梁秋霞 ，黄群策 ，曹刚强 ，应芳卿 ，黄文

（1.郑州大学河南省离子束生物工程重点实验室，450052；2.郑州大学生物工程系；3.郑州市蔬菜研究所）

番茄是一种适应性较强的作物，但是不同的品种适应性有一定的差异，高温常常是影响其生长发育的重要因素。目前快速发展起来的温室栽培农业也同时带来一些负面影响，如温室的温度、湿度及其病虫害的传播，因此急需要选育一些抗病、耐高温的温室品种资源为种植者所用。本文所用材料是突变体Mutant-1番茄和对照河南4号番茄，该突变体是利用低能离子注入技术获得的稳定突变体，自交十几代，性状稳定，柠檬形、粉色果实，耐贮运，可以作为大棚温室番茄的新种质进行利用[1]。本文通过研究二者的光合特性旨在为低能离子注入诱变技术在番茄新种质的创造方面提供一定的理论依据和参考价值。

1 材料与方法

1.1 试验材料

河南4号番茄的稳定突变株系Mutant-1番茄的种子（该突变体是由低能离子注入诱变后发现的稳定突变体），由郑州大学河南省离子束生物工程重点实验室和郑州市蔬菜研究所番茄育种组共同开发提供。

1.2 试验方法

①叶绿体色素的定量测定 参照邹琦[2]的方法测定，数据的分析采用Excel软件计算平均值和标准差，所有数据均为3次重复平均值，并采用最小显著差异法（LSD）进行植物样品差异显著性检验。

②光合效应的分析 本试验在郑州市蔬菜研究所试验基地 （郑州市南郊）的日光温室内进行，2008年7月21日穴盘基质播种育苗，8月5日5叶1心时将幼苗移栽定植到温室中。栽培管理技术与一般生产试验相同。光合速率的测定采用 CB-1102便携式光合蒸腾仪测定。番茄株高为155 cm左右时，选取有代表性的长势一致的突变体Mutant-1和对照河南4号番茄的植株，在盛花期选择晴天恒定条件下测定其功能叶片的净光合速率和蒸腾速率。每个材料测定3株，每个功能叶片测定相对恒定的数值3个，并进行统计分析[3～5]。

2 结果与分析

2.1 叶绿体色素的定量测定

叶绿素存在于绿色植物细胞内的叶绿体中，分为叶绿素a和叶绿素b，这两种色素在高等植物绿叶中的比例通常是3∶1。前人研究发现，绝大部分的叶绿素a分子和全部的叶绿素b分子有吸收光能的作用，可进行光合作用，把吸收的二氧化碳与水合成有机物，作为植物生长所需要的能量贮存起来。本文测定了不同部位的真叶叶片的叶绿素色素浓度的消光值（表1和图1），结果表明，测定液中突变株系中上部真叶的叶绿素a含量比河南4号番茄约高0.404 mg/g，叶绿素b含量比河南4号番茄约高1.127 mg/g,类胡萝卜素的含量仅比对照高约0.011 mg/g；中部真叶的叶绿素a含量比河南4号番茄约低0.697 mg/g，叶绿素b含量比河南4号番茄约低1.33 mg/g，而类胡萝卜素的含量比对照约低0.115 mg/g；下部真叶的叶绿素a含量比河南4号番茄约高1.453 mg/g，叶绿素b含量比河南4号番茄约高0.485 mg/g，类胡萝卜素含量比对照高约 0.16 mg/g。试验发现，突变体番茄真叶上部和下部叶绿素中测定色素的平均值比对照均偏高，但是叶绿素a和叶绿素b二者的比值接近3∶1，这种情况可能与突变体材料本身的特性也有一定的关系。从总体来看，类胡萝卜素的含量变化较小，同时说明类胡萝卜素分子属于一种比较稳定的色素，不容易被破坏，起到保护叶绿素的作用，防止强烈的光线照射损伤叶绿素功能。

表1 番茄不同部位真叶色素浓度

2.2 光合速率的测定

①突变体Mutant-1与对照河南4号番茄开花期净光合速率的比较 番茄植株盛花期选择植株长势一致的功能叶片，也就是第一花序下的第二片叶在晴天9∶00～11∶00进行光合速率的测定，结果表明，在番茄开花期，突变体Mutant-1番茄和对照河南4号番茄净光合速率不同。Mutant-1的净光合速率在此时间段低于对照，在9∶30时Mutant-1番茄和对照河南4号番茄净光合速率均较高，因为此试验是在日光温室内测定，早晨内部湿度较高，到了9∶30时，温室内的湿度基本降低到较低的值，这时番茄植株急需通过增强光合作用补充体内养分，就会达到一个较高水平光合效率。到了10∶30时阳光较强，光合作用反而有所下降，11∶30时，光合效率继续降低可能是为了适应强烈的阳光照射（图2）。

②突变体Mutant-1与对照河南4号番茄开花期净光合速率的日变化 测定结果显示，突变体Mutant-1番茄的净光合速率明显低于对照河南4号番茄（图3），8∶30～18∶30 测定河南 4 号番茄材料及其突变体Mutant-1番茄的净光合速率，在8∶30左右和9∶00之前Mutant-1的净光合速率明显高于对照河南4号番茄，但是在其他时间，则是低于对照。8∶30～9∶30，二者的净光合速率上升最快，是为了体内养分的充分供应，通过光合作用排除体内的 CO2，吸收 O2。从 9∶30～11∶30 的测定结果看，二者的光合效率逐步降低，以适应室外强烈阳光的照射。11∶30～12∶30，突变体 Mutant-1 番茄净光合速率升高，且达到一个较高的值 16.69 μmol·m-2·s-1，而对照河南4号番茄的净光合速率则下降，但下降的幅度太大；12∶30～13∶30 这段时间突变体番茄的净光合速率开始下降，而对照河南4号番茄的净光合速率则急剧上升，13∶30时达到一天相对最高的值 26.23 μmol·m-2·s-1，但是突变体番茄的最高净光合速率出现在 9∶30，为 20.24 μmol·m-2·s-1。13∶30～15∶30，二者的净光合速率处于下降趋势而且下降的幅度较大，因为此阶段的阳光最强烈，日光温室内的大多数番茄叶片出现萎蔫状态，叶片下耷，只有通过降低光合作用，减少体内能量的损耗来适应此环境。16∶30，二者的净光合速率都上升到相对较高的值，突变体Mutant-1和对照的净光合速率分别为 5.73 μmol·m-2·s-1和 14.07 μmol·m-2·s-1，之后开始下降。由此表明，河南4号突变体Mutant-1因其叶片细小、叶面积小于对照，决定了其光合效率较低。

图1 突变体Mutant-1和对照河南4号番茄高代材料不同部位真叶的叶绿体色素含量

图2 河南4号及其突变体Mutant-1番茄在开花期的净光合速率（Pn）

③突变体Mutant-1与对照河南4号番茄开花期净蒸腾速率的日变化 由图4蒸腾速率（E）的测定值可以看出，河南4号番茄及其突变体Mutant-1番茄开花期的蒸腾速率（E）的日变化呈现单峰曲线变化。在15∶00时，Mutant-1番茄的蒸腾速率达到最大值 9.46 mol·m-2·s-1, 而对照河南 4 号番茄在17∶00时达到最高值，随后二者的蒸腾速率均呈现下降趋势。结合图3来看，突变体和对照河南4号番茄在13∶30之后的净光合速率均呈下降趋势与蒸腾速率降低相关。

3 小结与讨论

突变体Mutant-1番茄是经过低能离子束注入辐射技术获得的遗传性状稳定的植物材料，随着突变体世代的增加，没有发现其有回复变异和出现新的变异类型，其果实柠檬类型，可以作为培养大棚温室番茄的新种质进行利用，非常值得进一步深入探索研究其特征特性变异。本文从光合效应方面对Mutant-1及对照材料进行了分析，结果显示突变体株系的上部和下部叶片叶绿素的含量均比对照高，但是叶绿素a和叶绿素b二者的比值接近3∶1。因为在植物体内的色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类，由此推断可能与突变体材料本身的特性也有一定的关系；而类胡萝卜素的含量变化较小，类胡萝卜素分子在植物体内属于一种比较稳定的色素，主要起到保护叶绿素的作用。

光合效率的测定结果显示，突变体株系与对照株系相比其净光合速率普遍比对照低，但是在一天之中也有净光合速率最高的点，相对来看，在中午以后（试验时间是13∶00之后）到16∶00左右其光合速率下降较快，这种现象也与植物的生理节奏适应性有关，即“午休”现象。之后其净光合速率上升，随着光照的减弱，又再下降。但是试验中测得的蒸腾速率呈现先上升再下降的单峰变化趋势。突变体番茄的蒸腾速率最高点在15∶00，而对照为17∶00，说明与其植物材料本身的特征特性有一定的关系。

图3 河南4号及其突变体Mutant-1番茄在开花期净光合速率（Pn）的日变化

图4 河南4号(control)及其突变体Mutant-1番茄在开花期蒸腾速率（E）的日变化

[1]Liang Q X,Huang Q C,Cao G Q,et al.Study of biological effects of low energy ion implantation on tomato and radishbreeding[J].Plasma Sci Technol,2008,10:254-259.

[2]邹琦.植物生理学实验指导[M].北京∶中国农业出版社，2000.

[3]张洁，李天来.短时间亚高温处理及其恢复对番茄光合特性的影响[J].农业工程学报，2007，23（1）∶162-167.

[4]罗新兰，李天来，李国春，等.日光温室番茄叶片净光合速率与气象因子的关系[J].江苏农业科学，2007（4）∶89-92.

[5]李玉巧，桑艳鹏，姜红，等.加工番茄光合特性的研究[J].安徽农业科学，2007，35（15）∶4 436-4 437.