摘要：

【目的】 温度是影响植物叶色变化的关键环境因子。花叶矢竹具有较高的观赏价值，但其叶色变异现象明显。本研究旨在探讨温度对花叶矢竹白叶转绿过程的生理影响，为揭示竹类植物叶色变异的分子生理机制提供理论依据。【方法】 以花叶矢竹白化植株为材料，分别置于15、25、35℃恒温条件下处理30 d，以自然温度为对照（CK）。系统分析不同温度处理对白叶叶色表型、光合色素含量、叶绿素合成前体物质、叶绿体超微结构及光系统性能的影响。【结果】 1) 表型观察显示，仅25℃处理下白叶完全复绿，新叶从叶脉向叶肉扩展；15℃处理仅叶基部微绿，35℃处理维持全白。2) 光合色素测定表明，25℃处理下叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素及总叶绿素含量均显著高于其他处理（P < 0.05），分别为CK的3.8、2.6、1.7及3.4倍。3) 叶绿素合成途径分析发现，25℃处理显著促进了从粪卟啉原Ⅲ（Coprogen Ⅲ）到原卟啉Ⅸ（Proto Ⅸ）的转化，其原卟啉Ⅸ、镁原卟啉Ⅸ及原脱植基叶绿素含量分别为CK的4.7、6.1及11.2倍。4) 超微结构观察显示，25℃处理下叶绿体基粒和片层类囊体结构清晰完整；CK和15℃处理未能形成正常基粒类囊体；35℃处理下类囊体降解且杂质增多。5) 叶绿素荧光动力学分析表明，25℃处理下叶片出现典型的O-J-I-P荧光诱导曲线，单位反应中心密度（RC/CSO）、量子产额（φPO、φEO）及性能指数（PIABS）均显著高于CK（P < 0.05），且PSⅡ供体侧（Wk）和受体侧（Vj）的荧光参数下降，表明光系统Ⅱ（PSⅡ）整体性能恢复。6) 光系统Ⅰ（PSⅠ）活性分析显示，25℃处理下PSⅠ最大氧化还原能力（ΔI/IO）及PSⅠ/PSⅡ协调性（ΦPSⅠ/PSⅡ）均高于15℃和35℃处理。【结论】 温度通过调控叶绿素前体物质的累积，影响光合色素合成水平，进而导致PSⅠ和PSⅡ性能的改变及叶绿体基粒类囊体的组装。25℃处理显著促进花叶矢竹白叶复绿，而35℃处理抑制复绿，15℃处理则延缓复绿进程。

关键词： 花叶矢竹；温度处理；叶色变化；生理特性；叶绿素荧光

1. 引言

叶色变异是观赏植物重要的性状之一，其中白化现象在竹类植物中尤为常见。花叶矢竹（Pseudosasa japonica 'Akebono'）因其独特的白绿相间的叶片具有较高的观赏价值，但其白化叶片在不同环境条件下常发生转绿或白化加剧的现象，严重影响其观赏品质。温度作为关键的环境因子，已被证实能够显著影响植物叶绿素的合成与降解、叶绿体的发育以及光合系统的功能。然而，关于温度如何具体调控竹类植物叶色变异的生理机制，尤其是叶绿素合成途径与光系统功能协同响应的研究尚不多见。本研究以花叶矢竹白化植株为材料，通过设置不同温度梯度，系统分析其对叶色表型、光合色素、叶绿素合成前体、叶绿体超微结构及光系统性能的影响，旨在揭示温度诱导花叶矢竹白叶复绿的生理机制，为观赏竹的栽培调控提供理论依据。

2. 材料与方法

2.1 试验材料与处理

供试材料为花叶矢竹（Pseudosasa japonica 'Akebono'）白化植株，选取生长一致、无病虫害的植株，分别置于光照培养箱中进行15、25、35℃恒温处理，以自然温度（CK）为对照。处理时间为30 d，相对湿度控制在70%~80%，光照强度为300 μmol·m⁻²·s⁻¹，光周期为12 h/12 h（光/暗）。每个处理设置3次生物学重复。

2.2 测定指标与方法

叶色表型观察： 在处理30 d后，观察并记录各处理组叶片的复绿情况，包括复绿部位、扩展方式及整体叶色变化。

光合色素含量测定： 采用乙醇提取法测定叶绿素a（Chl a）、叶绿素b（Chl b）、类胡萝卜素（Car）含量，并计算总叶绿素含量及Chl a/b比值。

叶绿素合成前体物质测定： 采用高效液相色谱法（HPLC）测定δ-氨基乙酰丙酸（ALA）、尿卟啉原Ⅲ（Urogen Ⅲ）、粪卟啉原Ⅲ（Coprogen Ⅲ）、原卟啉Ⅸ（Proto Ⅸ）、镁原卟啉Ⅸ（Mg-Proto Ⅸ）及原脱植基叶绿素（Pchlide）含量。

叶绿体超微结构观察： 取各处理叶片中部组织，经戊二醛固定、锇酸后固定、丙酮脱水、环氧树脂包埋后，超薄切片，醋酸铀-柠檬酸铅双重染色，透射电镜（TEM）观察并拍照。

叶绿素荧光动力学分析： 叶片经暗适应30 min后，利用植物效率仪（PEA）测定叶绿素荧光诱导曲线，计算单位反应中心密度（RC/CSO）、最大光化学效率（φPO，即Fv/Fm）、电子传递量子产额（φEO）、性能指数（PIABS）以及供体侧（Wk）和受体侧（Vj）参数。

PSⅠ性能及PSⅠ/PSⅡ协调性分析： 采用820 nm光吸收法测定PSⅠ的最大氧化还原活性（ΔI/IO），并计算PSⅠ与PSⅡ的协调性（ΦPSⅠ/PSⅡ）。

2.3 数据分析

采用SPSS 22.0软件进行方差分析（ANOVA），Duncan法多重比较检验不同处理间的差异显著性（P < 0.05）。

3. 结果与分析

3.1 不同温度对花叶矢竹白叶叶色表型的影响

花叶矢竹在不同温度处理30 d后，叶片复绿程度呈现显著差异。25℃处理下，全株白叶均实现复绿，新生叶片从叶脉中部开始转绿并逐渐扩展至全叶；15℃处理下，仅叶片基部呈现淡绿色；而35℃处理下，白叶植株的叶色维持白色，未见明显转绿现象。这表明25℃是诱导花叶矢竹白叶复绿的最适温度，而15℃和35℃分别延缓和抑制了复绿进程。

3.2 不同温度对花叶矢竹白叶光合色素的影响

温度对花叶矢竹白叶光合色素含量具有极显著影响（P < 0.05）。15℃和25℃处理下，白叶的叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量均显著高于CK；而35℃处理下则低于CK。其中，25℃处理组的光合色素积累量达到峰值，其叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量及叶绿素a/b比值分别为CK的3.8、2.6、3.4及1.5倍，为15℃处理的3.2、2.0、2.7及1.6倍。在类胡萝卜素方面，25℃处理含量最高，为CK的1.7倍，而15℃和35℃处理则显著低于CK。综合来看，叶绿素类物质的含量排序为：25℃ > 15℃ > CK > 35℃；类胡萝卜素含量排序为：25℃ > CK > 15℃ > 35℃。这进一步证实25℃促进复绿，35℃抑制复绿，15℃延缓复绿。

3.3 不同温度对花叶矢竹白叶叶绿素合成前体物质的影响

不同温度处理显著影响了叶绿素合成前体物质的积累（P < 0.05）。虽然各处理间δ-氨基乙酰丙酸、尿卟啉原Ⅲ和粪卟啉原Ⅲ的含量差异均在3倍以内，但在25℃处理下，处于合成下游的原卟啉Ⅸ、镁原卟啉Ⅸ和原脱植基叶绿素含量急剧上升，分别达到CK的4.7、6.1和11.2倍。结果表明，25℃处理下白叶的复绿现象与叶绿素合成途径中下游前体物质（特别是原卟啉Ⅸ至原脱植基叶绿素阶段）的大量累积密切相关。

3.4 不同温度对花叶矢竹白叶超微结构的影响

透射电镜观察结果显示，温度对叶绿体发育具有决定性影响。CK组和15℃处理组的叶绿体内虽有淀粉粒积累，但未形成正常的类囊体片层结构；25℃处理组的叶绿体结构完整，类囊体片层垛叠紧密，基粒结构清晰，嗜锇颗粒零星分布；35℃处理组的叶绿体内淀粉粒分散，未见明显垛叠，且类囊体降解、杂质较多。由此可见，25℃处理有效促进了类囊体的组装，而15℃和35℃处理均导致叶绿体发育异常，阻碍复绿。

3.5 不同温度对花叶矢竹白叶光系统性能的影响

经暗适应后，25℃处理叶片的叶绿素荧光强度高，呈现出典型的O-J-I-P相，具有明显的上升及平缓趋势；而15℃、35℃处理及CK的荧光强度未见明显上升。这表明25℃处理有效恢复了PSⅡ的活性，而15℃和35℃处理则抑制了PSⅡ活性。

与CK相比，25℃处理显著提高了白叶的反应中心密度（RC/CSO）、量子产额、能量分配比率及性能指数（P < 0.05）。在比活性参数中，25℃处理的单位反应中心吸收光量和单位反应中心热耗散能量仅为CK的7.3%和2.3%。具体而言，25℃处理的反应中心密度增长了150倍，最大PSⅡ光能转换效率[φPO(Fv/Fm)]增长了10.4倍，电子转移量子产额（φEO）增长了15倍，电子传递性能指数（PIABS）从0提升至0.66。

K点荧光强度变化和J点可变荧光分别反映PSⅡ供体侧和受体侧的状态。25℃处理下K点荧光强度变化较CK显著降低了44.2%（P < 0.05），表明供体侧放氧复合体功能恢复；15℃和35℃处理与CK无显著差异。35℃处理下J点可变荧光显著升高，而25℃处理虽无显著差异，但较CK下降了18.5%。这表明35℃严重抑制了PSⅡ受体侧性能，而25℃处理有助于受体侧性能的恢复。

3.6 不同温度对花叶矢竹白叶PSⅠ性能及PSⅠ/PSⅡ协调性的影响

不同温度对820 nm光吸收量影响较小，但显著影响了PSⅠ的最大氧化还原活性（ΔI/IO）。15℃处理下ΔI/IO较CK显著下降了62.8%（P < 0.05），而25℃和35℃处理无显著差异。在PSⅠ与PSⅡ协调性方面，15℃和35℃处理较CK分别显著下降了66.1%和62.7%（P < 0.05），而25℃处理未出现显著降低。这表明15℃和35℃处理破坏了两个光系统间的电子传递平衡，而25℃处理维持了较高的协调性。

4. 讨论

4.1 温度对叶绿素合成途径的调控

本研究表明，25℃处理显著促进了花叶矢竹白叶的复绿，这与叶绿素合成途径中下游前体物质（原卟啉Ⅸ、镁原卟啉Ⅸ和原脱植基叶绿素）的大量累积密切相关。原卟啉Ⅸ是叶绿素合成途径中的关键分支点，其向镁原卟啉Ⅸ的转化是叶绿素合成的关键限速步骤之一。25℃下这些前体物质的积累表明，适宜温度可能通过上调相关合成酶的活性，促进了叶绿素的高效合成。而15℃和35℃处理下，这些前体物质积累不足，导致叶绿素合成受阻，这与低温和高温抑制叶绿素合成酶活性的普遍规律一致。

4.2 温度对叶绿体超微结构发育的影响

叶绿体的正常发育是光合功能的基础。本研究中，25℃处理下叶绿体类囊体片层垛叠紧密，基粒结构清晰，为光反应提供了完整的场所。而15℃处理虽能诱导淀粉粒轻微垛叠，但未形成正常基粒类囊体，这可能是低温抑制了类囊体组装相关蛋白的表达。35℃处理下类囊体降解、杂质增多，表明高温导致叶绿体结构损伤，这与高温引起活性氧爆发、膜脂过氧化等胁迫现象相符。因此，温度通过影响叶绿体超微结构的完整性，直接决定了光合机构的组装与功能。

4.3 温度对光系统功能及协调性的影响

叶绿素荧光参数显示，25℃处理下PSⅡ的活性得到全面恢复，包括反应中心密度增加、电子传递效率提高以及供体侧和受体侧功能的改善。特别是K点荧光强度变化的降低表明放氧复合体功能恢复，J点可变荧光的下降说明受体侧电子传递受阻减轻。同时，25℃处理维持了PSⅠ的氧化还原活性及PSⅠ/PSⅡ的协调性，保证了线性电子传递和循环电子传递的平衡。相比之下，15℃和35℃处理均破坏了光系统间的协调性，导致电子传递链受阻，这可能是低温和高温胁迫下光合效率下降的重要原因。

5. 结论

花叶矢竹白叶的发育与温度密切相关。25℃处理通过显著上调叶绿素合成途径中原卟啉Ⅸ至原脱植基叶绿素的相对含量，促进光合色素的大量积累；同时，该温度下叶绿体能够组装出完整的类囊体片层结构，PSⅡ供体侧与受体侧功能以及PSⅠ的ΔI/IO特性得到有效修复，且双光系统间协调性未受抑制，从而显著提升了整体光合性能，促使白叶复绿。相比之下，15℃处理虽能部分提升叶绿素含量并诱导淀粉粒轻微垛叠，但严重抑制了PSⅠ/PSⅡ协调性，延缓了复绿进程；35℃处理则导致光合色素降解、类囊体发育受阻及光系统协调性严重破坏，完全抑制了复绿现象。综上，温度主要通过调控叶绿素生物合成与叶绿体超微结构的发育来影响花叶矢竹的叶色表达。