- 项目名称：
- NaCl胁迫对紫叶李叶片色泽的影响
- 简介：
- 紫叶李是园林中应用广泛的一类红叶类常色叶树种，其叶片特殊的色泽丰富了城市园林景观层次。
探明NaCl胁迫对紫叶李色泽的影响，不但从理论上丰富了NaCl胁迫与色泽的关系，同时为盐碱地中的应用提供一定的理论依据。
以4a紫叶李为试材，设置五个盐分梯度，研究NaCl胁迫后紫叶李叶片各生理指标的变化及对其叶色的影响。结果表明： NaCl胁迫后，紫叶李叶色转绿，观赏价值降低。
- 详细介绍：
- 紫叶李(Prunus cerasifera Var. atropurea )为蔷薇科李属植物，叶色红紫，观赏期长，在园林绿化中应用广泛。紫叶李叶片色泽的表达是各种色素基因综合作用的结果，并受多种外界因素（水分、光照、温度等）的影响。有关色泽的研究，前人从分子[1-2]，基因[3]，生理[4-5]做了大量工作。关于胁迫对彩叶植物色泽的影响：李云飞 [4]认为短期的轻度干旱胁迫能增加...(查看更多)紫叶矮樱中的花青苷含量，李彦慧[5]证实了轻度的SO2处理能够增加紫叶李和紫叶矮樱中的花青苷含量。关于NaCl胁迫对植物叶色的影响，前人的研究主要集中绿叶植物上[6-9]，而NaCl胁迫对彩叶植物色泽的影响未见报道。本研究以4a紫叶李为试材，探讨了不同梯度的NaCl处理后，其叶片中的离子含量变化，可溶性糖，叶绿素，花青苷及叶片色泽的变化情况，探明了NaCl胁迫对紫叶李色泽的影响，并为彩叶植物以后在盐碱地中的应用提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于河北农业大学科研基地进行。试材为长势一致，生长良好的4a生嫁接苗紫叶李(Prunus cerasifera Var. atropurea )，砧木为毛桃(P. davidiana)。试验用桶高40 cm，上、下直径分别为30 cm和26 cm，每桶1株。桶内装7.0 kg基质；基质由草炭土、洗净河沙和园土按1:1:3的比例混合而成；基质含盐量为0.42g/kg。桶栽苗木在露地常规管理，至4月中旬左右，将桶栽苗木移到防雨棚下。
1.2 试验设计
试验苗进入快速生长期时，选取生长势一致的植株进行NaCl处理。依据预试验的筛选结果，试验共设置5个盐分梯度：对照（不加盐），土壤NaCl含量0，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%。加入NaCl使NaCl含量达到设定梯度，定期测定土壤含盐量，并及时补盐，保持桶内土壤盐分含量维持在设定梯度。每处理6桶，3次重复，共18桶，随机排列。于处理0，5，10，15，20，25d进行指标测定：早晨取样，从植株不同方向取新稍中上部功能叶2-3片。采后用冰壶立即带回实验室测定色素含量和可溶性糖含量；并用色差计在田间测定色差值，每个处理测定10片叶，每片叶测定不同部位3次。
1.3 生理指标测定方法
Na+，K+测定采用原子分光光度法测定 [10] ，光合色素和可溶性糖的测定参照李合生[11]的方法。花青苷和类黄酮的测定参照李云飞[4]等的方法，以花青苷的计算方法参照李彦慧[5]。叶色色度的测定:采用日本产Minolta CR-400型全自动色差计测定叶片色度。C光源，测色光斑直径为8mm，以标准白板为标准样校正。记录L*a*b*值表示叶片颜色，其中L*表示光泽明亮度，L*值越大，亮度越高；a*值表示红/绿，a*值越大，红色越深，a*值越小，绿色越深；b*值表示黄/蓝，b*值越大，黄色越深，b*值越小，蓝色越深。数据处理采用ECXEL 2003和SPSS 13.0。、
2 结果与分析
2.1 NaCl胁迫对紫叶李叶片中Na+，K+含量的影响
表1 NaCl胁迫后紫叶李叶片中Na+,K+含量
时间（天） Na+（mg/g•DW） K+（mg/g•DW）
Time CK 0.1% 0.2% 0.3% 0.4% CK 0.1% 0.2% 0.3% 0.4%
0 1.74±0.07 1.83f±0.07 1.69f±0.07 1.81f±0.07 1.65f±0.09 32.92a±2.42 32.62a±3.88 34.19a±0.89 32.49a±4.38 32.36a±1.47
5 1.82b±0.16 2.73e±0.05 2.68e±0.06 2.99e±0.26 2.78e±0.20 32.53a±2.45 28.81b±1.81 28.78b±0.67 28.86b±1.14 28.72b±3.16
10 1.76c±0.01 2.93d±0.29 2.88d±0.03 4.30d±0.24 7.65d±1.10 33.10a±3.8 21.02c±1.91 20.45c±0。61 20.02c±1.15 17.07c±1.78
15 1.89a±0.02 3.17c±0.08 3.71c±0.01 4.60c±0.07 8.01c±0.18 32.09d±1.16 20.11c±3.26 19.55d±0.58 19.29d±0.39 14.33d±1.41
20 1.76c±0.01 3.23b±0.14 3.74b±0.26 4.90b±0.17 10.45b±0.75 31.29b±3.50 20.73c±1.96 18.58e±0.24 16.57e±1.79 13.30de±1.68
25 1.74c±0.06 3.76±0.57 4.40a±0.35 7.02a±0.26 13.93a±0.77 31.37b±0.43 18.22d±2.98 17.33f±1.57 16.34e±0.57 10.84e±0.80
注：数据为平均值±标准误，同一列中相同字母表示差异不显著(P=0.05)。Data=means±SE. The values sharingthe same letter in the same column are not significantly different(P=0.05).
由表1可见，NaCl处理后，随着处理时间的加长，紫叶李叶片中的Na+含量明显增加，且随盐处理梯度递增，Na+含量呈增加趋势。处理第5d，各胁迫条件下Na+含量差异不显著，处理10d后，各理之间的Na+含量达到显著水平（P≤0.05）。0.4%的NaCl处理10，15，20，25d的Na+分别比对照增加了3.34，3.23，4.94，7.00倍。
K+含量随着处理时间的延长而降低。处理5d后，各处理梯度中的K+均低于对照，但各处理之间差异不显著（P≤0.05），NaCl胁迫10d时各处理的K+显著降低，但10d后各处理之间的K+差异较小。
2.2 NaCl胁迫对紫叶李叶片中可溶性糖含量的影响
如图1所示，可溶性糖含量随时间延长，呈先上升后下降的趋势。在处理的15d可溶性糖含量达到了高峰值，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%的NaCl胁迫下的可溶性糖分别比对照增加了31.77%，33.99%20.04%，12.65%，极显著高于对照（P≤0.01）；之后又随处理时间加长，可溶性糖含量迅速下降，但仍高于对照。在处理的第25d可溶性糖含量降到最低，且低于对照。0.1%处理显著（P≤0.05）低于对照，其它处理极显著（P≤0.01）低于对照。
2.3 NaCl胁迫对紫叶李叶片中色素含量的影响
2.3.1 NaCl胁迫对花青苷含量的影响
从图2可知，紫叶李受盐胁迫后，花青苷含量随处理时间的延长不断降低。在盐胁迫第5天时，花青苷的含量变化不显著（P≤0.05）；处理10d后，各梯度的花青苷含量显著低于对照（P≤0.05）。在第25d时，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%的NaCl处理下花青苷含量分别比对照降低了21.24%，33.18%，38.93%，51.35%。
2.3.2 NaCl胁迫对叶绿素含量的影响
紫叶李叶片中的叶绿素a含量随着NaCl处理时间的加长而降低（图3），0.1%的NaCl处理下，叶绿素a的含量与CK差异不明显；0.2%的NaCl处理下，叶绿素a含量显著（P≤0.05）低于对照；0.3%和0.4%的NaCl处理下极显著（P≤0.01）低于对照，在处理第25d降到最低，分别比对照降低了18.91%,22.80%。
如图4所示，0.1%，0.2%，0.3%的NaCl处理5d时，叶绿素b含量出现不同程度的升高，比对照增加了11.41%，13.69%，5.62%，达到了显著水平，之后均随处理时间的加长而下降，且各处理之间差异不显著（P≤0.05）。
如图5所示，叶绿素总量的变化趋势与叶绿素a的变化趋势相似，两个指标各梯度盐处理之间的相关系数分别为0.975，0.992，0.961，0.986，0.991，达到了极显著正相关，随处理时间的加长和胁迫程度的加重，叶绿素总量呈下降趋势。0.1%和0.2%的NaCl处理与对照差异不显著，0.3%，0.4%的NaCl处理与对照差异显著。
紫叶李中类胡萝卜素随着处理时间的延长先升高后降低，除对照在处理的第10d出现高峰值外，其余各处理均在处理的第15d时出现高峰，0.1%,0.2%，0.3%，0.4%的NaCl处理分别比对照增加了21.67%，7.49%，15.09%，7.23%。
2.3.3 色素之间的比值关系
随着盐胁迫时间的延长，各梯度盐处理的叶绿素b/叶绿素a均是先上升后降低（图7-1）,0.1%和0.3%在处理第5d达到高峰，与对照相比增加了6.63%，15.37%，0.2%和0.4 %在处理的第10d达到高峰，比对照增加了24.71%，31.05%，之后随着处理时间的延长而降低，但各处理的叶绿素b/a始终高于对照。
对照和盐处理中花青苷和叶绿素的比值变化趋势不同（图7-2），对照中花青苷/叶绿素随时间延长缓慢上升，第25d比0d时增加了10.35%；0.1%，0.2%，0.3%处理下，花青苷/叶绿素缓慢下降，且各处理差异不显著（P≤0.01）；处理10d后，0.4%中的花青苷/叶绿素急剧下降，第25d的花青苷/叶绿素比对照降低了33.69%。
如图7-3，各梯度盐处理随时间的变化趋势与叶绿素b/叶绿素a的变化趋势相似，对照随时间变化不明显；0.2%在处理的第10d达到高峰值；0.1%，0.3%，0.4%在处理的第15d达到高峰值。
2.3.4 NaCl胁迫对紫叶李色差值的影响
NaCl处理后，紫叶李叶片的亮度发生了变化。由图9-1可见，随时间延长，对照中L*值呈缓慢下降趋势；各盐处理的L*值缓慢上升，且盐胁迫越重，亮度值越高；处理10d后，各梯度盐处理显著（P≤0.05高于对照。
随着处理时间的延长，对照中a*值变化不明显，盐处理下a*值呈下降趋势；0.1%处理下a*缓慢下降，与对照差异不大；0.2%的处理20d以后， a*显著低于对照；0.3%，0.4%处理5天后，a值极显著低于对照。处理25d时，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%的处理下a*值分别比对照降低了10.92%，30.08%，28.61%，40.61%。
由图可见，随处理时间延长，对照中b*值缓慢下降；0.1%，0.2%的NaCl处理中，b*值在处理前10d变化不明显，处理10d后缓慢下降；0.3%的NaCl处理，b*值在处理过程中变化不大；0.4% 的b*值在处理10d时达到高峰，比对照增加了109.70%，之后随时间延长逐渐降低。
2.4 NaCl胁迫下叶色参数与色素含量及比值的相关性分析
表2 NaCl胁迫下叶色参数与色素含量及比值的相关性分析
色差值value L* L* -value 色差值a* a* -value 色差值b* b* -value
处理Treatment CK 0.1% 0.2% 0.3% 0.4% CK 0.1% 0.2% 0.3% 0.4% CK 0.1% 0.2% 0.3% 0.4%
花青苷Anth 0.809 -0.546 -0.552 -0.647 -0.555 0.138 0.683 0.879* 0.985** 0.988** 0.642 -0.035 0.178 -0.244 -0.397
叶绿素Chl 0.700 -0.366 -0.816* -0.746 -0.641 -0.178 0.846* 0.696 0.962** 0.998** 0.843* 0.225 0.160 -0.350 -0.529
类胡萝卜Car 0.325 0.618 0.002 0.255 -0.345 0.402 -0.121 0.674 0.261 0.565 -0.008 0.293 0.290 0.494 0.232
花青苷/叶绿素
Anth/Chl -0.734 -0.442 -0.219 -0.575 -0.436 0.287 0.091 0.837* 0.977** 0.945** -0.980 -0.329 0.207 -0.220 -0.221
叶绿素b/叶绿素a
Chl b/Chl a 0.779 -0.214 0.071 0.001 0.270 -0.612 0.987** 0.826* 0.587 0.331 0.783 0.518 0.752 0.482 0.614
(类胡萝卜素+叶绿素b) /叶绿素a（Chlb+Car）/Chla 0.594 0.877* 0.545 0.587 0.467 -0.120 0.168 0.562 -0.033 -0.280 0.203 0.777 0.767 0.798 0.901**
注：**为0. 01水平上显著,*为0. 05水平上显著。
**and*indicate significance at0. 01 and 0. 05 leve,l respectively.
相关性分析表明，L*与花青苷、叶绿素、花青苷/叶绿素具有较强的负相关关系；a*与花青苷、花青苷/叶绿素正相关，并在0.2%，0.3%，0.4%达到显著或极显著正相关；b*与叶绿素b/叶绿素a、(类胡萝卜素+叶绿素b) /叶绿素a呈正相关，且与后者的相关系数明显大于前者；各色差值与类胡萝卜素的相关性较弱。
3 结论与讨论
植物的花、果实、叶片色泽表达受遗传基因控制，光照，温度，水分，土壤条件的改变能在一定程度上调节色泽。NaCl胁迫后，通过影响Na+, K+等离子的吸收，改变植物体内正常Na+/ K+ [12-13],影响植物光合作用,减少糖的合成，降低代谢过程中酶的活性，从而影响叶色的表达。
关于NaCl胁迫对叶绿素含量的影响，前人对不同植物的研究得出了不同的结论，认为盐胁迫后苇状羊茅[6]、水稻[8]等植物中的叶绿素含量升高，南瓜[9]等植物中叶绿素含量降低。本研究中，紫叶李受NaCl胁迫越严重，叶绿素总量、叶绿素a和叶绿素b下降的越明显，主要是由于NaCl胁迫促进叶绿素酶对叶绿素a和b的分解引起的。而在整个研究时期，类胡萝卜素的含量变化不大。
前人在苹果等果实中的研究发现，保持植物体内较高含量的K+有助于花青苷和糖分的积累[14]，本试验的研究结果也证明，随着NaCl处理时间和胁迫程度的加重，紫叶李对Na+的吸收不断增加，从而抑制了对K+的吸收，K+的含量迅速下降，不利于花青苷的积累，花青苷含量的降低。可溶性糖含量随NaCl处理时间先升高后降低，可能是由于NaCl胁迫后，紫叶李叶片中较多的可溶性糖主要作为渗透调节物质参与渗透调节作用，并没有为花青苷的合成提供更多的糖苷；另外，K+对参与活体内各种活体反应的酶起着活化剂的作用，K+的降低导致了促进花青苷合成的前体酶类的活性降低，影响了花青苷的合成和积累；盐害后期，光合作用减弱，糖的合成减少，进一步降低了花青苷的含量。
有关色泽的研究，前人除了从生理角度进行分析外，还在色度量化[1-2,15]上做了大量研究。戴思兰、李崇晖[2]和张圆圆[3]都认为，花色随着花青苷总含量的上升而变暗。在本试验中， L*与花青苷、叶绿素含量都呈负相关，表明色度越大，明度越小，随着盐胁迫程度的增大和处理时间的延长，红色调和蓝色调都减退，而明度L*值却不断增大，这与前人的研究结果一致。
色差值a*也随着处理浓度和处理时间而降低，这与花青苷/叶绿素、花青苷的变化趋势基本一致，相关性分析表明，a*与这两项指标具有较高的相关系数，a*值的大小直接反应叶片的红绿程度，所以紫叶李在NaCl胁迫后，色泽逐渐转绿。紫叶李叶片中的色素种类主要是花青苷、叶绿素和类胡萝卜素，因此不能单纯的以花青苷的含量变化来表示紫叶李的叶色变化，而在本研究中，NaCl处理后类胡萝卜素含量变化不大，所以花青苷/叶绿素可以作为评价彩叶植物叶片红绿程度的一项指标。在处理的第5d，0.1%的花青苷含量降低，花青苷/叶绿素低于其余各处理，与a*值的结果不太一致，可能是由于盐害后，从生理上已经对紫叶李造成影响，但叶色表达上还没有完全表现出来，说明从生理反应到色泽上发生反应存在一定时间差异；处理10d之后，各盐处理梯度的花青苷/叶绿素和a*都随时间的延长不断降低，并且盐胁迫程度越重，叶色变绿的越明显，说明较长时间的盐胁迫影响紫叶李叶片红色的表达，使叶色转绿，观赏价值降低。
色差值b*的大小表示黄/蓝的的程度，而叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色，类胡萝卜素呈黄或橙黄。本实验中，叶绿素a和叶绿素b的变化幅度较此叶绿素b/叶绿素a能在一定程度上反映叶片的黄/绿的程度。对不同时期的处理进行相关性分析表明，呈黄色的叶绿素b和类胡萝卜素的总值与叶绿素a的比值和b*相关性较大，除对照外，各NaCl处理梯度均大于叶绿素b/叶绿素a和b*相关性，说明，叶绿素b和类胡萝卜素的总值与叶绿素a的比值能更进一步的从生理层面解释叶片变黄或蓝的原因。
NaCl胁迫后，紫叶李根系对Na+的吸收增加，减少了对K+的吸收，一方面对紫叶李造成单盐毒害，另一方面K+影响植株体内酶活性，从而降低叶绿素的合成，使合成花青苷的前提物质糖苷减少和酶活性降低，降低了花青苷含量。0.1%的NaCl胁迫下，紫叶李的叶片转绿程度不显著；0.2%NaCl胁迫20d后，叶色明显转绿；0.3%，0.4%的NaCl处理5d后，叶色开始转绿，且随时间延长转绿程度不断加重。而类胡萝卜素只有在处理的第15d之后，各处理之间才有较大的变化。
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