]// Regulation of Chloroplast Biogenesis. Springer US， 1992： 423-426.

[4] 李鹏民，高辉远，Reto J.Strasser. 快速叶绿素荧光诱导动力学分析在光合作用研究中的应用[J]. 植物生理学与分子生物学报，2005，31（6）：559-566.

[5] 胡学华，蒲光兰，肖千文，等. 水分胁迫下李树叶绿素荧光动力学特性研究[J]. 中国生态农业学报，2007，15（1）：75-77.

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[7] 汤章城. 现代植物生理学实验指南[M]. 北京：科学出版社，1999：192.endprint