近年来，牡丹(Paeonia suffruticosa)栽培面积不断扩大，牡丹产业在地方经济中的作用日益凸现。众所周知，光是植物光合作用的能量来源，但是，光能过剩也会抑制光合作用，甚至引起光合机构的光氧化破坏(Demmig-Adams et al., 1992)。周治国等(2001)研究报道，遮荫后棉苗茎叶结构以及功能叶片叶绿体的形态和超微结构发生变化，导致棉花(Gossypium)功能叶片叶绿素含量、光化学效率及光合速率的变化。张国斌等(2004)、刘卫琴等(2006)对辣椒(Capsicum)、草莓(Fragaria)进行遮光试验，发现遮光后植物的光合特性、叶绿素荧光特性等都发生一系列变化。牡丹花农的栽培经验表明，适当遮荫有利于牡丹生长发育，进而影响牡丹成花。但是，有关光强对牡丹生长特性的影响，尤其定量研究光强与牡丹光合及其他生理生化特性关系鲜见报道。本研究旨在探明不同光强条件下牡丹光合及其他生理生化特性的变化，探明对牡丹生长发育最有利的光照强度，为牡丹优化栽培提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 试验设计

试验在洛阳国际牡丹园和河南科技大学农学与生物技术实验室进行。试验材料为洛阳红牡丹品种，选株龄4年、生长良好、植株大小一致的牡丹，按株、行距均为70 cm种植。2007年3月25日搭棚遮光，设4个处理(Ⅰ:不遮光，Ⅱ:遮光30%，Ⅲ:遮光50%，Ⅳ:遮光80%)，每处理8株。5月8日(晴)选第3片叶(自上而下)测定光合和荧光参数的日变化，5月9日上午11：00(晴朗)取第3片叶测定叶绿素、MDA、O₂^·、总酚、类黄酮和谷胱甘肽含量及SOD和POD的活性。

1.2 测定方法 1.2.1 光合参数测定

光合参数用英国产CIRAS-1型便携式光合测定系统测定，主要包括光合有效辐射(PAR)、净光合速率(P_n)和细胞间CO₂浓度(C_i)等生理生态因子。测定从8:30开始，11:00，13:00，15:00和17:00左右共进行5轮测定，每轮每处理重复测5次，结果为所测数据的平均值。

1.2.2 叶绿素荧光参数测定

叶绿素荧光参数用英国Hansatech公司产的便携脉冲调制式荧光仪测定，最大光化学效率(F_v/F_m)和实际光化学效率(Ф_PSⅡ)直接由仪器测出。测定从7:00开始，8:00，10:00，12:00，14:00，16:00和18:00左右共进行7轮测定，每轮每处理重复测定5次，结果为所测数据的平均值。

1.2.3 酶活性测定

SOD活性测定采用NBT光还原法(王宪泽等，2002)，POD活性采用愈创木酚法(高俊凤，2000)。

1.2.4 MDA和O₂^·含量测定

MDA含量测定参照Heath等(1968)和Hodges等(1999)的方法，O₂^·含量测定参照王爱国等(1990)的方法。

1.2.5 叶绿素含量测定

参照Arnon(1949)的方法。

1.2.6 总酚、类黄酮和谷胱甘肽含量测定

总酚和类黄酮含量测定参照史国安等(2000)的方法，谷胱甘肽含量的测定参照中国科学院上海植物生理研究所等(1999)的方法。

2 结果 2.1 遮光对PAR及牡丹叶片P_n和C_i的影响

由图 1可见，5月洛阳地区晴天中午自然光照强度最高可达2 310 μmol·m^-2s^-1。在遮光30%, 50%和80%处理条件下，一天之中最大光强分别为1 650，1 176和485 μmol·m^-2s^-1。

图 2显示，在不遮光处理条件下，牡丹叶片P_n的日变化有明显的“午休”现象，8:00—9:00 P_n处于最高水平(5.66 μmol·m^-2s^-1)，随后开始下降，13:00左右降到最低(2.66 μmol·m^-2s^-1)，以后又开始升高，15:00左右，出现了一个小峰值，之后又降低。几种遮光处理P_n都没有出现中午下降的现象，不遮光处理牡丹的P_n在中午最低时，遮光30%，50%和80%处理牡丹的P_n分别是不遮光的143%，115%和93%。在遮光30%处理条件下，P_n在一天中一直保持相对较高水平，在遮光50%次之。在遮光80%处理条件下，P_n在一天之中始终处于相对最低水平，16:00以后，P_n就出现了负值。

2.2 遮光对牡丹叶片C_i的影响

在不遮光处理条件下，牡丹叶片C_i在8:00—14:30下降，在14:30—17:00迅速上升。在遮光30%处理条件下，C_i在8:00—13:00下降，13:00—17:00上升。在遮光50%处理条件下，C_i在8:00—11:00下降，11:00—17:00变化幅度很小。在遮光80%处理条件下，C_i的日变幅最大，从8:00—13:00快速下降，13:00—17:00又急剧升高(图 3)。

2.3 遮光对牡丹叶片F_v/F_m和Ф_PSⅡ的影响

图 4表明，在不遮光处理条件下，牡丹叶片F_v/F_m日变幅最大，从8:00—14:00，F_v/F_m下降很快，14:00时降至最低(0.805)，14:00—18:00又迅速升高。在不同遮光处理条件下，中午F_v/F_m均呈下降趋势，但与不遮光处理相比，下降幅度较小，其中遮光80%处理的F_v/F_m变幅最小，其次为遮光50%，再次是遮光30%。

遮光对牡丹叶片Ф_PSⅡ的影响与F_v/F_m相似(图 5)。不遮光处理，Ф_PSⅡ在12:00左右下降到最低。在不同遮光处理条件下，Φ_PSⅡ的日变化趋势均是在7:00—12:00下降，12:00—18:00上升，3种遮光处理相比，12:00时，遮光80%处理的Φ_PSⅡ下降最小，其次为遮光50%，再次是遮光30%。在遮光30%, 50%和80%处理条件下，Φ_PSⅡ的最低值分别比不遮光处理的最低值提高69%, 106%和133%。

2.4 遮光对牡丹叶片SOD和POD活性的影响

由表 1可以看出，牡丹叶片的SOD活性以遮光30%处理最高(308.64 U·g^－1 FW)，分别比不遮光、遮光50%和遮光80%处理提高10.0%，11.1%和13.9%，差异达显著水平；牡丹叶片的POD活性以不遮光处理最高(56.04 U·min^-1g^－1 FW)，分别比遮光30%、50%和80%处理提高25.9%，51.3%和181.2%。统计分析表明，除遮光30%和50%处理间牡丹叶片的POD活性差异不显著外，其他处理之间差异均达显著水平。

2.5 遮光对牡丹叶片MDA含量的影响

表 2表明，在遮光30%和50%处理条件下，叶片中MDA的含量显著低于不遮光处理，MDA含量分别比不遮光处理减少23.8%和19.3%，O₂^·的含量分别比不遮光处理减少15.2%和22.5%。在遮光80%处理条件下，MDA的含量比不遮光处理高11.4%, 而O₂^·的含量比不遮光处理降低24.1%。统计分析表明，MDA的含量遮光30%和50%与不遮光和遮光80%之间差异显著，O₂^·的含量不遮光与其他处理之间差异显著。

2.6 遮光对牡丹叶片光合色素的影响

表 2显示，在不同遮光处理条件下，叶绿素总量及叶绿素b的相对含量都高于不遮光处理，并且随着遮光程度的增加，叶绿素总量及叶绿素b的相对含量增加，与不遮光处理相比，遮光30%，50%和80%处理的叶绿素总量分别增加19.2%，29.0%和34.2%，叶绿素b的相对含量分别增加29.3%，48.0%和57.3%。

2.7 遮光对牡丹叶片中总酚、类黄酮和谷胱甘肽含量的影响

遮光显著影响牡丹叶片中总酚、类黄酮和谷胱甘肽的含量(表 3)，遮光30%处理的总酚、类黄酮和谷胱甘肽含量均显著高于其他3个处理，总酚含量分别比不遮光、遮光50%和80%提高23.1%，17.6%和34.3%，类黄酮含量分别提高21.0%，35.9%和90.5%，谷胱甘肽含量分别提高75.0%，105.9%和250.0%。遮光80%处理的总酚、类黄酮和谷胱甘肽含量均显著低于其他3个处理。

3 讨论

研究结果显示，自然条件下的强光会影响牡丹的生长发育，过度遮光(遮光80%)同样对牡丹的生长有很大伤害，适度遮光则有利于牡丹生长发育，遮光30%与50%相比，在遮光30%处理条件下，牡丹的生长发育状况更好，主要体现在以下几个方面。

植物进行光合作用合成生命活动所需的各种物质，这是植物最根本的生命活动过程，P_n的大小直接关系到植物积累光合产物的快慢。本试验中，在不遮光处理条件下，在中午前后，牡丹叶片P_n日变化曲线上会出现一个谷值，而此时的光照强度达到一天之中的最高值，中午过后，随着光强的减弱，牡丹的P_n又有所升高，会出现一个小峰值，这与夏季很多植物的P_n在一天之中会出现“光合午休”的现象相似。在几种不同遮光处理条件下，P_n的变化都没有上述特点，它们的日变化曲线都是从8:00，9:00到13:00上升，13:00到17:00下降，按照Farquhar等(1982)的观点，光合速率的降低伴随着细胞间CO₂浓度(C_i)的提高时，光合速率降低的主要原因一定是非气孔因素，是叶肉细胞光合活性的下降造成的。结合图 3可以看出P_n的降低与C_i的降低并不一致，P_n降低到最低时，C_i并没有降到最低，而C_i降到最低时，P_n却又有所升高。因此，可以推断，在不遮光处理条件下，P_n在中午降低可能是由于中午光照过强而非C_i的降低对牡丹产生了抑制作用。几种遮光处理相比，在遮光30%处理条件下，即使中午前后C_i有所降低，牡丹的P_n也始终保持在相对较高的水平，这有利于牡丹积累更多的光合产物，在遮光50%处理条件下，P_n介于遮光30%和遮光80%之间，在遮光80%处理条件下，牡丹的P_n一直很低，而且在16:00之后P_n就出现负值，这显然不利于牡丹积累光合产物。

F_v/F_m(PSⅡ最大光化学效率)反映Φ_PSⅡ原初光能转化效率，非胁迫条件下该参数变化很小，不受物种和生长条件的影响，胁迫条件下该参数明显下降(寇伟锋等，2006)，因此，它是反映植物光抑制程度的可靠指标，是光化学反应状况的重要参数。本研究表明，午间强光下，牡丹叶片F_v/F_m出现了不同程度的光抑制，但遮光处理的牡丹F_v/F_m的降低远没有不遮光处理显著，说明遮光处理减轻了牡丹叶片的光抑制程度。Φ_PSⅡ表示用于电子传递的能量占PSⅡ所吸收光能的比例，Φ_PSⅡ越高，就意味着PSⅡ光化学反应所利用的光能越多，同时表明过剩的光能越少，因此，光抑制程度越低；相反，则PSⅡ光化学反应所利用的光能越少，过剩的光能越多，光抑制程度越大(张守仁等，1999)。试验中，各遮光处理都提高了Φ_PSⅡ，说明遮光处理使牡丹叶片对光能的利用率提高，光抑制程度降低。

SOD和POD在植物体内普遍存在，SOD是植物体内第一个清除活性氧的关键抗氧化酶, 它可以使Mehler反应中产生的O₂^·转化成H₂O₂, H₂O₂能进一步被CAT, POD所分解，从而使膜脂过氧化维持在一定水平。所以SOD和POD在自由基平衡中起重要作用，与植物的抗逆性和对环境的适应性密切相关(芦站根等，2003)。在不遮光处理条件下，虽然SOD和POD有相当高的活性，但同时MDA和O₂^·含量也高，证明SOD不足以清除所有的O₂^·，进而O₂^·对生物膜造成伤害产生MDA。在遮光30%处理条件下，SOD活性显著高于其他3个处理，虽然POD的活性不是最高，但结合表 2可以看出，此时，O₂^·含量低于不遮光处理，MDA含量在不同处理中最低，说明该处理牡丹受到较好的保护。在遮光80%处理条件下，虽然O₂^·含量较低，但SOD和POD活性最低，MDA含量最高，表明过度遮光对牡丹生长是不利的。

酚类物质、类黄酮和谷胱甘肽是植物体内的抗氧化剂，Maisuthisakul等(2007)认为植物体内的抗氧化活性主要是由酚类物质提供的，酚类物质与抗氧化活性直接相关，陈玉霞等(2007)的研究结果发现蔬菜的抗氧化活性与总多酚、总类黄酮含量间相关性较大。本研究发现，在遮光30%处理条件下总酚、类黄酮和谷胱甘肽含量在各个处理中最高，而且差异显著，因此，可以推断，遮光30%可能为牡丹创造了一个较适宜的生长环境，而遮光50%和80%则可能已经达到过度遮光的程度。

叶绿素是植物进行光合作用的物质基础，叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，前者主要利用长波光而后者主要吸收短波光进行光合作用。试验结果表明，遮光增加叶绿素总量和叶绿素b的相对含量，说明，遮光有利于牡丹利用更多的光能，也提高它对短波光的利用能力。

综上所述，洛阳地区的自然光照在中午前后对牡丹生长有一定的负效应，遮光能够改变牡丹的生长特性。几种不同程度遮光处理相比，在遮光30%处理条件下，牡丹的平均P_n在一天之中较高，F_v/F_m和Φ_PSⅡ在中午左右下降较小，MDA和含量最低，总酚、类黄铜和谷胱甘肽含量最高，这些现象表明，遮光30%最有利于牡丹生长，本结果对进一步研究牡丹的光合生理以及对牡丹的栽培具有一定的参考价值。