南方红豆杉不同冠层叶片叶绿素含量

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摘 要 :对南方红豆杉(Taxus chinensis var. mairei)不同冠层叶片的叶绿体色素含量进行了测定.结果表明,叶绿体色素中叶绿素a的含量最高,叶绿素b含量次之,类胡萝卜素含量最低.回归分析显示叶绿素a浓度、叶绿素b浓度、叶绿素总含量与SPAD值均有很好的相关性,可以用SPAD值代表叶片中叶绿素的总含量.一年生叶片和二年生叶片中叶绿素含量无显著差异,冠层不同部位叶片中叶绿素含量差异显著(P<0.05),其中西面、内层和下层叶片中的叶绿素含量较其他部位的高,东面叶片中叶绿素含量较低.

关 键 词 :南方红豆杉(Taxus chinensis var. mairei);冠层;SPAD值;叶绿素

中图分类号:S791.49;Q945.11 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)19-4683-03

南方红豆杉(Taxus chinensis var. mairei)是我国特有的天然抗癌药用树种,为第三纪孑遗植物,系红豆杉属中在中国分布最广的国家一级保护植物,集药用、材用、观赏、绿化等多种功效于一身[1].近年来南方红豆杉因含有抗癌药物紫杉醇,其野生资源遭到严重砍伐和毁坏,已处于濒危状态[2-4].因此,利用人工培育手段对南方红豆杉进行快速繁殖有重要的现实意义.目前在南方红豆杉的扦插繁殖实践中,由于对其光合生理和生态适应方面的研究十分薄弱,导致其栽培技术的制定缺乏科学依据.

叶绿素含量是进行光合作用研究的一项重要指标,不同的树种、不同的环境下以及不同叶龄的绿叶中叶绿素的含量都有一定的差别[5,6].此外,行道树叶绿素常常被用来作为环境污染的重要指示指标.城市环境如不同的污染程度、不同的交通地段以及不同的气体对植物叶绿素含量都有重要影响[7].SPAD-502型叶绿素计是日本生产的一种快速测定叶绿素含量的仪器,具有简便、快速,对植株无损害等优点,已经广泛应用于水稻、棉花、玉米、大豆及许多园艺作物叶片的叶绿素含量测定[8,9].此试验以南方红豆杉为材料,对其不同冠层叶片的叶绿素含量进行测定,以期为研究南方红豆杉叶片的光合作用打下基础,也为南方红豆杉扦插繁殖中枝条的选择提供理论依据.

1.材料与方法

1.1 材料

试验取材地点位于湖北省荆州市原荆州地区行署大院内,大院内南方红豆杉共计40余株,为20世纪60年代从江西省庐山引种,目前长势良好.选取位于东西向约5 m宽人行道南边的4株雌性南方红豆杉,平均树高6.2 m,树冠7.6 m,其南边有2.5 m高的院墙和5层住宅楼为其遮阳,给南方红豆杉的生长创造了合适的条件.

1.2 方法

根据树高和光照条件划分测试部位,分别为东、南、西、北4个方位,上、下2个层面和内、外2个层次.每个部位分别采集一年生叶片和两年生叶片.

2007年4月底,分别在不同冠层部位采集无病虫为害、无生理病斑、无损伤的叶片,用保鲜膜包好带回实验室.去除叶片表面的污物后用去离子水洗净、擦干备用.用SPAD-502型叶绿素计测定单片叶30次,取其平均值,测完SPAD值后的样品再用于测定叶绿素含量.叶绿体色素(包括叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)的定量测定方法参考文献[10].文中叶绿素含量以干重计.

2.结果与分析

2.1 南方红豆杉叶片SPAD值与叶绿素含量的相关性

各采样的叶片叶绿素a(Chl-a)、叶绿素b(Chl-b)、类胡萝卜素(Carotenoid)的浓度、总叶绿素浓度和含量及SPAD-502型叶绿素计测得的SPAD值,按幂函数分别进行统计分析,相关分析见图1、图2、图3.从图1、图2、图3可以看出,叶绿素a浓度与SPAD值有很好的相关性,R等于0.910 6;类胡萝卜素浓度与SPAD值的相关性较差,R等于0.789 0;叶绿素b和叶绿素总含量的R值介于0.789 0~0.910 6之间.表明叶绿素a浓度与SPAD值的相关性要优于类胡萝卜素浓度与SPAD值的相关性.通过比较可见,南方红豆杉叶片中叶绿素a的含量远高于类胡萝卜素的含量.

2.2 南方红豆杉不同冠层部位叶片的叶绿素含量

如图4所示,一年生和二年生南方红豆杉叶片的叶绿素含量在不同冠层部位有差异,总的趋势是一年生叶片的含量高于二年生的,但差异不显著.试验结果表明,冠层不同部位的叶片中叶绿素含量差异明显,其中含量较高的位于西面、下层和内层,而东面的较其他部位低.

3.小结与讨论

南方红豆杉叶片中叶绿体色素主要以叶绿素a为主,叶绿素总浓度与总含量与SPAD值均有显著的相关性,可以用SPAD值代表叶片中叶绿素的总含量.这与王娟等[11]在棉花上研究的结果相一致.由于SPAD的测定原理是以660 nm左右固定波长测定叶绿素的含量,而叶绿素a的吸收峰在663 nm处,与之比较接近.SPAD叶绿素计亦称叶色计,SPAD值也叫叶色值.叶色是许多因素综合影响的结果,当植株缺N、P和微量元素时都会引起叶色发生变化,因此,用SPAD值估测叶绿素含量时,应选择叶片已完全展开且进入功能盛期的叶片.所以试验取1~2年生的叶片是合适的.

南方红豆杉一年生叶片和二年生叶片中叶绿素含量无显著差异,而冠层不同部位叶片的叶绿素含量则有明显差异,其中西面、内层和下层叶片的叶绿素含量较其他部位高.红松、云杉等针叶树种不同叶龄针叶中的叶绿素含量不同[5],其当年生针叶的叶绿素含量较低,2~3年生针叶中含量最高.这主要是由于当年的针叶较幼嫩,同时又都分布于树冠的外层,光照充足,叶绿素含量相对较低.2~3年生针叶生长发育成熟,叶绿素合成能力强,又处于树冠内部,受外层当年生针叶的遮阳,因此叶绿素含量较高.将近脱落的3~4年生针叶,由于针叶衰老,叶绿素合成能力衰退,原有的叶绿素逐渐分解破坏,叶绿素含量都明显减少.试验选取发育成熟的一年生和二年生南方红豆杉叶片也是出于相同的考虑,因为当年生的叶片还比较嫩,处于光照充足的外层,叶绿素含量较低. 在林内不同层次,树木叶片中叶绿素总含量变化很大,随树种习性不同而有差异[6,12].喜光耐旱的云南松、黄杉不仅叶绿素总量少,而且光源较好的上层叶叶绿素含量显著高于光线较弱的下层叶,表明光照对于喜光树种的叶绿素形成起着甚为重要的作用.耐阴喜湿的翠柏、圆香果、楸木等的各层次叶的叶绿素含量受光照的影响较轻,甚至林内叶的含量还略有增加,是耐阴或阴生树种的一种适应弱光照的表现,表明对阴生或耐阴习性的树种而言,在水湿条件充足的情况下,较弱的光照它同样可以充分地生长.南方红豆杉与翠柏、圆香果、楸木一样也是耐阴植物,其下层、内层和西面叶的叶绿素含量有所增加,以适应其在长期的遮阳条件下的正常生长.

叶绿素的形成在另一方面还取决于树木生存环境中的水湿条件配合.南方红豆杉所处的环境既有高楼为其遮阳,又生长在雨量充沛的江汉平原,所以其下层、内层和西面叶片的叶绿素含量都维持在一个较高的水平.

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