不同補光時長對人參榕葉片生長和細胞膜的影響

福建水生榕樹的主要出口品種。2010年，占全省花卉出口總額的33%。但由于較長時間斷光、斷水的海運環(huán)境(30d左右),易造成人參榕葉片黃化與脫落,影響其到岸后的商品性狀,給生產者帶來較大的經(jīng)濟損失。長期的弱光或黑暗脅迫會引發(fā)膜脂質過氧化和改變膜透性,繼而破壞植物細胞膜結構,抑制營養(yǎng)生長,從而導致葉片的黃化脫落。相對電導率(Relativeconductivity,REC)和丙二醛(Malonaldehyde,MDA)含量常作為衡量植物細胞膜損傷程度的重要指標。因此,二者的變化與植株在弱光或黑暗脅迫下受傷害程度密切相關。目前對人參榕貯運的研究主要集中在溫度、基質、肥料、保水劑、植物生長調節(jié)劑和根結線蟲等方面,而對人參榕貯運期間光合生理的研究尚鮮見報道。該研究旨在通過探討貯運期間不同補光時間對人參榕葉片形態(tài)及細胞膜的影響,摸索合適的補光時長,從而改善人參榕貯運期間葉片黃化脫落的問題,以期為生產實踐提供技術支持及一定的理論參考依據(jù)。1材料和方法1.1人參纖維的選擇供試材料為符合出口要求的人參榕(接穗為泰國榕),于2013年10月5日購自漳州恒隆園藝有限公司,選擇無病害、健壯、長勢一致的人參榕植株,規(guī)格200g。1.2補光處理與溫度試驗于2013年10月21日至11月20日在室內進行,植株模擬貯運前澆透水1次,后置模擬集裝箱的黑暗貯運環(huán)境(溫度16℃、濕度65%),連續(xù)30d。補光光源采用T5熒光燈(燈管長120cm,功率為28W),每個處理2根熒光燈,照射到植株上的光強為(8±2)μmol·m-2·s-1(燈下11cm)。補光時長分別為0、2、4、6、8、10、12h/d。每處理23株,模擬貯運第0、7、14、21、28天觀察葉片黃化脫落情況和測定相關指標。1.3落葉黃化等級的確定落葉率:貯運前統(tǒng)計植株總葉片數(shù)Nl,每次取樣前再分別統(tǒng)計每株植株的葉片數(shù)N2。落葉率(%)=(NlN2)/Nl×100%。黃化指數(shù):葉片黃化指數(shù)參照李英慧等、徐連生等的方法,將每周掉落的葉片黃化狀態(tài)分為6級(圖1),即未黃化(1級,綠色)、輕微黃化(2級,綠黃色)、中等黃化(3級,黃綠色)、較重黃化(4級,帶有輕微的斑點)、嚴重黃化(5級,帶有褐色斑點)、枯萎(6級)。取每株所有落葉,確定其黃化級數(shù),黃化指數(shù)=[∑(黃化級值×相應黃化級值葉片數(shù))/(每株植株的總葉片數(shù)×6)]。比葉重:參照趙世杰的方法,略作改動。用打孔器(d=1.5cm)打取15個圓葉片,計算出葉片的總面積。105℃殺青15min后,置于55℃,直至衡重,稱取葉片干重(DW)并計算,比葉重(SLW)=葉片干重(mg)/葉面積(cm2)。細胞膜透性:用相對電導率(REC)表示,參照李合生的方法,略作修改。丙二醛(MDA)含量:參照劉祖祺等的方法,采用硫代巴比妥酸(TBA)反應法測定。1.4統(tǒng)計、統(tǒng)計、做圖試驗數(shù)據(jù)采用Excel2003軟件整理、統(tǒng)計、做圖;用DPSv7.05軟件進行單因素方差分析和最小顯著差異法(LSD)比較不同處理組數(shù)據(jù)的差異。2結果與分析2.1不同光照、補光溫度對落葉率的影響由圖2可知,在不同補光條件下,隨著貯運時間的延長,落葉率均呈上升趨勢。但補光時間不同上升的幅度也不同,總體的趨勢是補光時間越長,落葉率增加的程度越小。相同貯運天數(shù)下(除0~7d),補光8~12h/d處理的落葉率均低于其它處理,在第28天時,與其它處理(落葉率>50%)差異極顯著(P<0.01),其中光照12h/d處理的落葉率最低,僅為26.08%。在貯運的不同時間段,落葉率變化的幅度也不同,在0~7d期間,各處理落葉率均接近0,處理間無顯著差異;而在7~28d期間,補光0~6h/d條件下的落葉率上升的幅度比補光8~12h/d大,尤其在21~28d期間,補光0~6h/d快速升高,與其它處理差異極顯著(P<0.01)。這說明短時間的暗脅迫對人參榕落葉率影響較小,通過一定時長的補光(光照8~12h/d),可顯著降低長時間暗脅迫造成的落葉。2.2明短期暗脅迫對人參纖維葉片黃化的影響葉片的黃化指數(shù)與落葉率的變化趨勢一致。由圖3可知,隨著貯運時間的延長,不同補光處理的葉片黃化指數(shù)均呈上升趨勢。在0~7d,各處理黃化指數(shù)接近0,說明短期暗脅迫對人參榕葉片的黃化影響較小;在14~28d期間,各處理在14~21d期間黃化指數(shù)緩慢上升,21d后快速升高,其中補光0、2h/d上升的幅度最大,第28天時其黃化指數(shù)均為0.52。另外,在相同貯運天數(shù)下(除0~7d外),補光時間越長黃化指數(shù)上升的幅度越小。第28天補光8、10、12h/d的黃化指數(shù)分別為0.25、0.28、0.19,與其它處理差異極顯著(P<0.01),說明適當?shù)难a光處理有利于降低黃化指數(shù),延緩葉片黃化脫落。2.3不同處理比葉重的變化比葉重是衡量葉片質量的一個重要指標,反映光合產物積累及分配趨勢。比葉重與落葉率、黃化指數(shù)呈相反的變化趨勢。由圖4可知,隨著貯運時間的延長,不同處理比葉重均呈下降趨勢。于貯運0d相比,第28天補光0~6h/dSLW分別下降39%、36%、34%、30%,與其它處理差異極顯著(P<0.01),說明補光8~12h/d可有效延緩貯運暗脅迫下人參榕葉片光合產物的消耗。2.4補光對電池電解質基礎rec相對電導率(REC)是描述細胞膜透性的重要指標之一,當植株處于逆境脅迫時容易造成其細胞膜透性的改變或喪失,導致細胞內的電解質往外滲,REC上升。由圖5可知,補光時間越短,貯運時間越長,REC越高,在貯運14~28d期間,補光0~6h/d與8~12h/d差異顯著(P<0.05)。貯運第28天,補光0~12h/d處理的REC分別為78%、75%、68%、64%、53%、55%、50%,說明貯運補光處理可有效降低對人參榕葉片細胞膜損傷,且隨著補光時間延長,效果更明顯。2.5不同處理對人參纖維葉片mda含量的影響丙二醛(MDA)是植株處于逆境脅迫時膜脂過氧化作用形成的重要產物之一,其大小反映膜脂過氧化程度。MDA含量與REC變化趨勢一致。由圖6可知,隨著貯運時間延長,不同處理的人參榕葉片MDA含量均呈上升趨勢,在0~14d,MDA含量變化不明顯,而在14~28d,MDA含量快速上升,表明短時間暗脅迫對人參榕膜脂過氧化影響較小。此外,補光時間越長MDA含量越低,貯運第28天,補光8~12h/d時,MDA含量為18.27~19.69μmol/gFW,顯著(P<0.05)低于其它處理。由此可見,貯運期適當補光處理可抑制活性氧自由基積累,減輕膜脂過氧化,從而降低MDA含量。3補光對人參纖維生長和復育率的影響葉片脫落是植株衰老的一個重要表現(xiàn),它既依賴于本身的生長發(fā)育進程,又受到外界環(huán)境的影響,如光照、溫度、水分等因素。暗脅迫是誘導植株衰老的主要外源因素之一。研究表明,植株自然衰老與黑暗誘導衰老具有許多相同之處(超過75%基因表達一致)。該研究中,不同補光時長處理的人參榕植株,隨著貯運時間的延長,落葉率均呈上升趨勢,并在21~28d上升速度加快,說明短時間的黑暗脅迫對人參榕葉片衰老影響較小。此外,在相同貯運天數(shù)下,補光時間越長,落葉率越低,當補光時長≥8h/d時,下降最為顯著。這說明補光措施可有效緩解貯運黑暗脅迫對人參榕植株葉片的影響,從而延緩植株葉片衰老進程。程瑞鋒研究發(fā)現(xiàn),黃瓜補光時間越長、光照強度越大,衰老脫落葉指數(shù)越小,與該研究結果一致。目前認為,葉片黃化的主要原因有澆水施肥過多、干旱脅迫、缺Fe、Mg等微量元素、光照不足、病蟲害等。該試驗結果表明,隨著日補光時間的延長,人參榕葉片的黃化指數(shù)呈下降趨勢,說明植株葉片的黃化脫落主要是由于光照不足造成的,通過適當?shù)难a光處理,有利于植株的生長,能顯著減輕植株葉片的黃化脫落,其中補光時長≥8h/d時,下降最為顯著。這與欒征等在茶苗上的研究結果一致。該試驗發(fā)現(xiàn),隨著日補光時長增加,葉片SLW上升,與落葉率、黃化指數(shù)的變化趨勢相反。說明適當?shù)难a光,有利于減緩貯運植株光合產物的消耗,增加植株葉干重,這與裴海霞等在德國鳶尾‘Royaltouch’上的研究結果一致。細胞膜是細胞的重要組成部分,長期逆境脅迫產生的OH·會跟膜的不飽和脂肪酸發(fā)生過氧化作用,形成的最終產物MDA不僅會對細胞膜結構造成嚴重的損害,還會引起膜脂間或膜脂與膜蛋白的交聯(lián),降低膜的流動性,最終破壞膜的半透性,導致電解質滲透增加,REC上升。該研究中,隨著貯運時間的延長,人參榕葉片的REC、MDA含量變化趨勢與葉片黃化指數(shù)、落葉率一致,說明在黑暗條件下,植株代謝絮亂發(fā)生膜脂過氧化,生物膜的半透性被破壞,電解質滲透增加,是導致葉片的黃化與脫落的主要原因之一。這與夏含嫣等研究結果一致。但通過≥8h/d的補光處理,可在一定程度上保護膜的半透性,維持細胞膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性,從而顯著減少葉片的黃化與脫落。這與李海云等在黃瓜幼苗上的研究結果一致。目前,低溫結合低光度補光處理是觀葉植物較為通用的貯運方式。Kubota等認為,光補償點是較為合適的貯運補光光強。因此,該試驗根據(jù)人參榕光補償點6μmol·m-2·s-1,設置試驗補光光強為(8±2)μmol·m-2·s-1,可最大程度地節(jié)省成本。試驗發(fā)現(xiàn)通過補光措施可顯著減緩人參榕葉片黃化與脫落,隨著補光時間增加,植株的落葉率、黃化指數(shù)均呈下降趨勢。綜上所述,補光時長≥8h/d效果最好,可顯著