西洋杜鹃(Rhododendron hybridum)，简称西鹃，别名比利时杜鹃，是杜鹃花科杜鹃花属木本植物(刘燕等，2008)，其株形矮壮，花色和花形变化大，色彩丰富，属杜鹃花中最美的一类，也是世界盆栽花卉生产的主要种类之一(张轩波等，2005)。西洋杜鹃是长日照植物，但它喜半阴，怕强光直射，属弱光植物(邵和平，2004)。然而，光作为植物光合作用的唯一能源，是植物生命活动的基础，并非越弱越好，光照强度过低则会形成弱光胁迫，影响其生长与开花，持续弱光对叶片光合细胞器产生较大影响。目前国内外关于杜鹃对光照的生理需求已有不少研究，邝作玉等(2007)研究表明西洋杜鹃的最适光照强度为20 000~30 000 lx，大于30 000 lx或低于3 000 lx都不利于西洋杜鹃生长，且8 000 lx左右光强有利于其开花。在苗木生产上常采用30%~80%的遮荫处理，但西洋杜鹃常用于室内观赏花卉，且南方地区多阴雨，在生产与实际应用中远低于20 000 lx光强(叶剑波等，2010；韩建萍，2011)。浙江省是杜鹃的主产区之一，尤以宁波市北仑区最为著名，面对杜鹃特殊的需光生理及实际生产情况，研究光照对其形态生理的影响并寻找适合我国南方地区西洋杜鹃生产栽培的光照条件尤为重要。

本试验研究不同弱光照强度对西洋杜鹃形态、生理生化特性及叶片超微结构的影响，并分析光照强度与生理特性之间的关系，筛选出最适合西洋杜鹃室内生长的光照强度，以期为西洋杜鹃的推广种植及室内栽培养护提供理论依据。

以浙江省宁波市北仑区柴桥镇杜鹃花基地的1年生盆栽西洋杜鹃为试验材料。2011年10月28日，试验随机选择了90株生长健壮、形态大小基本一致的西洋杜鹃，定植于上口直径15 cm、下口直径11 cm、高度12 cm的塑料花盆中，每盆种植1株。采用泥炭:砻糠=3:1(体积比)的人工基质培养，每盆基质为630 g，pH值5.5，含有机质22.3 mg ·kg^-1、速效磷8.4 mg ·kg^-1、速效钾85.3 mg ·kg^-1、碱解氮40.6 mg ·kg^-1。本试验通过调查研究并根据实际生产应用情况选择16 000 lx光照强度作为对照，试验共设4个处理(处理Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ分别为12 000，8 000，4 000，500 lx光照强度)，待植株定植2周生长稳定后，即于2011年11月11日将西洋杜鹃分成5组，每组18株共3个重复，设置人工气候室对西洋杜鹃进行处理。

从2011年11月11日处理前开始第1次采样作为初始值，分别处理30，60和90天后采样。采样时随机选取不同光照处理的2~3株杜鹃，观测其形态及生长变化；采集植株中部功能性叶片测定叶绿素含量，可溶性蛋白含量，丙二醛(MDA)含量，过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性等生理指标；另取不同处理植株的中部功能叶片观察其叶肉细胞的超微结构。

观测不同光照处理植株的叶片数和开花数，不同处理选择3株，统计花(包括花蕾)的数量，并每株随机选择5根枝条，统计每根枝条的叶片数，根据每个植株的枝条总数计算出每株的叶片总数，重复3次，计算出每个处理的叶片数和开花数的平均值。

每个处理取3株，每株取若干功能叶片，用于测量以下生理生化指标：采用SPAD502叶绿素仪(浙江托普仪器有限公司)测定不同处理植株的不同部位叶片的叶绿素含量；采用ECA-PB0402光合测定仪(北京益康农科技发展有限公司)测定植株中部叶片的光合速率(P_n)；可溶性蛋白的测定采用考马斯亮蓝G-250染色法(孔祥生等，2008)；MDA含量的测定采用硫代巴比妥酸法(李合生，2000)；CAT活性的测定采用紫外吸收法(王学奎，2006)；POD活性的测定采用愈创木酚比色法(Wu et al.，2002)；SOD的测定采用氮蓝四唑(NBT)法(王学奎，2006)。以上生理生化指标取3株(次)测定的平均值。 1.2.3 叶片细胞超微结构的观察

杜鹃叶片采用2.5%戊二醛与1%锇酸进行双固定，经不同浓度梯度乙醇溶液及丙酮系列脱水，用Spurr环氧树脂包埋，采用RMC-XL超薄切片机制备厚度为70~90 nm的超薄切片，切片经柠檬酸铅和醋酸双氧铀50%乙醇饱和溶液双重染色后，于JEM-1011型透射电子显微镜下进行观察并采集图像(左志锐等，2006；吴月燕等，2011)。

试验数据采用EXCEL和DPS9.50软件进行统计分析。

不同光强处理后西洋杜鹃随时间变化其形态特征也发生变化(表 1)。结果表明：处理Ⅰ在不同时间段都生长良好，叶片浓绿，叶片数与开花数均较多，与对照处理无显著差异；随光照减弱，处理Ⅱ和Ⅲ的杜鹃不仅叶、花数增加减少，叶片的颜色和形状也发生异常，且随着处理时间的延长、光强的减弱而加剧；处理Ⅳ光强极弱，杜鹃形态变化更为显著，处理30天后出现叶片泛黄、枯萎等现象，叶、花数均显著少于对照，且随时间延长显著增大。至试验结束，处理Ⅰ与对照生长最好，处理Ⅳ最差。表明西洋杜鹃较适光照强度为12 000 lx左右，生长良好，大量开花；在4 000 lx以下对西洋杜鹃杜鹃生长和开花均不利。

表 1 不同处理西洋杜鹃形态特征的变化^① Tab.1 Change of Rhododendron hybridum morphological characteristics in different treatments

表 1 不同处理西洋杜鹃形态特征的变化① Tab.1 Change of Rhododendron hybridum morphological characteristics in different treatments 天数Days/d 处理Treatment 株叶片数Leaf number a plant 株开花/花蕾数Flower/bud number a plant 叶片颜色 Leaf color 叶片形状 Leaf shape 生长状况Growth status ① 表中数据为平均值±标准误，不同小写字母表示同一时间不同处理间差异达到5%显著水平。 Values are mean±SE, different letters at the same days mean significant at 5% level of different treatments. 0 CK(16 000 lx) 342.1±1.4 a 26.0±0.6 a 浓绿 Deeper green 正常 Normal 良好 Well Ⅰ(12 000 lx) 341.3±2.6 a 27.0±0.6 a 浓绿 Deeper green 正常 Normal 良好 Well Ⅱ(8 000 lx) 338.8±2.0 a 28.0±1.2 a 浓绿 Deeper green 正常 Normal 良好 Well Ⅲ(4 000 lx) 340.7±0.8 a 27.0±1.2 a 浓绿 Deeper green 正常 Normal 良好 Well Ⅳ(500 lx) 340.2±0.8 a 28.0±0.6 a 浓绿 Deeper green 正常 Normal 良好 Well 30 CK(16 000 lx) 850.2±3.3 a 59.7±1.8 a 浓绿 Deeper green 正常 Normal 良好 Well Ⅰ(12 000 lx) 830.2±2.7 b 56.7±1.5 a 浓绿 Deeper green 正常 Normal 良好 Well Ⅱ(8 000 lx) 720.3±4.0 c 51.7±2.0 b 浓绿 Deeper green 正常 Normal 中等 Moderate Ⅲ(4 000 lx) 670.9±1.6 d 35.3±0.9 c 淡绿 Light green 少量叶缘枯萎 Few leaf wilted 中等 Moderate Ⅳ(500 lx) 650.2±2.8 e 31.3±0.9 c 泛黄 Yellowing 少量叶缘枯萎Few leaf wilted 中等 Moderate 60 CK(16 000 lx) 940.2±3.5 ab 64.7±1.8 b 浓绿 Deeper green 正常 Normal 良好 Well Ⅰ(12 000 lx) 950.4±8.1 a 76.7±1.5 a 浓绿 Deeper green 正常 Normal 良好 Well Ⅱ(8 000 lx) 870.2±6.5 b 61.3±2.0 b 部分淡绿 Part of light green 少量叶缘枯萎Few leaf wilted 中等 Moderate Ⅲ(4 000 lx) 730.5±5.0 c 45.7±1.2 c 淡绿 Light green 部分干枯 Part of dried-up 一般 General Ⅳ(500 lx) 690.3±1.7 d 32.3±0.9 d 叶缘变红 Leaf margin turn red 部分干枯 Part of dried-up 一般 General 90 CK(16 000 lx) 975.6±5.5 a 74.3±2.0 ab 浓绿 Deeper green 正常 Normal 良好 Well Ⅰ(12 000 lx) 980.8±4.4 a 76.7±0.9 a 浓绿 Deeper green 正常 Normal 良好 Well Ⅱ(8 000 lx) 900.2±6.0 b 70.3±2.3 b 部分淡绿 Part of light green 少量叶缘枯萎Few leaf wilted 一般 General Ⅲ(4 000 lx) 820.3±1.8 c 54.3±1.5 c 淡绿，部分泛黄 Part of yellowing 部分干枯 Part of dried-up 一般 General Ⅳ(500 lx) 750.3±4.2 d 34.7±1.5 d 变红 Turn red 部分干枯掉落Part dried & fall 差 Bad

不同光强处理下西洋杜鹃叶片叶绿素含量的变化不同。如图 1所示，对照的叶绿素含量随处理时间的增加不断增加，处理Ⅰ和Ⅱ的叶绿素含量随处理时间呈现先上升后减少的变化趋势，但最终均高于处理前，且处理Ⅰ的叶绿素含量最高，而处理Ⅲ和Ⅳ的叶绿素含量随处理时间增加逐渐下降，且处理Ⅳ比处理前显著减少，处理90天时，处理Ⅰ的叶绿素含量最高，对照次之，处理Ⅲ和Ⅳ显著低于对照，说明光照与叶绿素的合成密切相关，在低光强下叶绿素合成会受阻，不利于杜鹃生长。

	图 1 不同光照强度处理后叶绿素含量的变化 Fig. 1 Change of chlorophyll contents after different intensity treatment of light

不同光照强度处理的杜鹃叶片光合速率在不同处理时期表现也不同(图 2)。随着处理天数的增加，各处理的叶片光合速率呈现先下降后上升的趋势。在前30天，光合速率均显著下降(P<0.05)，在30天左右，处理Ⅰ最高，处理Ⅳ最低，均与对照有一定差异。在60天左右，光合速率回升，所有处理均低于对照，但处理Ⅰ和处理Ⅱ与对照差异不大，处理Ⅲ和处理Ⅳ显著低于对照。后随着处理天数的继续增加，光合速率又略有下降，在90天时其光合速率与光照强度呈线性正相关，对照的光合速率最高，处理Ⅰ对照差异不大，处理Ⅱ和处理Ⅲ明显低于对照，处理Ⅳ显著低于对照。与处理前相比，各个处理的光合速率均有所下降。

	图 2 不同光照强度处理后光合速率的变化 Fig. 2 Change of photosynthetic rate after different intensity treatment of light

在一定的胁迫条件下，植物体内蛋白质含量的提高是植物对逆境胁迫适应的一种表现，可作为植物相对抗性的一种指标(方志红等，2010)。不同光强处理下西洋杜鹃可溶性蛋白的变化不同，由图 3可见，对照的可溶性蛋白随处理时间先增后减再增，但其含量一直高于处理前。处理Ⅰ的可溶性蛋白含量平缓上升，最终高于对照，但差异不大。处理Ⅱ随处理时间增加先增后减，最后也高于处理前，而略低于对照。处理Ⅲ和处理Ⅳ也随处理时间呈先上升后下降的趋势，但变化显著，处理90天时显著低于对照。这表明，弱光胁迫导致西洋杜鹃提高可溶性蛋白含量来增加抗性，但是随着胁迫时间的延长，长时间的光照不足可能抑制了叶片中蛋白质的合成。

	图 3 不同光照强度处理后可溶性蛋白含量的变化 Fig. 3 Change of soluble protein contents after different intensity treatment of light

杜鹃叶片中MDA含量的增加与膜透性破坏有关(Del Rio et al.，2005)，MDA含量增加表明细胞受伤害的程度增大，叶片受弱光胁迫的影响越大。对照的MDA含量随处理时间增加基本没变，处理Ⅰ的叶片MDA含量随处理时间的变化略有上下波动，但大致变化不大，最后结果与对照差异不显著(P>0.05)，而在低于8 000 lx光强下，即处理Ⅱ，Ⅲ和Ⅳ的杜鹃叶片内MDA含量都明显上升，且随处理天数的增加变化明显增大，90天时3个处理的MDA含量与光照强度成反比，且均显著高于对照与处理Ⅰ(P<0.05)(图 4)。

	图 4 不同光照强度处理后MDA含量的变化 Fig. 4 Change of MDA contents after different intensity treatment of light

不同光照强度处理下西洋杜鹃叶片中CAT活性整体变化趋势均为先上升后下降，且活性随处理天数增加变化增大(图 5)。对照及处理Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ的CAT活性都在60天左右达到最大值，此时处理ⅠCAT活性最低，处理ⅡCAT活性最高，均与对照差异显著(P<0.05)；随后均下降，处理90天时，对照和处理Ⅰ均略大于初始值，处理Ⅱ的CAT活性要显著高于对照，而处理Ⅲ则显著低于对照(P<0.05)。处理Ⅳ的CAT活性在30天左右达到最大，随后下降，60天后又迅速下降，处理Ⅳ的CAT活性变化显著大于对照及其他处理，且最后明显低于处理前，也显著低于对照和其他处理(P<0.05)。各处理的CAT活性变化表明，在弱光胁迫前期，杜鹃抗性增加，CAT活性增加，随着胁迫时间增加，杜鹃叶片细胞受到破坏，CAT活性下降，且胁迫越强影响越大，尤其是在低于4 000 lx的光强处理下。

	图 5 不同光照强度处理后CAT活性的变化 Fig. 5 Change of CAT activity after different intensity treatment of light

各处理的POD活性变化与CAT活性变化有些类似，但最终活性与初始活性对比有差异，表明弱光胁迫也影响过氧化物酶活性，但其对光强的反应可能不一样。对照的POD活性随处理时间增加先上升后下降，在60天时达到峰值。处理Ⅰ，Ⅱ的POD活性逐渐升高，在90天时均显著高于对照(P<0.05)，且处理Ⅰ较大。处理Ⅲ和Ⅳ的POD活性则先上升后下降，处理Ⅳ在30天左右达到峰值，之后迅速下降；处理Ⅲ则在60天左右达到峰值，之后也迅速下降，最后在90天左右时，处理Ⅲ略低于对照，而处理Ⅳ显著低于对照及其他处理(P<0.05)(图 6)。

	图 6 不同光照强度处理后POD活性的变化 Fig. 6 Change of POD activity after different intensity treatment of light

处理叶片中SOD活性变化与CAT的变化相似，都呈先上升后下降的变化趋势，但变化值更大。对照和处理Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ的SOD活性均在处理60天左右时达到峰值，随后下降，在处理90天时，处理Ⅰ略高于对照，处理Ⅱ则显著高于对照，而处理Ⅲ则明显降低，显著低于对照(P<0.05)。处理Ⅳ的SOD活性在30天左右时达到峰值，随后迅速下降，到处理90天时，其SOD值最小，显著低于对照和处理Ⅰ，Ⅱ(P<0.05)(图 7)。试验结束时与胁迫处理前对比，对照和处理Ⅰ的SOD活性变化不大，处理Ⅱ则高于处理前，而处理Ⅲ和Ⅳ显著低于处理前(P<0.05)，这可能是由于在弱光胁迫前期，植物体会提高SOD活性来增加对胁迫的抗性，但是随着胁迫时间延长，植物细胞受破坏，从而导致酶受到不可逆的损害，其活性也明显下降。

	图 7 不同光照强度处理后超氧化物歧化酶活性的变化 Fig. 7 Change of SOD activity after different intensity treatment of light

在正常情况下，叶片细胞没有异常的细胞内含体或空泡化现象，叶绿体呈梭形结构，外膜完整，基粒片层发达、清晰可见，排列整齐有序(Ai et al.，2004；林多等，2007)。由图 8可见：在16 000 lx光强下，其叶肉细胞内叶绿体紧贴细胞壁分布，呈椭圆形或纺锤形，叶绿体之间紧密相贴或空隙很小且数量丰富，细胞核大而明显，叶绿体内、外膜及类囊体正常，结构清晰，基粒或基质片层与叶绿体长轴方向平行排列(图 8A)。在12 000 lx光强下，叶肉细胞超微结构也还正常，叶绿体呈梭形或椭球形，被膜和类囊体基本正常，结构较清楚，但基粒或基质片层见排列不够紧密，出现较大间隙(图 8B)。随着光强减弱，在8 000 lx光强下，其细胞膜维持正常，叶绿体能维持其结构和膜的完整性，但叶绿体数量有所减少，类囊体结构开始模糊，质体小球和淀粉颗粒增大(图 8C)4 000 lx光强下，叶绿体被膜部分破损缺失，基粒片层模糊不清，质体小球和淀粉颗粒明显增多、增大(图 8D)。在极弱光500 lx光强下，部分细胞膜开始解体，叶绿体被膜部分破损缺失严重，基粒片层解体，仅存少量无序的片层结构，空洞化程度严重。叶绿体数量明显减少，细胞器结构遭到破坏，部分细胞甚至成为空细胞(图 8E)。

	图 8 不同弱光处理下西洋杜鹃叶片超微结构 Fig. 8 Ultrastructure of R. hybridum leaves under different low light density conditions A.16 000 lx; B.12 000 lx; C.8 000 lx; D.4 000 lx; E.500 lx. Chl: 叶绿体Chloroplasts; CW: 细胞壁Cell wall; CM: 细胞膜Cell membrane; Mi: 线粒体Mitochondrion; N: 细胞核Cell nucleus; Thy: 类囊体Thylakoid; P: 质体小球Plastoglobuli; S: 淀粉粒Starch grains.

光照是植物生长的必要条件，但不同的植物所需的光照强度不同，光照过强或过弱都会影响植物的生长。西洋杜鹃的形态特征变化表明弱光胁迫对其影响显著，光照强度在12 000~16 000 lx时，西洋杜鹃生长良好，可以大量开花，这与杜鹃喜荫忌烈日暴晒的特性(Wang et al.，2008)相一致。试验中光照强度的减弱影响了能源的供给，从而影响了植株有机物的合成、光合生理特性及干物质的形成数量，进而使得植株生长发育减慢，反应在了植株叶片数、开花数随着光强的减弱而减小，光合效率随光照的减弱而降低。

在逆境条件下，植物能通过改变自身的生理组成来适应环境(Iriti et al.，2009)。本试验中西洋杜鹃在12 000 lx光强下叶绿素的含量增加，说明植物在逆境下会增加叶绿素以尽可能地捕捉光能，增加其对光的吸收利用，保证光合作用和生理生长，这与陈青君等(2003)的研究结果一致。但低于4 000 lx光强时其叶绿素含量明显下降，说明西洋杜鹃受到胁迫过重发生不可逆的损害，叶绿体被破坏。可溶性蛋白质参与调节植物细胞的渗透势，在一定的逆境胁迫下，植物体内蛋白质含量的增加是植物对逆境适应的一种表现(Amini et al.，2005)。光照强度在8 000~12 000 lx胁迫下可溶性蛋白增加，这可能是由于轻度胁迫下西洋杜鹃通过提高可溶性蛋白质含量来帮助维持植物细胞较低的渗透势，从而抵抗胁迫带来的伤害(Annicchiarico et al.， 2013)；但在500~4000 lx的低光强胁迫下，可溶性蛋白显著下降，表明在极低光强胁迫下杜鹃细胞受损，无法再通过提高可溶性蛋白调节细胞的渗透势。

SOD、POD和CAT等抗氧化酶是细胞抵御活性氧伤害的保护酶系统的主要组成部分，分别主要负责清除超氧阴离子自由基(O₂^-·)、羟基自由基(·OH)和过氧化氢(H₂O₂)(李品明等，2011)。而MDA是细胞膜脂过氧化的重要产物，能够使细胞的生物膜受到损伤，并引起蛋白质、核酸等大分子的交联聚合，具有细胞毒性，其含量是脂质过氧化作用强弱的一个重要指标(王昌全等，2008；李会云等，2008)。SOD和CAT的变化相似，均为先升后降，且最后≤4 000 lx光强处理的酶活性明显降低，而≥8 000 lx光强处理的酶活性与处理前差异不大，表明杜鹃通过增加SOD和CAT等酶的活性来清除逆境产生的活性氧，从而维持细胞活性氧产生与清除之间的平衡。POD的活性变化略有不同，其活性升高后下降没有SOD和CAT明显，这可能与它的双重作用有关，POD不仅参与消除羟基自由基也在逆境加强后及叶片衰老初期参与活性氧的生成和叶绿素的降解，并引发膜脂过氧化作用(柯世省等，2007；谭健晖，2013)。本试验结果与尹永强等(2007)，黄承玲等(2011)，黄俊等(2008)的研究结果一样，在逆境下，CAT，POD，SOD的活性都会随着逆境程度的加深而减小。试验也表明随着光照强度的减弱，弱光胁迫增强，其MDA的含量呈现逐渐上升的趋势。在较高光强(12 000 lx)下，MDA含量变化不明显，而同期的SOD，POD，CAT活性都显著增加，进一步表明西洋杜鹃在轻度弱光胁迫下产生的活性氧可以被抗氧化系统清除而达到动态平衡，从而维持细胞正常生理。但随着弱光胁迫加重(≤8 000 lx)，细胞质膜破坏透性下降，MDA含量显著上升，细胞逐渐丧失正常生理。

本试验结果表明，西洋杜鹃在弱光胁迫下产生的反应在形态、生理以及超微结构上具有一致性。在较高光强(12 000~16 000 lx)下，杜鹃生长良好，大量开花，各种生理特性正常，叶肉细胞超微结构也正常，叶绿体量多且完整；随着光强减弱(4 000~8 000 lx)，杜鹃生长开始变差，各项生理指标表现出一定的抗逆现象，细胞超微结构也显示不同程度的受损，但能维持生长；在极低光强(500 lx)下，西洋杜鹃生长不良，其生理活性也明显降低，有害物质积累增加，细胞超微结构显示出明显的空洞化，细胞器破坏严重。

综上所述，西洋杜鹃较耐荫，光照在8 000 lx以上即可维持正常的生理活性和生长，甚至在4 000 lx光强下也能对弱光胁迫产生一定的抗性，继续生长，但是在极低光强下由于光照严重不足，导致叶绿体解体，细胞受损，不能完成正常生理周期，生长不良。同时也发现西洋杜鹃较喜荫，较高光强便会限制其生长发育，实验表明西洋杜鹃能耐受的较低光强为4 000 lx，其室内生长较适的光照强度为12 000~16 000 lx左右，在该光照条件下西洋杜鹃生长良好，大量开花，有利于其生长发育。