不同光照强度对4 种罗勒属植物叶绿素荧光和光合生理的影响

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2025.05.013

摘要/Abstract

摘要： 以大叶罗勒、紫罗勒、丁香罗勒、柠檬罗勒4种罗勒属植物为试材，设置100%全光照（L100）、85%光照（L85）、70%光照（L70）、55%光照（L55）和40%光照（L40），研究不同光照强度对4种罗勒属植物叶绿素含量、光合特性、叶绿素荧光参数以及抗氧化系统的影响。结果表明，随光照强度的下降，4种罗勒属植物的株高和生物量呈现先增加后下降的趋势，在L85处理下达到最大；叶绿素a+b含量表现为大叶罗勒>柠檬罗勒>丁香罗勒>紫罗勒，而叶绿素a/b则表现相反。随光照强度的下降，4种罗勒的初始荧光（Fo）以及最大荧光（Fm）呈增加趋势，而PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）和PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）则表现为先增后降的趋势。4种罗勒的最大净光合速率（Pm）也表现先增加后下降的趋势，均在L85下达到最大值，且大叶罗勒和柠檬罗勒的增幅较大，较L100增加31.3%和54.3%；4种罗勒的表观量子效率（AQY）为0.027~0.085 μmol/（m²·s），大叶罗勒和柠檬罗勒的光补偿点（LCP）在L100时最大，而紫罗勒和丁香罗勒在L85时最大，而4种罗勒的光饱和点（LSP）则均在L85时最大，L40时最小，相较于L100时4种罗勒的LSP在L85时分别提高41.9%、12.8%、26.1%和7.0%。4种罗勒属植物可增强抗氧化系统中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性及总酚、类黄酮和维生素C等抗氧化物含量来适应光环境，而全光照和极端的弱光环境会抑制4种罗勒属植物的生长发育，以85%光照更有利于罗勒属植物的生长。

关键词: 罗勒属, 光照, 叶绿素, 光合, 抗氧化酶, 叶绿素荧光

Abstract: By using four types of basil plants，including large leaved basil，purple basil，clove basil，and lemon basil，the effects of different light intensities on leaf chlorophyll content，photosynthetic characteristics，chlorophyll fluorescence parameters，and antioxidant systems were studied by setting 100% full light（L100），85% light（L85），70% light（L70），55% light（L55），and 40% light（L40）.The results showed that with the decrease of light intensity，the plant height and biomass of the four basil plants showed a trend of first increasing and then decreasing，reaching their maximum under L85 treatment；The content of chlorophyll a+b showed：large leaf basil>lemon basil>clove basil>purple basil，while chlorophyll a/b showed the opposite trend. As the light intensity decreased，the initial fluorescence（Fo）and maximum fluorescence（Fm）of the four basils showed an increasing trend，while the maximum photochemical efficiency（Fv/Fm）and potential activity（Fv/Fo）of PS Ⅱ showed an increasing trend followed by a decreasing trend. The maximum net photosynthetic rate（Pm）of the four types of basil also showed a trend of first increasing and then decreasing，with larger increases in large leaf basil and lemon basil，both reaching their maximum values at L85，with an increase of 31.3% and 54.3% compared to L100.The apparent quantum efficiency（AQY）of four types of basil varied from 0.027 to 0.085 μmol/（m²·s）. The light compensation point（LCP）of large leaf basil and lemon basil was maximum at L100，while purple basil and clove basil were maximum at L85.The light saturation point（LSP）of all four types of basil was maximum at L85 and minimum at L40.Compared to L100，the LSP of the four types of basil increased by 41.9%，12.8%，26.1%，and 7.0% at L85，respectively. Four types of basil plants could enhance the activity of superoxide dismutase（SOD），peroxidase（POD），catalase（CAT）in the antioxidant system，as well as the content of antioxidants such as total phenols，flavonoids，and vitamin C to adapt to the light environment. However，full light and extreme weak light environments could inhibit the growth and development of the four types of basil plants. In this experiment，85% light was more favorable for the growth of basil plants.

Key words: Ocimum, Illumination, Chlorophyll, Photosynthesis, Antioxidant enzymes, Chlorophyll fluorescence

中图分类号:

S649

杨雯, 张静, 何卫凯, 周旭. 不同光照强度对4 种罗勒属植物叶绿素荧光和光合生理的影响[J]. 河南农业科学, 2025, 54(5): 113-123.

YANG Wen, ZHANG Jing, HE Weikai, ZHOU Xu. Effects of Different Light Intensities on Chlorophyll Fluorescence and Photosynthetic Physiology of Four Basil Plants[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2025, 54(5): 113-123.

图/表 6

参考文献

［1］王复标，杨小龙，康华靖，等.不同环境条件下光合作用对光响应模型的研究进展［J］.应用生态学报，2023，34（7）：1995‐2005.
WANG F B，YANG X L，KANG H J，et al.A review on light response model of photosynthesis under different environmental conditions［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2023，34（7）：1995‐2005.
［2］谭淑娟，李婷，余素睿，等. 光照强度对8种红树植物幼苗生长和生物量分配的影响［J］.生态科学，2020，39（3）：139‐146.
TAN S J，LI T，YU S R，et al.Effects of light intensity on growth and biomass allocation of seedlings of the eight mangrove species［J］. Ecological Science，2020，39（3）：139‐146.
［3］刘庭风，刘永安，汪幼江，等.园林夜景照明不同光质对植物生长的影响［J］.中国城市林业，2023，21（2）：51‐57.
LIU T F，LIU Y A，WANG Y J，et al. Influences of different light qualities of nightscape lighting on plant growth［J］. Journal of Chinese Urban Forestry，2023，21（2）：51‐57.
［4］陈冰星，王晓倩，刘涛，等. 不同光质光周期对樱桃萝卜生长发育及营养品质的影响［J］. 西北植物学报，2020，40（1）：77‐86.
CHEN B X，WANG X Q，LIU T，et al. Effect of different light quality and photoperiods on growth development and nutritional quality of cherry radish［J］. Acta Botanica Boreali‐Occidentalia Sinica，2020，40（1）：77‐86.
［5］王美娇，彭晶，齐立娟，等. 光信号调控植物响应非生物胁迫的研究进展［J］. 植物生理学报，2023，59（4）：
682‐704.
WANG M J，PENG J，QI L J，et al. Research advances on light control of plant responses to abiotic stresses［J］.Plant Physiology Journal，2023，59（4）：682‐704.
［6］龙嘉翼，赵宇萌，孔祥琦，等.观赏灌木小枝和叶性状在林下庇荫环境中的权衡关系［J］. 生态学报，2018，38（22）：8022‐8030.
LONG J Y，ZHAO Y M，KONG X Q，et al. Trade‐offs between twig and leaf traits of ornamental shrubs grown in shade［J］. Acta Ecologica Sinica，2018，38（22）：8022‐8030.
［7］王琳，王满莲，梁惠凌，等.遮阴对地枫皮幼苗生长和生物量分配的影响［J］.热带亚热带植物学报，2023，31（5）：607‐614.
WANG L，WANG M L，LIANG H L，et al.Effect of shading on growth and biomass allocation of Illicium difengpi seedlings［J］.Journal of Tropical and Subtropical Botany，2023，31（5）：607‐614.

［8］ZHOU Y，HUANG L H，WEI X L，et al. Physiological，morphological，and anatomical changes in Rhododendron agastum in response to shading［J］.Plant Growth Regulation，2017，81（1）：23‐30.

［9］李磊.3种野牡丹科植物生理生态适应性研究［D］. 广州：华南农业大学，2017.
LI L.Study on the physiological and ecological adaptability of three species of wild peony plants in the family Paeoniaceae［D］.Guangzhou： South China Agricultural University，2017.
［10］王亚楠，董丽娜，丁彦芬，等.遮阴对4种紫堇属植物光合特性和叶绿素荧光参数的影响［J］.应用生态学报，2020，31（3）：769‐777.
WANG Y N，DONG L N，DING Y F，et al.Effects of shading on photosynthetic characteristics and chlorophyll fluorescence parameters of four Corydalis species［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2020，31（3）：769‐777.
［11］薛晴，陈斌，杨小梅，等.不同光强下4种鸭跖草科植物的生物量分配、水分生理及光响应特征［J］.草业学报，2022，31（1）：69‐80.
XUE Q，CHEN B，YANG X M，et al.Biomass allocation，water use characteristics，and photosynthetic light response of four Commelinaceae plants under different light intensities［J］.Acta Prataculturae Sinica，2022，31（1）：69‐80.

［12］陈灼康，莫罗坚，黄倩琳，等.不同光照强度对濒危植物丹霞梧桐的生长及光适应研究［J］. 林业与环境科学，2023，39（4）：76‐80.
CHEN Z K，MO L J，HUANG Q L，et al.Effects of different light intensities on the growth and light adaptation of endangered species Firmiana danxiaensis［J］. Forestry and Environmental Science，2023，39（4）：76‐80.
［13］孙丁立，邵敬，王森，等. 罗勒的提取和抗菌活性研究［J］.广州化工，2021，49（7）：72‐74.

SUN D L，SHAO J，WANG S，et al. Study on extraction and antibacterial activity of Ocimum basilicum［J］.Guangzhou Chemical Industry，2021，49（7）：72‐74.
［14］智亚楠，赵筱岑，常卫格，等.罗勒和紫苏挥发油的化学组分及其抑菌活性分析［J］.信阳农林学院学报，2022，32（2）：92‐97.
ZHI Y N，ZHAO Y C，CHANG W G，et al.Analysis on chemical constituents and antifungal activity of essential oil from Ocimum basilicum and Perilla frutescens［J］.Journal of Xinyang Agriculture and Forestry University，2022，32（2）：92‐97.
［15］董明新，陈小斐，季帅，等. 罗勒属植物化学成分及药理作用研究进展［J］.暨南大学学报（自然科学与医学版），2023，44（3）：323‐338.
DONG M X，CHEN X F，JI S，et al.Research advances in chemical constituents and pharmacological activities of Ocimum plants［J］.Journal of Jinan University（Natural Science & Medicine Edition），2023，44（3）：323‐338.
［16］戴悦，肖钢，陈浩，等. 油菜角果叶绿素提取方法研究［J］.作物研究，2023，37（1）：10‐13.
DAI Y，XIAO G，CHEN H，et al. Study on extraction method of chlorophyll from rape pod［J］. Crop Research，2023，37（1）：10‐13.
［17］王学奎. 植物生理生化实验原理和技术［M］. 2版. 北京：高等教育出版社，2006.

WANG X K. The principles and techniques of physiological and biochemical experiment of plants［M］.2nd ed.Beijing：Higher Education Press，2006.
［18] MORALES F， ANCÍN M， FAKHET D， et al.Photosynthetic metabolism under stressful growth conditions as a bases for crop breeding and yield improvement［J］. Plants，2020，9（1）：88.
［19］金梦娇，刘博，王抗抗，等.薇甘菊光能利用及叶绿素合成在不同光照强度下的响应［J］.中国农业科学，2022，55（12）：2347‐2359.
JIN M J，LIU B，WANG K K，et al. Light energy utilization and response of chlorophyll synthesis under different light intensities in Mikania micrantha［J］.Scientia Agricultura Sinica，2022，55（12）：2347‐2359.
［20］刘宣宣，贺忠群，李清明，等. 植物工厂中不同LED光质对番杏植株生长及营养物质积累的影响［J］. 南方农业学报，2024，55（2）：520‐530.
LIU X X，HE Z Q，LI Q M，et al. Effects of different LED light qualities on the growth and nutrient accumulation of Tetragonia tetragonoides（Pall.）Kuntze in a plant factory［J］. Journal of Southern Agriculture，2024，55（2）：520‐530.
［21］何静雯，明萌，卢丹，等.弱光胁迫对植物生理特性影响的研究进展［J］.中国农学通报，2018，34（6）：123‐130.
HE J W，MING M，LU D，et al. Effects of low‐light stress on plant growth and physiological characteristics［J］. Chinese Agricultural Science Bulletin，2018，34（6）：123‐130.
［22］吕彬洋，王威，陈清西.遮阴处理对炮仗花植株生长发育的影响［J］. 江苏农业科学，2019，47（20）：152‐156.
LÜ B Y，WANG W，CHEN Q X. Effect of shading treatment on growth of Pyrostegia venusta［J］. Jiangsu Agricultural Sciences，2019，47（20）：152‐156.
［23］王梅，徐正茹，张建旗，等.遮阴对10种野生观赏植物生长及生理特性的影响［J］.草业科学，2017，34（5）：1008‐1016.
WANG M，XU Z R，ZHANG J Q，et al. Effect of shades on growth and physiological characteristics of 10 species of wild ornamental plants in Lanzhou［J］.Pratacultural Science，2017，34（5）：1008‐1016.
［24］耿晓东，王菊秋，周英，等. 不同光照强度下3种萱草属植物的光合特性与叶绿素荧光特性［J］.分子植物育种，2023，21（4）：1322‐1329.
GENG X D， WANG J Q， ZHOU Y， et al.Characteristics of photosynthetic and chlorophyll fluorescence of three Hemerocallis species under different light intensities［J］.Molecular Plant Breeding，2023，21（4）：1322‐1329.
［25］石凯，李泽，张伟建，等. 不同光照对油桐幼苗生长、光合日变化及叶绿素荧光参数的影响［J］.中南林业科技大学学报，2018，38（8）：35‐42.
SHI K，LI Z，ZHANG W J，et al. Influence of different light intensity on the growth，diurnal change of photosynthesis and chlorophyll fluorescence of tung tree seedling［J］.Journal of Central South University of Forestry & Technology，2018，38（8）：35‐42.
［26］时向东，汪文杰，王卫武，等. 遮荫下氮肥用量对雪茄外包皮烟叶光合特性的调控效应［J］. 植物营养与肥料学报，2007，13（2）：299‐304.
SHI X D，WANG W J，WANG W W，et al. Response of photosynthetic characteristics in leaves of cigar wrapper tobacco to nitrogen application under shady condition［J］.Journal of Plant Nutrition and Fertilizers，2007，13（2）：299‐304.
［27］解小娟，杨晓红，陈晓阳.遮荫对转BADH基因的美丽胡枝子叶片形态和光合特性的影响［J］. 林业科学，2013，49（3）：33‐42.
XIE X J，YANG X H，CHEN X Y. Effects of shading on leaf shape and photosynthetic characteristics of the transgenic Lespedeza formosa with expressing BADH gene［J］.Scientia Silvae Sinicae，2013，49（3）：33‐42.
［28］ RICHARDSON A D，BERLYN G P. Spectral reflectance and photosynthetic properties of Betula papyrifera（Betulaceae）leaves along an elevational gradient on Mt.Mansfield，Vermont，USA［J］. American Journal of Botany，2002，89（1）：88‐94.
［29］高岚，乐佳兴，张文，等. 2种树龄巴山榧对光照的响应［J］. 北京林业大学学报，2018，40（10）：34‐42.
GAO L，YUE J X，ZHANG W，et al. Response to light intensity of Torreya fargesii in two kinds of tree age［J］. Journal of Beijing Forestry University，2018，40（10）：34‐42.
［30］魏春燕，李月灵，金则新，等. 遮荫对七子花幼苗光合特性和非结构性碳水化合物含量的影响［J］. 植物研究，2022，42（6）：1096‐1105.
WEI C Y，LI Y L，JIN Z X，et al. Effects of shading on photosynthetic characteristics and non‐structural carbohydrate content of Heptacodium miconioides seedlings［J］. Bulletin of Botanical Research，2022，42 （6）：1096‐1105.

［31］杜成凤，刘天学，蒋寒涛，等.弱光胁迫及光恢复对玉米幼苗活性氧代谢的影响［J］. 核农学报，2011，25（3）：570‐575.
DU C F，LIU T X，JIANG H T，et al. Effects of low light stress and light recovery on reactive oxygen metabolism of maize seedlings［J］.Journal of Nuclear Agricultural Sciences，2011，25（3）：570‐575.

［32］杨柳，何正军，赵文吉，等. 红景天属植物生长及生理生化特征对遮阴的响应［J］.江苏农业科学，2018，46（3）：106‐111.
YANG L，HE Z J，ZHAO W J，et al.Response of growth，physiological and biochemical characteristics of Rhodiola to shading［J］. Jiangsu Agricultural Sciences，2018，46（3）：106‐111.
［33］任艺慈，刘洁，李茂，等. 遮阴胁迫对两种野牛草抗氧化系统的影响［J］. 草地学报，2017，25（6）：1345‐1351.
REN Y C，LIU J，LI M，et al. Effects of shading stress on antioxidant system of two buffalograss varieties［J］.Acta Agrestia Sinica，2017，25（6）：1345‐1351.
［34］钟梦江，代绿叶，韩莹琰. 弱光对不同品种紫叶生菜品质和抗氧化性的影响［J］. 北京农学院学报，2023，38（4）：45‐50.
ZHONG M J，DAI L Y，HAN Y Y.Effects of weak light on nutritional quality and antioxidant enzyme activity of different varieties of purple leaf lettuce［J］.Journal of Beijing University of Agriculture，2023，38（4）：45‐50.

[1]	李华, 陈亮, 杜雷超, 刘斌, 张生银, 张景辉. 保水剂施用深度和施用量对玉米光合特性、产量和水分利用效率的影响[J]. 河南农业科学, 2025, 54(5): 10-22.
[2]	柏程瀚, 吉林爽, 王斯文, 刘亮, 马巍, 刘晓亮, 杨永志, 孙一楠, 郭万卿, 林喆, 侯林含, 朴锦, 侯立刚. 秸秆还田条件下穗分化期水分调控对水稻叶片光合特性和产量的影响[J]. 河南农业科学, 2025, 54(5): 31-40.
[3]	彭波, 马梦梅, 赵苹. 基于转录组的芍药WOX基因家族鉴定及PlWOX5在盐胁迫下的功能分析[J]. 河南农业科学, 2025, 54(4): 57-65.
[4]	梁亚男, 邬梦晞, 肖雍琴, 曾鲸津, 段益莉. 植物根际促生菌和褪黑素对大花金鸡菊抗氧化特性和砷吸收的影响[J]. 河南农业科学, 2025, 54(3): 87-98.
[5]	林琼瑜, 郑礼方, 孟新亚, 王江宁, 符秋暖, 宋希强. LED 光质对铁皮石斛试管苗生理生化及营养物质含量的影响[J]. 河南农业科学, 2025, 54(2): 66-76.
[6]	吕树立, 丁芳, 田壮博. 喷施调环酸钙对不同密度芝麻机收农艺性状、产量及品质的影响[J]. 河南农业科学, 2025, 54(2): 58-65.
[7]	彭超军, 华夏, 王松峰, 高崇, 董海滨, 胡琳. 干旱胁迫对不同小麦品种灌浆期旗叶光合及生理特性的影响[J]. 河南农业科学, 2025, 54(2): 40-47.
[8]	曾鲸津, 刘伟, 刘江, 赵樱, 马啸. 不同磷水平下外接AMF 对三叶鬼针草和金盏银盘形态指标及光合生理的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(8): 79-91.
[9]	陈丽娟, 胡慧博, 宋祖国, 杨建礼, 葛畅, 董露, 刘懂飞. 叶面喷施纳米碳溶胶对盆栽烟苗生长的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(8): 44-50.
[10]	胡浩然, 段松江, 张承洁, 吴一帆, 张巨松, 郭仁松. 增施铃肥对化学封顶棉花光合特性、秋桃发育及产量的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(6): 49-57.
[11]	李圆圆, 张文静, 李楠. 砷胁迫下接种PGPR 对水生植物砷累积及生理特性的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(6): 67-78.
[12]	杨艳, 肖斌. 干旱胁迫下外源褪黑素对王族海棠光合作用、ASA-GSH循环以及激素变化的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(6): 100-110.
[13]	张朝冉, 彭漪, 杨凯丽, 袁宁鸽, 黎远金, 刘小娟, 吴慧丽. 基于光合有效吸收的水稻穗生物量遥感估测[J]. 河南农业科学, 2024, 53(6): 154-161.
[14]	闫锋, 董扬, 赵富阳, 侯晓敏, 李清泉, 王立达, 李青超, 刘洋, 张磊, 刘凯. 谷子品种光合性能综合评价及高光效品种筛选[J]. 河南农业科学, 2024, 53(5): 40-48.
[15]	李守强, 田甲春, 葛霞, 李梅, 程建新, 李玉梅, 田世龙. 不同保鲜袋包装对雾培马铃薯微型种薯贮藏保鲜效果的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(4): 152-160.