天师栗幼苗光合特性研究

摘要 [目的]揭示天师栗幼苗光合特性，为天师栗优质种苗的培育和优良居群的选择提供理论指导。[方法]以3个不同居群（恩施州ESLZ、神农架林区SNJ、十堰市竹溪县ZXSQ）的天师栗一年生实生苗为试验材料，利用LI-6800便携式光合作用系统测定各居群天师栗幼苗叶片净光合速率、净光合速率日变化、光响应曲线、CO 2响应曲线，采用丙酮乙醇混合液法测定各居群天师栗幼苗叶片光合色素含量。[结果]ESLZ的光合性能最优，其净光合速率（P n）、气孔导度（G s）、胞间CO 2浓度（C i）、蒸腾速率（T r）均显著高于SNJ、ZXSQ;3个不同居群天师栗的净光合速率日变化均呈双峰趋势，存在明显的“光午休”现象，且ESLZ的2个峰值均显著高于SNJ、ZXSQ;3个不同居群天师栗均在800 μmol/（m2·s）、1 400 μmol/mol左右达到了光饱和点和CO 2饱和点，ESLZ在光饱和点和CO 2饱和点对应的净光合速率最高;ESLZ的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量明显高于SNJ、ZXSQ，且存在显著差异。[结论]ESLZ的光合性能、光合色素含量明显优于其他2个居群，光能利用率更高，对光照的适应范围更广，可作为优良居群推广种植。天师栗幼苗的光饱和点和光补偿点较低，在幼苗期可采取适当的遮阴措施，提高光能利用率。

关键词 天师栗;幼苗;居群;光合特性;光合色素

中图分类号 S567.1+9  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）05-0152-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.05.038

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Study on Photosynthetic Characteristics of Aesculus wilsonii Rehd Seedlings

LI Xiao-dong， HOU Xiao-xing， WANG Ke-yue et al

（College of Plant Science and Technology， Huazhong Agricultural University， Wuhan， Hubei 430070）

Abstract [Objective]To reveal the photosynthetic characteristics of A. wilsonii seedlings and provide theoretical basis for the cultivation and selection of high-quality populations of A. wilsonii. [Method]The A. wilsonii 1-year-old seedlings from three different populations （ESLZ， SNJ， ZXSQ） were used as experimental materials. The LI-6800 photosynthesis system was used to measure the net photosynthetic rate， diurnal variation of photosynthesis， light response curve and CO 2 response curve of A. wilsonii seedlings. The acetone-ethanol mixture method was used to measure the photosynthetic pigment content of A. wilsonii seedlings. [Result]ESLZ had the best photosynthetic performance， and its net photosynthetic rate （P n）， stomatal conductance （G s）， intercellular CO 2 concentration （C i） and transpiration rate （T r） were significantly higher than those of SNJ and ZXSQ.The daily changes of photosynthetic rate of three different populations of A.wilsonii showed double-peak curves with obvious phenomenon of photosynthetic“noon break”and the two peak values of ESLZ were significantly higher than another two populations. A. wilsonii reached the light saturation point and CO 2 saturation point at 800 μmol/（m2·s） and 1 400 μmol/mol. At the light as well as CO 2 saturation point， ESLZ had the maximum net photosynthetic rate.The contents of chlorophyll a， chlorophyll b and carotenoid of ESLZ were all significantly higher than that of SNJ and ZXSQ. [Conclusion]ESLZ has better photosynthetic characteristics and photosynthetic pigment content than another two populations. It has a higher utilization rate of light energy and a wider range of adaptation to light， so ESLZ is more suitable for promotion and planting. The light saturation point and light compensation point of A. wilsonii seedlings are relatively lower， so we can take some shading measures to improve the utilization rate of light energy.

Key words A. wilsonii;Seedling;Populations;Photosynthetic characteristics;Photosynthetic pigment

基金项目 国家重点研发计划项目“娑罗子规模化种植及精准扶贫示范研究”（2017YFC1701002）。

作者简介 李晓东（1995—），男，河北邢台人，硕士研究生，研究方向：中药材栽培。*通信作者，副教授，博士，硕士生导师，从事中药材栽培研究。

收稿日期 2021-05-18;修回日期 2021-07-01

天师栗属七叶树科（Hippocastanaceae）七叶树属（Aesculus Linn.）落叶乔木，其种子又称娑罗子，具有疏肝解郁、和胃杀虫之功效[1]。现代药理研究表明，娑罗子的主要药用成分是七叶皂苷A、七叶皂苷B，具有抗炎、消肿、抗癌作用[2]。天师栗在我国的分布范围较广，主要分布在河南西南部、湖北西部、江西西部、贵州和云南等地，但在各地均呈零星分布，通常在数株至数十株不等，长期的地理隔绝使天师栗的形态特征与生理特性产生了较大差异[3]。天师栗作为中药材娑罗子的主要来源之一，广泛应用在食品、药材、园林等方面，其应用价值高、开发前景广阔、市场对其资源需求显著增长，对天师栗的研究逐渐受到关注[4]。而目前对天师栗的研究主要集中在化学成分、栽培技术等方面，对天师栗生理特性的研究鲜有报道。

光合作用是植物生长的基础，也是评价植物对环境适应性的重要指标[5]，而且光合特性在一定程度上反映了品种的优劣，所以探究不同居群天师栗的光合特性，对优良居群的筛选及制定合理的栽培措施具有重要意义。该试验通过对3个不同居群天师栗幼苗的光合特性、光合色素含量进行比较分析，探讨不同居群天师栗幼苗对环境的适应性及其光合能力的差异，以期为天师栗优质种苗培育与优良居群选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

自湖北省十堰市竹溪县（ZXSQ）、神农架林区（SNJ）、恩施州（ESLZ）采集的3个不同居群的天师栗种子，于2019年3月种于华中农业大学药用植物资源圃，每个居群选择3株无病虫害、生长健壮的一年生实生苗于2020年8月进行光合数据测定，各居群天师栗地理位置信息见表1。

1.2 测定内容与方法

1.2.1 天师栗净光合速率测定。

2020年8月中旬，在晴朗无风条件下，于08：30—11：30利用LI-6800型便携式光合仪测定天师栗一年生实生苗净光合速率（P n）、胞间CO 2浓度（C i）、气孔导度（G s）、蒸腾速率（T r），光强设置为1 000 μmol/（m2·s），CO 2浓度设置为400 μmol/mol，每个居群均选择生长完好的第4～5片完全展开叶进行测定，每一叶片重复测量3次，取平均值。

1.2.2 天师栗光响应-CO 2响应曲线测定。

1.2.2.1

光响应曲线测定。于08：30—11：30利用LI-6800型便携式光合仪测定。设定参比室中CO 2浓度为400 μmol/mol，叶室温度控制在30 ℃，相对湿度控制在40%，光照强度设置为0、50、100、200、300、400、600、800、1 000、1 200 μmol/（m2·s），共10个光照强度梯度，测定光响应曲线前，按预估饱和光强及最适CO 2浓度对不同居群天师栗进行30 min光诱导，使其达最佳生理活动状态，待仪器参数稳定后开始记录数据。每个居群均选择生长完好的第4～5片完全展开叶进行测定，每一叶片重复测量3次，取平均值。

1.2.2.2

CO 2响应曲线测定。于08：30—11：30利用LI-6800型便携式光合仪测定。光照强度设置为1 000 μmol/（m2·s），CO 2浓度设置为0、50、100、200、300、400、600、800、1 000、1 200、1 400、1 600 μmol/mol，共12个梯度，每个居群均选择生长完好的第4～5片完全展开叶进行测定，每一叶片重复测量3次，取平均值。

1.2.3 天师栗光合速率日变化。

于06：30—18：30利用LI-6800型便携式光合仪，测定不同居群天师栗净光合速率，光照强度设置为1 000 μmol/（m2·s），CO 2浓度设置为400 μmol/mol。每个居群均选择生长完好的第4～5片完全展开叶进行测定，每一叶片重复测量3次，每隔1 h记录一次测量结果。

1.2.4 天师栗光合色素含量测定。

取天师栗第4～5片完全展开叶中间位置的健康完整叶片，去叶脉并剪成碎块，称取0.2 g，置于50 mL锥形瓶中，加入50 mL 45%乙醇-45%丙酮-10%混合液黑暗中浸提24 h至叶片全白，取浸提液分别于470、649和665 nm波长下测定吸光度，按下列公式分别计算出叶绿素a、叶绿素b和胡萝卜素浓度（mg/L），求得样品各光合色素含量[6]。

C a=13.95A 665-6.88A 649

C b=24.96A 649-7.32A 665

C x=（1 000A 470-2.05C a-114.8C b）/245

式中，A 470、A 649、A 665分别表示叶绿素溶液在波长470、649和665 nm波长下的吸光度。

1.3 统计分析

采用Excel 2010进行数据处理制表绘图，利用SPSS 21.0软件对数据进行单因素方差分析、显著性分析，计算各项数据的均值、标准差，数据均以平均数±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 不同居群天师栗光合指标