甘蓝型油菜SPAD值与叶绿素含量关系分析.pdf

中国农学通报2012 28 21 92 95 ChineseAgricultural Science Bulletin 0 引言 作为绿色植物重要的生理指标 叶绿素含量测定已 成为作物栽培 遗传及育种等研究领域一种常规工作 植物叶绿素的绝对含量主要采用离体方法测定 1 2 如杨 敏文等 3 采用丙酮 乙醇混合液的提取方法 测定珊瑚 树叶绿素含量 虽离体测定方法结果精确 但是测定 不仅费时费力 且易对植物造成伤害 采用SPAD测 定叶绿素相对含量则克服了以上缺点 具有快速 便捷 和无损检测对象的特点 利用SPAD计可以定量研究 作物氮素营养的最佳叶位 用于叶绿素 全氮含量及产 量的分析等方面 4 6 近年来 利用SPAD测定作物叶绿素相对含量的 报道越来越多 在水稻 小麦 玉米 棉花 马铃薯及烟 草等物种中已均有应用 7 10 艾天成等 7 研究认为水 稻 玉米 大豆及棉花等作物叶片的SPAD值与叶绿素 含量有着良好的相关性 蹇黎等 11 研究发现贵州兰花 基金项目 湖北省教育厅科学技术研究计划优秀中青年人才项目 甘蓝型油菜早抽薹主效QTL的精细定位 Q20101318 第一作者简介 张文英 男 1972年 湖北天门人 副教授 博士 研究方向 作物分子育种及数量遗传学 通信地址 434025 湖北省荆州市长江大学西 校区农学院 Tel 0716 8066652 E mail wyzhang2006 收稿日期 2012 05 21 修回日期 2012 07 15 甘蓝型油菜SPAD值与叶绿素含量关系分析 张文英 王凯华 长江大学农学院 长江中游湿地农业教育部工程研究中心 湖北荆州 434025 摘 要 以分属冬性 半冬性 春性类型的5份甘蓝型油菜品种为材料 进行了2年试验 比较了不同材料 间SPAD值和叶绿素含量之间的差异 分析了SPAD值与叶绿素含量的相关性 构建了二者之间的线性 回归关系 研究了两类指标在不同年份间的变异 试验结果表明 部分材料间SPAD值差异极显著 叶 绿素a 叶绿素b及叶绿素总量在部分材料间差异极显著 而类胡萝卜素含量在材料间无差异 甘蓝型 油菜SPAD值与叶绿素含量之间的相关分析结果表明 SPAD值与叶绿素含量呈正向显著相关 其中与 叶绿素总量相关程度最高 r 0 9082 其次是与叶绿素b的相关 r 0 8366 SPAD值及叶绿素含量年际 间差异性分析结果表明 两者受年际间环境影响较大 关键词 甘蓝型油菜 SPAD值 叶绿素含量 相关分析 回归分析 中图分类号 S565 04文献标志码 A论文编号 2012 1943 The Analysis of Relationship BetweenSPADReading and Chlorophyll Content inBrassica napusL Zhang Wenying Wang Kaihua School of Agriculture Engineering Research Center of Wetland Agriculture in the Central Yangtze of Ministry of Education Yangtze University Jingzhou Hubei 434025 Abstract Difference betweenSPADvalue and chlorophyll content of various genotypes ofBrassica napuswas compared correlation analysis was conducted uponSPADvalue and chlorophyll content and the variation between two years was studied using five rapeseed varieties belong to winter semi winter spring type respectively Results showed that the difference ofSPADvalue chlorophyll a chlorophyll b and total chlorophyll among genotypes were very significant However there was not difference between the materials for the carotenoid content Positive significant correlation betweenSPADvalue and chlorophyll content was observed among which the highest degree of correlation of was found betweenSPADvalue and the total chlorophyll r 0 9082 followed by chlorophyll b r 0 8366 Both ofSPADvalues and chlorophyll content were fluctuated between years according to the analysis Key words Brassica napus SPADvalue chlorophyll content correlation analysis regression analysis http www ny 张文英等 甘蓝型油菜SPAD值与叶绿素含量关系分析 材料 T E Z W N 类胡萝卜素含量 chl x 0 048aA 0 047aA 0 047aA 0 046aA 0 040aA 叶绿素a含量 chl a 1 780aA 1 661bB 1 663bB 1 610bB 1 428cC 叶绿素b含量 chl b 0 810aA 0 839aA 0 761aA 0 834aA 0 530bB 叶绿素总量 chl z 2 603aA 2 513bAB 2 436bB 2 457bB 1 968cC 叶片的SPAD值与叶绿素含量有良好的相关性 油菜 作为重要的油料作物 利用SPAD值对油菜进行相关 指标的研究已有报道 裘正军等 12 利用SPAD和光谱 技术确定了油菜生长周期中氮素含量测定的最佳叶 位 朱哲燕等 13 建立了SPAD和油菜全氮含量的数学 模型 周晓冬等 1 在研究甘蓝型油菜SPAD 叶绿素含 量与氮素含量的关系中发现SPAD与叶绿素有良好的 相关 并建立了线性模型 本研究选用冬性 半冬性和 春性 3 种不同类型的 5 份甘蓝型油菜品种 分别在 2009年和2010年测定5份材料的SPAD值及叶绿素的 绝对含量 研究SPAD和叶绿素含量在不同类型材料 间的差异以及两者之间的相互关系 并评价在不同年 份 不同生长条件下SPAD及叶绿素相互关系的稳定 性 1 材料与方法 1 1 供试材料 选用5份不同类型的甘蓝型油菜品种 表1 分别 于2009年和2010年种植于长江大学农学院试验基地 均采用直播种植 行距30 cm 株距15 cm 播种前均在 田间撒施复合肥450 kg hm2 设置3次重复 每小区种 植5行 参照大田生产模式进行田间管理 1 2 测定内容与方法 SPAD值测定 在油菜生长至5叶期 用SPAD计 测定材料的SPAD值 每份材料测定30株生长正常的 植株 每株测定其功能叶片 倒3叶 在测定时每叶 片选取5个测定部位 每部位测5次数据 以这些数据 的平均值作为该单株的SPAD值 测定后将叶片取回 用冰盒带回实验室做叶绿素提取用 叶绿素含量测定 将田间取回的新鲜叶片清洁干 净 剪碎 除去中脉 称取0 5 g 放入50 mL离心管中 加入25 mL提取液60 避光过夜浸提 提取液为丙 酮 95 乙醇 2 1 2 结果与分析 2 1SPAD值在材料间的差异 由表2可知 在不同的材料间SPAD值有很大差 异 冬性材料Tapidor的SPAD值最大53 74 半冬性材 料 中双11 的SPAD值最小为44 81 Tapidor与其他 4份材料的差异均达到极显著水平 中双11 与半冬 性材料 宁油7号 的差异达极显著水平 与冬性材料 Express的差异显著与春性材料Westar无差异 半冬性 材料 宁油7号 冬性材料Express及春性材料Westar 无差异 2 2 叶绿素含量在材料间的差异 分别在470 645 663 nm波长下测定类胡萝卜素 叶绿素a及叶绿素b的吸光值 根据公式转化成相应的 含量 由表3可以看出 在不同的材料间类胡萝卜素 含量无差异 叶绿素a含量冬性材料Tapidor与其他4 份材料差异极显著 冬性材料Express 半冬性材料 中 双11 及春性材料Westar之间无差异 但与半冬性材 料 宁油7号 存在极显著差异 半冬性材料 宁油7号 与其他4份材料叶绿素b含量差异极显著 但这4份材 料间无差异 叶绿素总含量间冬性材料Tapidor与冬性 材料Express差异显著 与其他3份材料差异极显著 材料名称 Tapidor Express 宁油7号 中双11 Westar 材料代码 T E N Z W 类型 冬性 冬性 半冬性 半冬性 春性 选育地 德国 德国 中国江苏 中国湖北 加拿大 表1 试验选用甘蓝型油菜基因型信息 表3 不同材料间叶绿素含量的差异 材料 T N E W Z 均值 53 74 46 90 46 31 45 67 44 81 显著水平 5 显著水平 a b b bc c 1 极显著水平 A B BC BC C 表2 不同材料间SPAD值的差异 93 中国农学通报 冬性材料Express 半冬性材料 中双11 及春性材料 Westar之间无差异 但与半冬性材料 宁油7号 差异 极显著 2 3 叶绿素含量与SPAD含量的相关分析 甘蓝型油菜叶绿素 a 含量 chl a 叶绿素 b 含量 chl b 类胡萝卜含量 chl x 及叶绿素总含量 chl z 与 SPAD值做回归统计分析 可以看出之间的相互关系 及趋势 图1 甘蓝型油菜叶绿素含量与SPAD值呈正向相关 随着SPAD值的增加 叶绿素含量也均相应增大 chl a与SPAD值之间的相关系数r 0 876 chl b与 SPAD值之间相关性较差 相关系数r 0 8366 chl x与 SPAD值间的相关系数r 0 8926 chl z与SPAD之间的 相关性最好 相关系数r 0 9082 从图中还可发现 甘 蓝型油菜叶片中chl a chl b chl x 2 4 叶绿素含量及SPAD值年际间的差异 由于当年气候 土壤肥力状况 降雨量等因素的 影响 使得材料本身的长势等生理指标存在一定差 异 而这些差异将反映在叶绿素含量及SPAD值的变 化中 图2为材料间在2009年及2010年2年的叶绿素含 量的差异 从中可知5份材料2年的叶绿素含量均存在 极显著差异 说明由于生长环境等因素的变化 叶绿 素含量的也会随之发生变化 从图3中可知 2009年及2010年2年材料的SPAD 值发生了显著的变异 所有材料2年的SPAD值差异均 达极显著 说明由于材料的生理状况发生了变化 从 而导致SPAD等一些表观值的变异 0 5 0 0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 4 44 54 64 74 8 S P A D值 叶绿素成分含量 0 0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 N Y 7 T a p i d o rWe s t a r中双1 1 E x p r e s s 材料 叶绿素总含量 2 0 1 0年2 0 0 9年 chl z y 0 002908x 0 088957 chl a y 0 113872x 3 6304 chl b y 0 110361x 4 3442 chl x y 0 22475x 7 9834 图1 叶绿素含量与SPAD值的回归分析 图2 叶绿素总含量年际间差异 图3SPAD值年际间差异 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 N Y 7T a p i d o rWe s t a r 中双1 1 E x p r e s s 材料 S P A D值 2 0 1 0年2 0 0 9年 3 结论与讨论 不同的甘蓝型油菜品种在chl a chl b chl x chl z 及SPAD值不尽相同 chl z及SPAD值在所选用的5份 材料间变异较大 对SPAD值及叶绿素含量间的相互 94 张文英等 甘蓝型油菜SPAD值与叶绿素含量关系分析 关系进行统计分析 发现SPAD值与叶绿素含量呈显 著正相关 与小麦 水稻 玉米 高粱 大豆等作物及草 莓 无花果等的研究结果相似 7 14 15 其中与叶绿素总 含量的相关性最好 r 0 9082 其次是与叶绿素b的相 关 r 0 8366 同时研究还发现 在甘蓝型油菜叶片中 叶绿素a含量 叶绿素b含量 类胡萝卜素含量 由于油菜在田间生长环境的不同 必然导致自身 各生理指标的变化 研究分析了2009年和2010年5份 甘蓝型油菜品种SPAD值及叶绿素总含量的变化 发 现材料在2年间均存在极显著的差异 说明甘蓝型油 菜叶绿素含量极易受外界环境的影响 而叶绿素含量 的变化最终导致SPAD等表观值的变异 通过本研究 建立了SPAD值和叶绿素含量之间 的数学关系模型 为甘蓝型油菜叶绿素含量的快速测 定提供了新的途径 通过田间直接测定就可快速获得 油菜叶绿素含量 避免了实验室复杂的提取及测定工 作 同时又避免了对油菜植株的损害 参考文献 1 曾建敏 姚恒 李天福 等 烤烟叶片叶绿素含量的测定及其与 SPAD值的关系 J 分子植物育种 2009 7 1 56 62 2 苏正淑 张宪政 几种测定植物叶绿素含量的方法比较 J 植物生 理学通讯 1989 25 5 77 78 3 杨敏文 快速测定植物叶片叶绿素含量方法的探讨 J 光谱实验 室 2002 19 4 478 481 4 周晓冬 常义军 吴洪生 等 甘蓝型油菜开花期SPAD值 叶绿素含 量与氮素含量叶位分布特点及其相互关系 J 土壤 2011 43 1 148 151 5 唐延林 王人潮 张金恒 等 高光谱与叶绿素计快速测定大麦氮素 营养状况研究 J 麦类作物学报 2003 23 1 163 166 6 张俊华 张佳宝 李为民 基于夏玉米光谱特征的叶绿素和氮素水 平及氮肥吸收利用研究 J 土壤 2008 40 4 540 547 7 艾天成 李方敏 周志安 等 作物叶片叶绿素含量与SPAD值相关