陈军　蔡金峰

摘要：以25个薄壳山核桃品种或优良无性系为研究对象，测定了5月中旬、7月中旬、9月中旬叶片的叶绿素含量、光响应曲线，结果表明，薄壳山核桃叶片的叶绿素含量、最大净光合速率（Pnmax）在25个种质材料间和3个时期间均存在显著性差异，且存在一定的变异性，叶绿素含量高于均值的种质有18个，单叶Pnmax高于均值的种质有12个;叶绿素含量与Pnmax呈极显著正相关（r=0.83**）。聚类分析将25份材料聚为3大类，筛选出A1、A2、A3属于高光合性能种质，表现为生育前期和中期的最大净光合速率、叶绿素含量较高，生育后期下降缓慢，可以作为高光效育种种质。

关键词：薄壳山核桃;光合速率;叶绿素含量;种质资源

中图分类号： S664.102文献标志码： A文章编号：1002-1302（2021）19-0164-04

据不完全统计，截至目前，国内江苏、安徽、浙江、云南等地相继从美国引进近百个薄壳山核桃[Carya illinoinensis （Wangenh.） K. Koch]品种，引进品种的生长、生产、抗逆性能及适生区存在较大差异，所以需要对引进品种进行生长的适应性测定与评价，方可推广应用。研究、比较植物不同种质的光合能力差异，筛选出高光效种质，为高产育种和栽培提供技术指导，对引种及提高种质抗胁迫栽培也具有重要意义。徐德聪等基于光合和叶绿素荧光数据研究比较了湖南地区不同品种薄壳山核桃，选育出“金华1号”和“M9-8”2个优良品种^[1-2];汤文华等的研究表明6个薄壳山核桃品种的光合性能存在一定差异，“Western”的光合性能最优，表现为光合效率高、光适应范围广，推广应用潜力较大^[3];李建等的研究表明，6个供试薄壳山核桃品种在自然条件下的光合生理特性存在差异，其中“ML7”的光能利用效率最高，各荧光参数较高，光合性能最好^[4];凌骅等通过叶片的叶绿素荧光和光合生理参数比较研究了5个薄壳山核桃品种间的差异^[5]。前人的研究缺少对大量种质进行光合特性的差异性研究和评价，所以急需对更大范围的薄壳山核桃种质的光合特性进行比较研究来满足国内日益增长的种植需求。本研究分别测定了25个薄壳山核桃种质材料在5月中旬、7月中旬、9月中旬的叶绿素含量、光响应曲线，研究叶绿素含量和最大净光合速率在种质间的差异性及指标间的相关性，基于聚类分析最终筛选出高光合效率和高叶绿素含量的材料，为高光效育种打下基础。

1材料与方法

1.1材料

供试的25个薄壳山核桃品种或优良无性系如表1所示，均是从全国不同种质资源库中获取的经专家鉴定的种条，于2018年3月嫁接在南京林业大学白马基地，进行正常的水肥管理。

1.2叶绿素含量测定

采用乙醇浸提法测定。2020年5月中旬、7月中旬、9月中旬选取每个薄壳山核桃种质长势一致嫁接苗的中上部功能叶，洗净擦干，去中脉后剪碎混匀，取0.1 g，加入15 mL无水乙醇浸提24 h，然后在645、663 nm下測定吸光度，得到D_{645 nm}和D_{663 nm}，总叶绿素含量计算公式为：总叶绿素含量=（20.21×D_{645 nm}+8.02×D_{663 nm}）V/m。其中，V为提取液体积，为15 mL;m为材料鲜质量，为0.1 g。

1.3最大净光合速率（P_nmax）

分别于5月中旬、7月中旬、9月中旬09：30―11：30，采用CIRAS-3便携式光合荧光测定系统的LED红蓝光源叶室进行测定，设置光照度梯度：2 000、1 600、1 200、1 000、800、600、400、300、200、150、100、50、25、0 μmol/（m²·s），温度为自然环境温度，空气流量设为500 μmol/s，CO₂浓度设为 400 μmol/（m²·s）。每个薄壳山核桃种质挑选长势一致的苗木完全展开叶，重复3次。仪器自动记录每个光照度的净光合速率（Pn），并依据叶子飘机理模型进行拟合，得出相应的Pnmax。

1.4统计分析

利用Excel 2010和DPS 7.04软件对田间测试数据进行统计分析。

2结果与分析

2.1不同生育期25个材料的叶绿素含量差异分析

如表1所示，25个材料在5月、7月和9月的叶绿素含量总体呈“升高—降低”的变化趋势。25个材料叶绿素含量均值在3个月间存在显著性差异（P<0.05），其中7月的叶绿素含量均值显著高于5月的和9月的（P<0.05），5月的叶绿素含量又显著高于9月的（P<0.05）。3个月的叶绿素含量均值在25个材料之间也存在明显不同，且变异系数在6.88%～9.37%，其中5月的叶绿素含量最高的种质A1比最低种质A25高出41.75%，7月的叶绿素含量最高的种质A2比最低种质A24高出35.66%，9月的叶绿素含量最高的种质A1比最低种质A24高出44.92%，表现出一定的变异性。3个月的25个材料叶绿素含量均值为3.233 mg/g，其中高于均值的材料有18个，其含量由高到低编号分别为A1、A2、A4、A3、A10、A6、A7、A5、A9、A8、A11、A12、A16、A14、A13、A15、A17、A18。

2.2不同生育期25个材料的最大净光合速率（Pnmax）差异分析

由表2可知，25个材料在5月、7月和9月的P_nmax总体呈“升高—降低”的变化趋势。25个材料P_nmax均值在3个月间存在极显著差异（P<0.01），其中7月的P_nmax均值极显著高于5月的和9月的（P<0.01），5月的P_nmax又极显著高于9月的（P<0.01）。3个月的P_nmax均值在25个材料间也存在明显不同，且变异系数在8.74%～10.26%，其中5月的P_nmax最高的种质A2比最低种质A24高出4908%，7月的P_nmax最高的种质A1比最低种质A23高出39.82%，9月的P_nmax最高的种质A2比最低种质A24高出40.76%，表现出一定的变异性。3个月的25个材料P_nmax均值为10.522 μmol/（m2·s），其中高于均值的材料有11个，其P_nmax由高到低编号分别为A2、A1、A3、A5、A4、A6、A7、A8、A9、A10、A11。

2.3相关性分析

由表3可知，同一生育期（5月、7月、9月）叶绿素含量与最大净光合速率（P_nmax）均呈极显著正相关（P<0.01）。不同时期相关性有所不同，5月的相关系数与7月的基本相等，均高于9月的，结合表1和表2，进入9月份叶绿素含量和P_nmax均有不同程度的降低，但两者的降低程度不完全同步，造成两者的相关性降低。

2.4聚類分析

基于叶绿素含量和P_nmax对25个材料进行聚类分析，可以聚为3大类（图1）：第1大类包含A1、

3结论与讨论

基因型是造成不同种质间生理生态学特性差异的重要因素，不同种质间的植物光合能力存在明显差异。叶绿素含量的高低直接影响叶片光合作用的强弱^[10]。魏书奎等的研究表明，同一时期、同一种核桃的叶绿素含量高低与光合性能的强弱相匹配，  二者呈正相关关系^[6]。本研究也得到了一致的表4各类群的叶绿素含量和最大净光合速率均值

类群材料编号叶绿素含量（mg/g）Pnmax[μmol/（m2·s）]5月7月9月5月7月9月1A1、A2、A33.4723.5803.41712.58915.6488.5592-1A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A113.3903.3913.30811.05614.4787.8542-2A12、A14、A16、A13、A15、A17、A18、A20、A19、A21、A223.2493.2823.17910.35212.4107.2973A23、A24、A252.6222.7742.4499.14211.4726.383

结论，即相同生育期内不同薄壳山核桃种质的叶绿素含量和最大净光合速率均存在较大差异，且2个指标存在显著的正相关性。其原因在于薄壳山核桃叶片的叶绿素含量高低会直接影响到其光合作用中光的吸收、传递与利用，最终影响到整株光合速率^[7]。

通过对木本植物光合作用的研究，可为选育和鉴定优良品种、丰产优质栽培提供理论依据^[8]。在比较了解材料间的光合能力差异的基础上，采用聚类将25个材料分成3大类：第1大类包含A1、A2、A3这3个材料，表现为最大净光合速率、叶绿素含量在5月、7月和9月均较高，可作为高光效育种的亲本材料，为高光效育种提供种质资源;而第3大类包含A23、A24、A25这3个材料，表现为叶绿素含量、P_nmax均低，可以作为低光效的亲本构建遗传群体，研究定位叶绿素合成、光合生理的数量性状位点。P_nmax反映了植物利用光能的最大潜力，P_nmax较高的植物可以较多地利用叶片吸收的光能，减少强光或饱和光对光合机构的光破坏^[9]。第1大类中A1、A2、A3具有较高的P_nmax，说明这3个材料具有较高的光能利用能力，能较好地适应中午和夏季的强光环境，减少高光环境对光合机构的光破坏，这在一年中的速生期是难能可贵的。

参考文献：

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[3]汤文华，窦全琴，潘平平，等. 不同薄壳山核桃品种光合特性研究[J]. 南京林业大学学报（自然科学版），2020，44（3）：81-88.

[4]李健，凌骅，杨先裕，等. 美国引进的6个薄壳山核桃品种光合生理特性比较[J]. 安徽农业大学学报，2018，45（2）：258-262.

[5]凌骅，黄坚钦，温国胜，等. 5种美国山核桃苗叶片光合生理特性比较[J]. 林业科学，2014，50（8）：174-178.

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基金项目：江苏省林业科技创新与推广项目（编号：LYKJ[2018]05-2）。

作者简介：陈军（1982―），男，江苏泰州人，博士研究生，主要从事薄壳山核桃等经济林培育研究。E-mail：763502609@qq.com。