魔芋 (Amorphophallus Blume) 别名磨芋、灰菜、黑芋头、黑豆腐、南星等, 是单子叶植物纲 (Monocotyledoeae) 天南星科 (Araceae) 魔芋属植物的总称[1], 为多年生草本植物, 在栽培学上属薯芋类作物。魔芋性喜温暖、湿润、荫蔽的环境和肥沃疏松的土质, 在排水良好的土壤环境中利于其生长发育, 因此魔芋对环境改变的适应性差[2]。
其代表种花魔芋 (Amorphophallus konjac ) 广泛分布于秦岭以南的一些省份, 包括四川、重庆、云南、湖北、贵州、陕西南部等地区。魔芋是目前唯一能够大量提供葡甘聚糖 (Konjac Glucomannan, K G M ) 的植物, 葡甘聚糖是一种膨胀系数高达80~100的物质, 因此具有良好的助控减肥作用[3]。据近代医学研究, 魔芋还有很高的药用价值, 它具有治疗便秘、降低血压、解热消毒、治疗肿瘤和压制白血病等功效[4,5,6]。葡甘聚糖也被广泛应用于食品、化工等多个领域, 具有很高的经济价值[7]。因此, 近年来, 国内和国际市场对其需求量极大, 常常供不应求, 种植业已经成为魔芋行业发展的瓶颈, 如何大幅度提高魔芋的产量是亟待解决的问题。但是, 在生产上, 魔芋的产量低, 主要原因有: (1) 魔芋繁殖系数低, 商品芋形成时间长, 用做繁殖的种芋主要是植株生长过程中产生的3~8条根状茎, 而且根状茎也需要2~3 a后才能成为商品芋[8]。 (2) 魔芋易感染软腐病和白绢病, 导致魔芋生长中易发生倒苗, 在贮藏中易发生烂种的病害[9,10,11]。在解决魔芋病害的基础上, 如何提高魔芋产量显得迫切。本试验从魔芋叶片叶绿素荧光入手, 研究魔芋在自然环境条件下叶绿素荧光参数的日变化规律, 探讨魔芋叶绿素荧光的响应机制, 为魔芋的优质栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
‘楚魔花1号’ 花魔芋种球。
1.2 试验方法
1.2.1 播种与管理
选择当年的, 眼窝小、无病害, 上端口平成芋头型, 避免头年未烂完的带壳魔芋和状如牛粪饼的回头花魔芋种球。首先用农用链霉素1000倍液浸种3 h, 取出晾干后, 再用农用链霉素重复浸种3 h一次, 取出后晾至微干。再在25℃催芽箱中催芽, 待顶芽向上伸长1 cm完成催芽操作。然后将过筛的土壤按每kg土壤施N 0.15 g、P2O50.1 g、K2O 0.15 g, 并混合均匀后装盆 (规格26 cm×21 cm) 。最后将种芋向上斜放在穴深15 cm左右 (穴内填厚度为2 cm不含肥料的细土) , 并覆土 (不含肥料的土壤) 5~8 cm厚度, 灌水。在自然条件下种植管理。
1.2.2 测定方法
采用PAM-2500测定叶片叶绿素荧光参数。参照Genty等的方法进行计算[12]。
1.2.3 数据统计分析
采用DPSv7.05进行数据统计和差异显著性分析。用Excel2007绘制图表。
2 结果与分析
2.1 魔芋叶片Fo的日变化
魔芋叶片Fo (初始荧光参数) 的日变化趋势如图1所示, 从8: 00到16: 00间随时间推移总体呈上升的趋势, Fo值总共上升了22.77%。在每相邻的两个测量时间段内, Fo上升差异不显著 (P=0.05) 。午后Fo值上升程度较午前大, 在16: 00时达到最大值。
2.2 魔芋叶片Fm的日变化
由图2可知, 魔芋叶片Fm (最大荧光参数) 随时间变化呈现下降趋势, 在8: 00时值最大, 在16: 00时值最小, 在每相邻两次测量的时间段内Fm值变化差异不显著 (P=0.05) , 总体上变化趋势与Fo相反。
3 结论与讨论
魔芋是一种喜阴植物, 在不蔽荫环境下栽培, 会发生生长缓慢、光合作用受到抑制的现象。此次试验从魔芋的叶绿素荧光参数入手, 研究了魔芋在自然光照条件下, 其各项荧光参数的日变化情况, 从而更深刻地了解认识魔芋的生长习性, 指导栽培生产。
从初始荧光参数Fo值的变化, 能推测出叶片PSⅡ反应中心可逆性失活或破坏, 以及可能的光保护机制。在自然光照条件下, 魔芋叶片Fo会出现明显的日变化。从早上8: 00到16: 00呈上升的趋势, 因此可以推断出魔芋叶片中PSⅡ反应中心出现可逆性失活或破坏, 同时可以推测出魔芋叶片光保护作用的调节机制弱。由此也可推断出魔芋是喜阴植物, 这与刘佩瑛得出的结论[2]一致。
在强光下最大荧光参数Fm的下降可以作为光抑制的一个特征。植物光抑制越严重, 其有机物的积累就越弱。魔芋的最大荧光参数Fm在一天中呈现下降变化趋势, 这与初始荧光Fo的变化趋势相反。在8: 00时值最大, 在16: 00时值最小。从魔芋最大荧光参数Fm日变化规律可以推测出, 魔芋在光照强度不断增强的条件下, 光抑制效果在不断加剧。理论上其光抑制最强的时候是14: 00, 然而最大荧光参数Fm的最小值并没有出现在此时段, 这可能是魔芋光抑制具有叠加效果。
Fv/Fm值的变化是研究得最为广泛的光抑制指标, Fv/Fm的表达式为:Fv/Fm=1- (Fo/Fm) 。由上述魔芋的Fo和Fm的日变化可以计算出Fv/Fm的日变化情况为连续下降的曲线, 这与实际试验得出的结果一致。魔芋在12: 00到14: 00间, 下降趋势最大, 达12.14%。说明在晴天的12: 00到14: 00间, 魔芋叶片光抑制效果变化最大, 但是Fv/Fm的值并没有在14: 00时下降到最小, 而是还在继续下降, 这与上述得出的魔芋最大荧光参数Fm的日变化结论一致, 魔芋叶片的光抑制现象具有叠加效果。
摘要：以花魔芋为材料, 研究其植株叶片叶绿素荧光参数的日变化。结果表明, 魔芋初始荧光 (Fo) 随时间变化表现上升的日变化趋势;最大荧光 (Fm) 与最大光合效率 (Fv/Fm) 均则呈现连续下降的趋势。表明在一天中, 魔芋叶片中PSⅡ反应中心可能出现可逆性失活或破坏, 魔芋叶片光保护作用的调节机制弱。
关键词：花魔芋,叶片,叶绿素荧光参数,日变化
参考文献
[1] Hettersehid W, Ittenbach S.Amorphophallus[J].Aroideana, 1996, 19:13-16.
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[12] Genty B, Briantais J M, Baker N R.The relationship between the quantum yield of photosynthetic electron transport and quenching of chlorophyll flu-orescence[J].Biochim.Biophys.Acta, 1989, 990:87-92.