一年生金钗石斛叶绿素荧光特性研究

摘要 以金钗石斛为试验材料，研究金钗石斛在不同季节的叶绿素荧光参数日变化和不同施肥措施的条件下随着季节变化叶绿素荧光参数日均值变化。结果表明，在春、夏、秋、冬四季金钗石斛叶绿素荧光参数 F o值呈先升高后下降的趋势， F m、 F v/ F m、 F v/ F o值均呈现先下降后上升的趋势。在不同施肥措施中随着季节变化需肥情况相近，在氮、磷肥适中高钾的情况下最大荧光值（ F m）、PSⅡ最大光能转化效率（ F v/ F m）和PSⅡ最大光能转化潜力（ F v/ F o）较高。

关键词 金钗石斛;叶绿素;荧光特性;日变化;荧光参数;施肥措施

中图分类号 S 567.23+9  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）06-0143-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.06.034

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Study on Chlorophyll Fluorescence Characteristics of One-year-old  Dendrobium nobile

ZHENG Zhi-hong1，LIU Jian-dong2，ZOU Fang3 （1.Institute of Crop Germplasm Resources，Guizhou Academy of Agricultural Sciences，Guiyang，Guizhou 550006;2.Guizhou Subtropical Crop Institute，Xingyi，Guizhou 562400;3.Research Institute of Rapeseed，Guizhou Academy of Agricultural Sciences，Guiyang，Guizhou 550008）

Abstract With  Dendrobium nobile  as the experimental material，the diurnal changes of chlorophyll fluorescence parameters of  Dendrobium nobile  in different seasons and the daily mean values of chlorophyll fluorescence parameters under different fertilization measures with the seasonal changes were studied.The results showed that the chlorophyll fluorescence parameter  F o value of  Dendrobium nobile  in spring，summer，autumn and winter showed a trend of first increasing and then decreasing，and the values of  F m， F v/ F m and  F v/ F o all showed a trend of decreasing first and then increasing.In different fertilization measures，the fertilization situation is similar with the seasonal changes，the maximum fluorescence value （ F m），PSⅡ maximum light energy conversion efficiency （ F v/ F m） and PSⅡ maximum light energy conversion potential （ F v/ F o） were higher under the conditions of moderate nitrogen and phosphate fertilizer and high potassium.

Key words  Dendrobium nobile ;Chlorophyll;Fluorescence characteristics;Diurnal variation;Fluorescence parameters;Fertilization measures

作者简介 郑治洪（1973—），男，贵州德江人，农艺师，从事农作物品种资源研究。

收稿日期 2021-06-02

金钗石斛（ Dendrobium nobile  Lindl.）为兰科石斛属多年生植物金钗石斛的新鲜或干燥茎，附生多年生草本植物，因其形状与古代妇女头上佩戴的金钗饰品相似而得名，是中国药典收载的主要石斛品种之一，也是我国国家保护二类珍稀濒危植物[1]。金钗石斛有非常好的滋补功效，且生存生长环境特殊，因此被誉为“民间仙草、植物黄金”[2]。金钗石斛既有药用功效又有观赏价值，是名贵兰花品种之一[3]。近年来，由于人类的极大需求及采挖，再加上金钗石斛的生长、生存、繁殖等对环境的严格要求，导致野生金钗石斛资源匮乏。

植物光合作用是将太阳能转换为化学能的一个过程，植物的生长发育离不开光合作用，光合作用是生物界所有物质代谢和能量代谢的物质基础，它包括一系列光物理、光化学和生物化学转变的复杂过程，在光合作用的原初反应中将有一部分光能损耗是以较长的突光方式释放[4]。叶绿素荧光动力学技术被称为测定叶片光合功能快速、无破坏的探针。尤其是近年来随着叶绿素荧光理论和测定技术的不断发展，推动了光合作用快速原初反应及其他有关光合机理的研究[5-9]。对荧光动力学的研究能够分析从原初反应到碳同化等一系列过程的变化[10]。当前，研究中药材叶绿素荧光参数变化的相关文献较少，对中药材内在光合作用的机理研究较浅，发展较晚，有待进一步深化研究。在叶绿素荧光参数领域研究深入且发展较早的多在经济作物上，且都取得一定成果，而中药草的研究取得突破性成就很少，往往借鉴于其他作物的研究基础上进行研究。对于金钗石斛的研究更是屈指可数，笔者以赤水金钗石斛为试验材料，根据不同季节和不同施肥措施测定金钗石斛叶绿素荧光的变化，以期为金钗石斛的合理化种植提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试材料。选用一年生的金钗石斛幼苗，株型相近，长势一致。盆栽试验所选用的基质为购买的腐熟有机质，充分混匀后进行装盆，试验用盆长70 cm、宽45 cm、高17 cm，基质厚8 cm。

1.1.2 主要肥料与试剂。尿素（含N 46%），贵州赤天化股份有限公司;磷酸二氢钾（含P2O5 52%，含K2O 35%），武汉南轻科技发展有限公司;硫酸钾（含K2O 52%），安徽省司尔特肥业股份有限公司。.

1.2 试验方法 该试验采用完全随机设计，叶绿素荧光参数使用美国生产的 LI-6400XT便携式光合仪于2016年3—12月对一年生金钗石斛各处理进行荧光测定[11-18]。测定时选取生长健壮的植株叶片，用LI-6400XT便携式光合仪叶夹夹住金钗石斛叶片中部，将分析探头与叶夹相连。在LI-6400XT便携式光合仪饱和脉冲光下，从仪器上可以读出相关数据，根据相关数据分析、整理出试验所需数据。在每次测定时需将金钗石斛叶片充分暗处理。

1.3 试验设计 该试验比较了不同季节（春季、夏季、秋季、冬季）金钗石斛荧光参数日变化，采用盆栽试验的方式进行研究，同时采用氮、磷、钾3因素3水平进行正交试验设计（表1），9个处理，每个处理重复3次。

该试验在金钗石斛的预试验处理的基础上进行，利用单因素和正交试验对金钗石斛进行处理，测定金钗石斛的叶绿素荧光参数日动态变化和日均值，具体测定值有初始荧光值（ F o）、最大荧光值（ F m）、PSⅡ最大光能转化效率（ F v/ F m）、PSⅡ最大光能转化潜力（ F v/ F o）。

在金钗石斛的种植区内随机取样，每个季节测定一次叶绿素荧光参数的日动态变化。所有数据采用Excel和DPS进行统计和分析。

2 结果与分析

2.1 不同季节金钗石斛叶片荧光参数日变化

2.1.1  F o的日变化。

Rohcˇek等[19]研究表明初始荧光（ F o）是PSⅡ反应中心全部开放即QA全部氧化时的荧光水平。从不同季节金钗石斛 F o日变化（图1）可以看出，不同季节金钗石斛 F o日变化整体趋势均呈现出先升高后下降的趋势，4个季节峰值均出现在10：00左右， F o的增加，说明金钗石斛中色素吸收的能量中转移至光化学部分减少，而大部分能量以热能和荧光的形式存在。10：00—16：00  F o降低，表明该时段色素吸收的能力转移至光化学反应阶段。随着时间的变化，在傍晚 F o出现回升现象，主要是由于这一时段光强减弱的缘故。

2.1.2  F m的日变化。从金钗石斛最大荧光值（ F m）日变化（图 2）可以看出，金钗石斛 F m值整体趋势随时间变化呈现出先下降后上升的趋势，除春季外夏季、秋季、冬季在08：00—12：00  F m值均先下降后上升。徐德聪等[20]研究表明 F m是PSⅡ反应中心处于完全关闭时的荧光产量，可反映通过PSⅡ的电子传递情况， F m的降低可以作为光抑制的一个特征。在金钗石斛 F m中春季和冬季出现最小值均在10：00左右，夏季出现最小值在08：00，而秋季出现最小值是在18：00 左右。

2.1.3  F v/ F m的日变化。Demmig等[21]研究报道PSⅡ最大光能转化效率（ F v/ F m）的变化是研究的最为广泛的光抑制指标。它是与植物暗适应状态有关的一个重要参数，可用来检测光抑制，对许多植物而言，未受胁迫的条件下该值近似等于0.832±0.004，受到胁迫后该值明显发生变化[21]。从不同季节金钗石斛 F v/ F m日变化（图3）可以看出，一天中4个季节 F v/ F m变化趋势是先下降后上升，春季、秋季、冬季出现谷值在12：00前后，夏季出现谷值在10：00前后，整体大致呈现“V”字型曲线。金钗石斛在不同季节受到光抑制程度不同，夏季在10：00前后受到光抑制较其他季节严重，12：00前后受到光抑制严重的是春季，受到光抑制的现象可能与气候和环境变化有关。

2.1.4  F v/ F o的日变化。

随着季节的变化，PSⅡ最大光能转化潜力（ F v/ F o）随之变化。从图4可以看出，春季、夏季、秋季在08：00—12：00  F v/ F o值逐渐下降，而冬季先升高后下降，12：00—18：00  F v/ F o值四季均逐渐升高，主要受气候和光照的影响。通常来说， F v/ F o值是用来衡量植物叶片活性的潜在能力， F v/ F o越高说明叶片具有较高的活性潜在力。从图4可以看出，金钗石斛四季叶绿素荧光参数 F v/ F o日变化与 F v/ F m日变化趋势相似，均是先下降后上升的趋势，由此说明， F v/ F m与 F v/ F o日变化趋势具有一致性，均可以用来度量金钗石斛光合能力的活性。

2.1.5 荧光参数日均值的比较。从不同季节金钗石斛荧光参数日均值比较结果（表3）可以看出，春季的 F o值较高， F o最低的是冬季， F o均值大小顺序为春季>夏季>秋季>冬季。 F m值最大的在夏季，最小的在冬季，大小顺序为夏季>春季>秋季>冬季。 F v值最大与最小分别在夏季和冬季，其大小顺序依次为夏季>春季>秋季>冬季。在不同季节金钗石斛荧光参数日均值 F o、 F m、 F v之间都存在一定的差异。

从图5可以看出，金钗石斛在夏季 F v/ F m日均值较高，春季较低，秋季和冬季 F v/ F m无显著差异变化，夏季与春季相比差异显著（ P<0.05 ）。从图6可以看出，金钗石斛在冬季 F v/ F o日均值较高，秋季较低，春季和夏季 F v/ F o无显著性差异，冬季与秋季差异显著（ P<0.05 ）。