林晓红等

摘 要 以福建金线莲与台湾金线莲为试材，采用人工气候箱模拟自然高温，研究金线莲叶绿素荧光参数及SOD活性与电导率的变化。结果表明：随高温胁迫时间的延长，台湾金线莲叶绿素a、叶绿素b与总叶绿素含量显著下降；而福建金线莲变化不显著。台湾金线莲Fo的升高与Fv/Fm的下降水平均高于福建金线莲，而两者的Fm和Fv变化差异不明显；在热胁迫过程中，台湾金线莲ABS/RC的上升和φEo、φPo、ψo的下降均达到显著水平，而福建金线莲变化不显著。高温胁迫下台湾金线莲的SOD活性与电导率均呈显著变化，而福建金线莲则变化不显著。这说明福建金线莲对高温的耐受力优于台湾金线莲，因此，实地栽培台湾金线莲应选择比福建金线莲更加阴凉的种植环境。

关键词 高温胁迫；金线莲；荧光参数；SOD活性；电导率

中图分类号 S567.5 文献标识码 A

Effects of High-temperature Stress on Chlorophyll Fluorescence Parameters， SOD Activity and Electrolyte Leakage of Anoectochilus roxburghii（Wall.）Lindl. and Anoectochilus formosanus Hayata

LIN Xiaohong1， SHI Mutian2， LIN Sanmu1

1 Zhangzhou Urban Vocational College， Zhangzhou， Fujian 363000， China

2 College of Horticulture， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002， China

Abstract The changes of chlorophyll fluorescence parameters， SOD activity and electrolyte leakage of A. roxburghii（Wall.）Lindl. and A. formosanus Hayata were studied at controlled high temperature with a climate chamber. The contents of chlorophyll a， chlorophyll b and total chlorophyll in A. formosanus decreased significantly with increasing exposure time at high temperature， while those in A. roxburghii only slightly changed. A. formosanus underwent more evident increase of Fo and decrease of Fv/Fm compared with A. roxburghii did. Under high-temperature stress， ABS/RC of A. formosanus rose significantly， and its φEo， φPo and ψo reduced significantly， whereas the values of A. roxburghii kept stable. The results indicated that A. roxburghii tolerated high temperature better than A. formosanus did. As a result， the latter needs to be cultivated in a cooler climate.

Key words High temperature stress；Anoectochilus roxburghii；Chlorophyll fluorescence parameters；SOD activity；Electrolyte leakage

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.06.016

金线莲（Anoectochilus roxburghii）为兰科（Orchi

daceae）开唇兰属（Anoectochilus）鸟巢兰族（Trib.neottieae Lindl）多年生草本植物，含有生物碱、氨基酸、维生素、糖类、皂甙、甾体、微量元素等多种成分，具有调节内分泌，预防癌症、高血压、糖尿病等诸多药用价值，是近年来福建省发展规模快、经济效益高的名贵药用植物，具有广阔的市场前景。金线莲喜阴凉、潮湿的环境，据种植户的实践证实其生长最适温度为18～25 ℃，但南方夏季的高温通常超过35 ℃，因此，夏季高温已成为限制金线莲产业推广和发展的重要瓶颈。

福建金线莲[Anoectochilus roxburghii（Wall.）Lindl.]与台湾金线莲（台湾开唇兰）（Anoectochilus formosanus Hayata）是目前栽培规模最大的2种金线莲，尤其是台湾金线莲产量和经济效益均高，但因耐热性较福建金线莲差，夏季栽培较难，种植面积反而小。

在反映植物品种间耐热性差异、生理响应及耐热机理方面的研究已有较多报道[1-5]，但有关金线莲耐热差异及热胁迫方面的研究目前尚未见报道。本研究对2种金线莲在高温胁迫下的适应性展开研究，测定2种金线莲叶片叶绿素荧光参数及SOD活性与电导率的变化，以期解释金线莲对高温的响应机理，旨在了解福建金线莲与台湾金线莲的热敏感性，为南方金线莲产业选择适栽品种及栽培技术的调整提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本试验所用福建金线莲与台湾金线莲均为福建省荆龙生物科技有限公司提供。选取培养3个月生长健壮、长势基本一致的健康植株为试验材料。常规培养参数见表1，栽培基质为泥炭土。

1.2 方法

1.2.1 高温胁迫处理 试验于2012年10月在漳州城市职业学院生理生化实验室进行。采用RXZ智能人工气候箱（宁波江南）模拟自然条件，昼夜交替14/10 h进行，具体处理参数见表1，每处理50株，重复3次。试验期间每天17：00浇水1次。

1.2.2 叶绿素荧光参数的测定 选取处理植株：在早上9：00利用植物效率分析仪（英国Hansatech公司Handy-PEA）测定植株叶片荧光诱导动力学参数。将完整的植株叶片暗适应30 min后，激发光强为0.1 μmol/（m2·s），作用光照强度为3 000 μmol/（m2·s），测定20次，重复3次。记录并计算以下参数，计算公式参考李鹏民等[6]的方法：Fo表示暗适应最小荧光、Fm表示暗适应最大荧光、Fv表示稳态荧光、Fv/Fm表示暗适应下的最大量子产额、ABS/RC表示单位反应中心吸收的光能；φPo表示暗适应后的最大光化学效率；ψo表示中心捕获的激子中用来推动电子传递到电子传递链中超过QA的其它电子受体的激子占用来推动QA还原激子的比率；φEo表示用于电子传递的量子产额；φDo（φDo=1-φPo）表示热耗散的量子比率。

本试验以金线莲植株茎干出现水渍症状并倒伏作为植株受害（植株受害率=受害植株数/植株总数），观察并记录植株的受害情况。

1.2.3 生理指标的测定 叶绿体色素含量和电导率的测定参考董树刚等[7]的方法、SOD活性参考朱广廉等[8]的方法。试验重复3次，利用TU-1810紫外可见分光光度计（北京普析）进行光密度测定。

1.3 数据处理

采用DPS 6.55软件进行数据处理，新复极差法进行处理间多重比较。

2 结果与分析

2.1 高温胁迫对2种金线莲受害率的影响

由图1可知，高温胁迫下，台湾金线莲在2 d内植株受害率为0，而福建金线莲在3 d内植株受害率为0，说明在昼35 ℃夜30 ℃的高温下台湾金线莲可以忍受2 d，而福建金线莲可以忍受3 d。然后随胁迫时间的延长，2种金线莲表现出不同程度的受害，且变化都达到显著水平。在高温胁迫6 d时，台湾金线莲的受害率高达37.33%，而福建金线莲为6.80%，这表明在昼35 ℃夜30 ℃的条件持续6 d时2种金线莲均表现出不同程度的受害，并且台湾金线莲对热胁迫的敏感性显著高于福建金线莲。

2.2 高温胁迫对2种金线莲叶绿体色素含量的影响

由图2可知，台湾金线莲的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量的总体水平都较福建金线莲低。在高温胁迫下，台湾金线莲叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均呈下降趋势，且在胁迫4 d后呈显著下降趋势；类胡萝卜素整体呈下降趋势，在胁迫2 d后表现显著下降。福建金线莲在胁迫初期叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量均出现升高现象，其中叶绿素a含量2 d的高于0 d 的15.20%，且达显著水平；2 d后随胁迫时间的延长均呈下降趋势，但统计分析结果表明均未达显著水平。叶绿素b含量0 d的变化高于1 d的22.23%，且达显著水平，之后变化不显著。总叶绿素含量与叶绿素a有相似的变化，类胡萝卜素在胁迫后先出现升高，1 d的含量高于0 d的15.77%，且达显著水平，之后缓慢降低且未达显著水平。

2.3 高温胁迫对叶绿素荧光动力学参数的影响

2.3.1 对光化学效率的影响 由图3可知，高温胁迫下，随胁迫时间的延长2种金线莲的Fo呈上升趋势，Fm、Fv有升有降，Fv/Fm呈下降趋势。正常条件下，台湾金线莲与福建金线莲有相似的Fo值，且Fo在4 d时呈现显著增高，而台湾金线莲高于福建金线莲14.71%；正常条件下，台湾金线莲相比福建金线莲有较高的Fm值，且在胁迫2 d后Fm变化不显著，而台湾金线莲降幅显著低于福建金线莲；Fv与Fm有相似的变化趋势，说明Fv的变化主要取决于Fm；在胁迫之前，台湾金线莲Fv/Fm值高于福建金线莲的3.05%，胁迫2 d后台湾金线莲下降了8.03%，达到民显著水平，且在2 d时低于福建金线莲的2.75%，这说明高温条件下，台湾金线莲的Fv/Fm值比福建金线莲的更敏感。

2.3.2 对性能指数和推动力的影响 由图4可知，在正常条件下，台湾金线莲比福建金线莲有较高的ABS/RC值，当受到高温胁迫时，2种金线莲均呈现先升高后平稳变化的趋势。台湾金线莲ABS/RC值在1、2 d均出现显著升高，分别高于0 d时的27.20%和42.59%，之后变化不显著；福建金线莲在1 d时出现显著升高，高于0 d时的25.70%，之后变化相对平稳。台湾金线莲的φEo在2 d时低于1 d的41.76%，达到了显著水平，之后变化不显著；福建金线莲出现波动变化，但统计结果表明均未达到显著水平。高温胁迫下，φPo整体表现出下降趋势，且在胁迫2 d时，台湾金线莲和福建金线莲分别下降了7.99%和2.63%，达到了显著水平，2 d后变化不显著。随胁迫时间的延长，2种金线莲的Ψo值均呈下降趋势，且台湾金线莲在胁迫1、2 d分别下降了7.20%和27.14%，达到了显著水平，之后缓慢降低，4 h后显著降低；福建金线莲胁迫1 d的Ψo值低于0 d的13.54%，达到了显著水平，之后变化不显著。

2.4 高温胁迫对2种金线莲生理指标的影响

2.4.1 高温胁迫对2种金线莲SOD活性的影响 由图5-A可知，在正常条件下，台湾金线莲与福建金线莲有相近的SOD活性，但经高温胁迫后，台湾金线莲呈下降趋势，且处理1、5 d后，分别低于处理0、4 d后的12.00%、11.77%，达到了显著水平，其他时间变化不显著，这说明此高温胁迫对植株已造成伤害，导致SOD活性降低；而福建金线莲则呈不显著的波动变化，说明此胁迫对福建金线莲SOD活性的影响不显著，植株受害程度较轻。

2.4.2 高温胁迫对2种金线电导率的影响 由图5-B可知，随高温胁迫时间的延长，2种金线莲的电导率值均呈升高趋势。台湾金线莲在处理1、5 d后，分别高于处理0、4 d后的17.53%和22.66%，达到了显著水平。综上所述，台湾金线莲经高温处理后，植株破坏严重；福建金线莲经高温处理后，电导率升高缓慢且均未达显著水平，这说明福建金线莲对此高温处理具有更强的适应能力。

3 讨论与结论

叶绿体色素的变化主要取决于叶绿素合成酶类及分解酶类的活性。高温胁迫下，叶绿素分解酶类的活性大于合成酶类的活性，导致叶绿体色素降解大于合成，使叶绿体色素含量下降。本研究中，福建金线莲在高温下表现出较好的适应性，叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量总体水平高且变化幅度较台湾金线莲小。尤其是对小于2 d的昼35 ℃夜30 ℃高温条件，对叶绿体色素的合成具有一定的促进作用。对小麦的研究结果表明，耐热性强的品种叶绿素含量下降幅度小于耐热性弱的品种[9]，同样支持这一结果。这说明福建金线莲对胁迫的适应性优于台湾金线莲，从胁迫受害率的统计中也可清楚的看出这一结果。

高温胁迫导致植物叶绿体色素的减少，从而影响到叶片的光合性能[10-11]。因此，叶绿素荧光的变化可以反映植物受胁迫的情况，最直接的是使光化学反应下降，以叶绿素荧光形式的耗散增加。在高温胁迫之前，2种金线莲叶片有几乎相同的Fo值，而高温胁迫后Fo都有剧烈升高的现象，这可能是植物对外界刺激的应激反应。当高温持续1 d后，高温导致了类囊体膜结构发生改变表现在Fo缓慢上升，福建金线莲的Fo值变化相对平稳，而台湾金线莲的Fo值有显著升高的变化。郭延平等[12]就柑橘高温胁迫下的研究结果表明，耐高温能力强的脐橙叶片Fv/Fm降幅和Fo升幅小于耐高温能力差的温州蜜柑，并认为Fv/Fm和Fo可能是果树品种间抗高温能力的鉴定指标。而这在甜椒、豌豆等植物也得到了相似的结论[5， 13-14]。

性能指数和推动力包含3个相互独立的参数[ABS/RC、φPo和ψo]，它们可以更准确地反映植物光合机构的状态，对某些胁迫比Fo、Fv/Fm的变化更敏感，能更好地反映胁迫对光合机构的影响[15-17]。高温导致了金线莲Fo的上升，反映出PSⅡ反应中心失活[13-14]，这就迫使剩余的有活性的反应中心的效率提高，使ABS/RC出现上升。同时，高温胁迫导致单位叶面积热耗散增加，使得叶片中过剩的激发能得以及时耗散，φEo产额呈显著水平下降。台湾金线莲的ABS/RC显著高于福建金线莲，而φEo显著低于福建金线莲，反应出台湾金线莲光合机构更严重的破坏程度。

φPo和ψo参数主要反映了PSⅡ受体侧的变化[6]。高温胁迫条件下，2种金线莲的φPo和ψo总体变化都呈下降趋势，说明高温减少了受体侧的电子传递体，使较多的光能用来还原QA，QA的还原加速导致QA传递电子的能力下降，表现为2 ms时ψo下降。此现象在台湾金线莲中比福建金线莲表现的更明显。

自由基伤害学说认为，高温胁迫会打破活性氧原有的代谢平衡，诱发氧化胁迫，致使细胞生理代谢紊乱，这是引起植物耐性极限崩溃的主要原因[18]。而SOD作为植物抗氧化系统的第一道防线，在维持植物体内活性氧的动态代谢平衡、降低质膜过氧化作用中具有极其重要的意义[19-20]。本研究结果表明，30 ℃以上高温胁迫使台湾金线莲活性氧含量迅速增加，SOD活性显著下降，质膜过氧化严重，电导率值持续升高，生理反应明显紊乱。

对台湾金线莲和福建金线莲昼35 ℃夜30 ℃持续6 d的高温试验结果表明，台湾金线莲Fo表现的升高和Fv/Fm的下降水平均高于福建金线莲，且两种金线莲Fm和Fv变化差异不明显。台湾金线莲的ABS/RC的上升和φEo、φPo、ψo的下降均达到了显著水平，而福建金线莲变化不显著。这表明在热胁迫中，ABS/RC、φEo、φPo、ψo比Fv/Fm更灵敏的反映出不同品种金线莲的耐热性。本研究结果表明，台湾金线莲对高温的适应性总体低于福建金线莲，在实地栽植金线莲中，应选择比福建金线莲更加阴凉的种植环境，同时适当补光、促进光合，以增加净光合效率，从而提高热适应性。

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责任编辑：黄东杰