甘蔗叶片叶绿素荧光参数日变化研究

光是影响光合作用最重要的因素，光合作用是植物生长和发育的基础，是衡量作物光合生产力的重

要指标，是决定作物产量和品质构成的主要因素[1]㊂

自1960年Kautsk 发现叶绿素荧光产量的变化之

甘蔗叶片叶绿素荧光参数日变化研究①

王勤南②许环映陈俊吕刘壮常海龙周峰金玉峰胡后祥符成刘少谋③

(广州甘蔗糖业研究所海南甘蔗育种场/

农业部广东甘蔗种质资源与利用科学观测实验站

海南三亚572025)

摘

要

为探索甘蔗光合作用及光合能力的规律性，为甘蔗高光效品种选育与栽培，高光效亲本筛选提供理论

参考㊂本文以甘蔗常用核心亲本93-159㊁CP72-1210和ROC26为材料，采用PAM-2500便携式荧光仪对甘蔗叶片叶绿素荧光参数原初光能转化效率(Fv /Fm )㊁实际原初光能捕获效率Y (Ⅱ)㊁非光化学淬灭系数NPQ ㊁光化学淬灭系数qP 和光响应曲线参数(α㊁ETRm ㊁Ik )值进行日变化研究㊂结果显示，甘蔗具有较强的光呼吸能力和光抑制自我保护能力，较高的光能利用效率，较低的饱和光强，吸收的光能较少地分配到热耗散，能保证吸收的光能最大程度进入电子传递系统进而进行碳固定㊂关键词甘蔗；叶绿素荧光参数；光合作用；日变化分类号

S566.1

Diurnal Variation of Chlorophyll Fluorescence Parameters of Sugarcane Leaf

WANG Qinnan XU Huanying CHEN Junlv LIU Zhuang CHANG Hailong

ZHOU Feng JIN Yufeng HU Houxiang FU Cheng LIU Shaomou (Hainan Sugarcane Breeding Station of GSIRI /Ministry of Agriculture of Guangdong Sugarcane Germplasm Resources and Utilization of Scientific Observation Test Station,

Sanya,Hainan 572025，China )

Abstract To explore the regularity of photosynthesis and photosynthetic capacity of sugar cane,sugar cane to high light efficiency breeding and cultivation,high luminous efficiency parental screening theoretical reference.In this paper,cane common core parental 93-159,CP72-1210and ROC26for materials,using PAM-2500portable fluorometer chlorophyll fluorescence parameters of sugarcane original photochemical efficiency (Fv /Fm ),actual photochemical capture efficiency Y (Ⅱ),non-photochemical quenching NPQ,photochemical quenching (qP )and light response curve parameters (α,ETRm ,Ik )value changes of date.The results showed that sugar cane has a strong ability to breathe light and light suppression of self-protection capability,high energy efficiency,low saturation intensity,the absorption of light energy to heat dissipation allocate less,to ensure the absorption of light to the greatest extent into the electron transport system and thus carbon fixation.

Keywords sugarcane ;chlorophyll fluorescence parameters ;photosynthesis ;diurnal change

①基金项目：现代农业产业技术体系建设专项资金(No.CARS-20-1-6)；农业部广东甘蔗种质资源与利用科学观测试验站和广东省科技计划项目 竹蔗光期微生态因子调节及其远缘杂交种质创新应用 (No.2012B061800001)；高抗旱斑茅F1亲本创制和选育研究(No.2011B060400018)；甘蔗温水去雄杂交制种技术(No.2011B020301002)；广州市科技计划项目(No.2014J4100227)㊂收稿日期：2014-06-11；责任编辑/凌青根；编辑部E-mail:rdnk@ ㊂②王勤南(1983～)，男，本科，农艺师，研究方向为甘蔗遗传育种㊂③通讯作者㊂E-mail:liushaomou@ ㊂

Vol㊂34，No㊂10

2014年10月CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE

第34卷第10期Oct ㊂2014

王勤南等甘蔗叶片叶绿素荧光参数日变化研究

后，开始通过研究叶绿素荧光产量等来获得植物光合性能的有用信息㊂经过50多年的发展，形成了叶绿素荧光动力学技术，通过对水稻[2]㊁小麦[3]㊁玉米[4]㊁番茄[5]㊁茶叶[1]㊁园林植物[6]等的研究，在测定光合作用时发现，光系统对光能吸收㊁传递和耗散分配方面发挥重大作用，在植物光合作用㊁机理研究及作物增产潜力预测和环境保护等方面得到广泛的应用㊂

甘蔗既是一种重要的糖料作物．也是一种重要的高生物量生物能源作物[7]㊂甘蔗的光合作用是其生产力构成的主要因素，也是甘蔗糖分形成的基础㊂目前，国内外对影响甘蔗光合作用的因素及其相互关系的研究[8-12]，为甘蔗良种选育与栽培管理提供有益的理论依据㊂但是，关于甘蔗叶片中叶绿素荧光特性方面的研究少有报道㊂因此，本文采用叶绿素荧光分析技术，通过分析甘蔗叶片叶绿素荧光参数，初步探索甘蔗光合作用规律性，以期为甘蔗品种选育㊁栽培㊁环境胁迫㊁抗逆鉴定和筛选提供相应的理论参考㊂

1材料与方法

1.1材料

1.1.1试验材料

试验材料为甘蔗常用核心亲本粤糖93-159㊁CP72-1210和ROC26，选择生长状况基本一致的植株，设3个重复，每个重复3株，每株选择-1叶，用以叶片测量㊂

1.1.2试验时间、地点

研究田间时间于2013年8月在广州甘蔗糖业研究所海南甘蔗育种场(农业部广东甘蔗种质资源与利用科学观测实验站)的大田甘蔗亲本圃里进行㊂

1.2方法

1.3.1叶绿素荧光动学参数测定

采用PAM-2500便携式荧光仪(德国Walz公司)测定叶绿素荧光动力学参数，于2013年8月测定，选择晴朗的白天7：00～19：00进行测量，测量前植株叶片用叶片夹夹住并进行充分的暗反应，每隔2个小时测量1次㊂测量参数有荧光淬灭参数包括PSⅡ最大光化学潜力Fv/Fm㊁实际光能转化效率Y (Ⅱ)，非光化学淬灭系数NPQ㊁光化学淬灭系数qP和光响应曲线参数包括α光能利用效率㊁ETRm 最大电子传递效率㊁Ik最小饱和光强㊂

1.2.2统计分析

各项指标均取3个亲本数据的平均值，光响应曲线参数α㊁ETRm㊁Ik采用Eilers and Peeters (Ecological Modelling42(1988)199-215)公式进行光响应曲线拟合计算㊂数据统计分析和作图采用Microsoft Excel和DPS6.5软件系统㊂

2结果分析

2.1甘蔗叶片的Fv/Fm值日变化

Fv/Fm反映PSⅡ反应中心原初光能转化效率，是植物光抑制的重要指标[13]，其值越低证明植物发生光抑制的程度越高[14]㊂测定结果表明，甘蔗叶片的Fv/Fm值先升后降再升再降的 M 型趋势变化，9：00以后，随着光照强度的增强，甘蔗叶片的Fv/Fm值迅速下降，在11：00左右达到最低值，且均显著小于其7：00㊁9：00㊁15：00㊁17：00和19：00的Fv/Fm值(P＜0.05)㊂表明在强光和高温下，PSⅡ的光化学效率下降，出现光合作用的光抑制(午休现象)㊂午后，随着光强的减弱，Fv/Fm 值逐渐回升，在17：00恢复到上午7：00的Fv/Fm值水平，说明光合作用器官在中午并没有受到损伤，只是光合作用暂时受到抑制㊂可见中午PSⅡ的功能下降是可逆的㊂见图1㊂

2.2甘蔗叶片的Y(Ⅱ)值日变化

Y(Ⅱ)用来反映PSⅡ反应中心在有部分关闭情况下的实际原初光能捕获效率，其值先升后降再升再降的 M 型趋势与Fv/Fm值变化趋势一致，10：00以后，随着光照强度的增强，Y(Ⅱ)值迅速下降，在11：00左右达到最低值，且均显著

0.77

0.76

0.75

0.74

0.73

0.72

0.71

7∶009∶0011∶0013∶0015∶0017∶0019∶00

bc

ab

ab

cd

d

a

bc

图1甘蔗叶片叶绿素荧光参数Fv/Fm的日变化

说明：图中曲线上相同的小写字母表示差异不显著(P＜0.05)㊂下同㊂