珍稀濒危植物毛果木莲幼苗光合特性及对遮阴处理的响应

【目的】光是植物生长发育过程中重要的环境因子,可通过光敏色素等途径来调节植物的生长、发育。毛果木莲(Manglietia ventii)为中国特有种,是国家Ⅱ级重点保护植物。笔者采取人工遮阴方式,对毛果木莲幼苗的光合及叶绿素荧光参数等指标进行测定,探讨毛果木莲幼苗对光环境变化的生理响应和适应性,为开展其保护生物学研究提供理论依据,同时为濒危植物的保护及繁衍提供科学指导。【方法】利用黑色遮阴网进行人工遮阴处理,使用照度计反复测量以准确建立相对光照率(RI)分别为8%、30%和100%(全光照)的生境。待毛果木莲幼苗在3种光照生境中生长6个月后,应用Li-6400 XT型便携式光合-荧光测定仪(Licor-6400, Lincoln, USA),随机选取不同遮阴条件下日照充足的连体叶(每个生境梯度5株,每株2叶片,共30个重复,取其平均值)。于8:30—11:30进行光合-光响应曲线的测定。日变化前,暗适应30 min后进行3种生境下幼苗的PSⅡ最大光化学效率(F_v/ F_m)测定。天气晴朗时连续3 d,从7:00—19:00每隔2 h进行日变化的测定,测定净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、光合有效辐射(PAR)等光合参数;光化学淬灭系数(q_P)、非光化学淬灭系数(q_N)、PS Ⅱ有效光化学量子产量( F_v'/F_m')、电子传递速率(ETR)等荧光参数。【结果】在限定条件下毛果木莲幼苗P_n对PAR的响应过程在不同遮阴程度下大致相同,且毛果木莲幼苗最大净光合速率(P_{n, max})、光饱和点(P_LSP)和光补偿点(P_LCP)随遮阴程度的增大而降低,表明毛果木莲幼苗具有一定的耐阴性,能够通过降低P_{n, max}、P_LSP和P_LCP来增强对弱光的利用能力。光合速率日变化呈现单峰型曲线,P_n、T_r、G_s均随遮阴程度增大而降低,且均无“光合午休”现象,说明毛果木莲幼苗在水分充足的条件下能适应多光环境。q_N、F_v'/F_m'和ETR日变化皆呈现单峰型曲线,均随遮阴程度增大而降低;但q_P的日变化随遮阴程度的增大而增加,说明遮阴促进光合作用与增强光能利用率和刺激叶肉细胞的光化学活性有关,主要通过增加PSⅡ反应中心的开放比例和降热耗散比例等途径适应弱光生境。而F_v/F_m随遮阴程度增加而增大,且RI为100%生境下其值低于正常值,具有强光抑制现象。说明长时间强光处理导致毛果木莲幼苗的光合机构受损,光化学活性降低。【结论】RI为100%时F_v/F_m显著低于其他两个遮阴处理(RI为30%、8%)(P<0.05,F=18.979, df=2),具有强光抑制现象,适当遮阴更利于毛果木莲幼苗生长,以RI为30%生境光强最佳。     

硼钼铜微肥配施对太子参光合特性的影响

【目的】探究硼钼铜微肥配施对药用植物太子参光合作用的调控作用及其机制,为太子参高效栽培提供理论依据。【方法】采用二次回归D-最优设计进行田间叶面喷施试验,研究硼钼铜微肥配施对光合气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响。【结果】①各微肥配施处理下太子参叶片光合色素含量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)较对照均有不同程度的提高,而胞间CO₂浓度(C_i)则显著降低(P<0.05),说明太子参叶片光合能力的提升主要缘于非气孔限制因素的改善。②试验期间,与对照相比,适宜微肥配比处理不同程度地提高了太子参叶片PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ有效光化学效率(F_v'/F_m')、电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP),降低非光化学淬灭系数(NPQ),表明微肥处理能够增强太子参光合系统对光能的吸收、转换与利用效率,缓解过剩激发能所导致的热耗散的增强。③极差分析和单因素方差分析表明,微肥3因素中硼是影响叶片光合性能各参数的主要因素,其次为铜。④通过隶属函数综合分析表明,提高太子参光合性能的最优施肥配方为B₃Mo₂Cu₁,即硼肥1.5 g/L+钼肥0.08 g/L+铜肥0.1 g/L。【结论】适宜的硼钼铜配施能有效提升太子参叶片的光合性能,增强其对光能的吸收、转化和利用效率,降低热耗散并缓解光抑制。     

稀土铈对太子参生长和光合特性的影响

【目的】探究稀土铈对太子参生长和光合特性的影响,以期提高太子参产量,并通过探讨铈对太子参的增产效应及其机制,为太子参高效栽培提供理论和应用依据。【方法】通过不同质量浓度稀土铈(CK、25、100、400 和700 mg/L)处理后,对太子参生长指标和光合特性进行测定,并进行数据分析。【结果】随着铈质量浓度的增加,太子参植株苗高和地径相对生长量、块根长、块根直径、块根鲜质量及干质量、单位面积产量,以及叶片叶绿素和类胡萝卜素总量均表现先增加后下降的趋势,呈明显的浓度效应,以400 mg/L处理效果最佳,其中单位面积块根鲜、干质量产量分别比对照提高42.59%和41.83%。适当质量浓度稀土铈处理能显著提高光合日变化参数净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)日均值,而使胞间二氧化碳浓度(C_i)降低,有效缓解光合“午休”现象。试验期间,PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ有效光化学效率(F_v'/F_m')、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学淬灭系数(C_PQC)随着稀土铈质量浓度的增加均呈现先升后降的趋势,非光化学淬灭系数(C_NPQ)则呈相反的趋势。相关分析表明稀土处理下苗高、地径与P_n 呈极显著正相关,P_n与叶绿素含量、类胡萝卜素含量、G_s、Φ_PSⅡ和F_v'/F_m'呈显著正相关,而与C_i、C_NPQ成负相关。灰色关联分析表明,色素含量、Φ_PSⅡ和F_v'/F_m'和C_PQC是制约太子参光合作用的主要因素。【结论】适当质量浓度的稀土铈处理能有效促进太子参生长、提高块根产量,改善光合性能。其对太子参光合作用的调节作用与促进光能吸收、转换、提高光化学效率、缓解光抑制有关。与气孔因素相比,非气孔限制因子的改善是其缓解光合“午休”现象的主要原因。     

高频度模拟酸雨胁迫条件下菲白竹的光合响应

为了探讨竹类植物对高频度酸雨胁迫的光合响应特性及其机制,以园林观赏竹种菲白竹(Pleioblastus fortunei)为材料,通过模拟不同强度酸雨(pH=2.0、3.0、4.0)高频度处理,研究其对叶绿素含量、光合作用日变化及叶绿素荧光特性的影响。结果表明:各胁迫处理组均导致菲白竹叶片叶绿素相对含量下降,酸度越强,降幅越大。酸雨胁迫导致光合速率日变化从对照的“单峰型”向“双峰型”转变,呈现明显的“午休”现象。随着胁迫强度的增加,净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、气孔限制值(L_s)均呈下降趋势,而胞间二氧化碳浓度(C_i)总体上则呈上升趋势,表明酸雨胁迫抑制光合速率主要由非气孔限制所致。不同强度的酸雨胁迫均使菲白竹PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)、PSⅡ有效光化学效率(F_v'/F_m')、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光化学淬灭系数(q_P)显著降低,而非光化学淬灭系数(q_NPQ)显著增加。经过1个多月的恢复期,pH 4.0处理组各荧光参数恢复趋势明显; 而pH 2.0处理组则无法恢复,表明菲白竹对pH 4.0的酸雨胁迫处理表现出较强的自我修复能力。其中,q_NPQ的增强可能是菲白竹防御酸胁迫下光破坏的一种重要机制。     

4个薄壳山核桃品种的光合特性研究

【目的】探讨4个薄壳山核桃品种‘莫愁’‘卡多’‘绍兴’‘威奇塔’的光合与生长特性,为薄壳山核桃良种优选与推广应用提供理论依据。【方法】测定4个品种5年生嫁接苗的光合日变化、光响应曲线、叶绿素荧光以及生长量参数,并进行相关性分析。【结果】4个品种7月下旬光合日变化趋势均呈单峰型,‘绍兴’的净光合速率(P_n)峰值和日均值均高于其他3个品种,影响4个品种P_n的主要因子为光合有效辐射(PAR)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s);‘绍兴’的最大净光合速率(P_n,max)与光饱和点(P_LSP)显著高于其他品种,光补偿点(P_LCP)和呼吸速率(R_d)低于其他品种;荧光参数光系统Ⅱ最大光化学效率(F_v/F_m)和潜在的光化学活性(F_v/F₀)均是‘绍兴’最高,‘莫愁’次之。相关性分析表明,光响应特征参数与荧光参数有极强的相关性,F_v/F_m和 F_v/F₀均与 P_n,max呈显著相关;地径与P_n,max呈极显著正相关。【结论】4个薄壳山核桃品种均具有较强的强光和高温适应能力,其中‘绍兴’的生长适应性最强,‘莫愁’次之。苗木生长与夏季光合性能之间呈明显正相关,‘绍兴’较优的光合性能主要表现为高光化学效率和较宽幅的光强利用能力。     

NO2胁迫下两种鹅耳枥的光合生理特性变化

【目的】评价欧洲鹅耳枥和普陀鹅耳枥对NO₂胁迫的耐受力,为选择抗大气污染的园林树种提供参考。【方法】以12.0 mg/m³的NO₂对欧洲鹅耳枥和普陀鹅耳枥1年生幼苗进行熏气处理,熏气时间分别为胁迫零点(0 h,CK)、1、6、12、24、48、72 h,以及熏气后30 d测定两种鹅耳枥幼苗的光合生理指标和叶绿素荧光特性,分析不同NO₂熏气时间与苗木光合生理响应特征的关系,比较两种鹅耳枥对NO₂胁迫的适应性。【结果】NO₂胁迫后欧洲鹅耳枥具有较高的最大净光合速率(P_n,max)和暗呼吸速率(R_d),较低的光补偿点(LCP)和较高的光饱和点(LSP),表明欧洲鹅耳枥在较宽泛的光照强度下能够正常生长;欧洲鹅耳枥与普陀鹅耳枥的NO₂熏气1 h处理组最大PSⅡ光能转换效率(F_v/F_m)值增加,在6 h处理中仅欧洲鹅耳枥的F_v/F_m值增加,PSⅡ活性增强,用于光合电子传递的能量增多。【结论】推测认为欧洲鹅耳枥能够在NO₂胁迫下有序适应外界不良环境,耐受性更强。这对城市道路树种选择与植物配置具有重要意义。     

丛枝菌根真菌对盐胁迫下桢楠光合生理的影响

【目的】研究盐胁迫条件下,桢楠接种丛枝菌根真菌(AMF)后叶片光合色素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数的变化情况,以期为桢楠在盐碱地造林提供参考。【方法】采用分光光度法测定叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)和类胡萝卜素(Car)含量,采用Li-6400便携式光合仪测定气体交换参数和叶绿素荧光参数。【结果】不同浓度NaCl胁迫下,AMF接种与未接种处理桢楠光合色素含量均呈现显著差异,AMF显著提高了桢楠叶片的光合色素含量。盐胁迫下AMF接种处理后桢楠叶片的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)和蒸腾速率(T_r)显著高于未接种处理;AMF接种桢楠叶片的最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光化学淬灭系数(qP)变化不显著,而未接种处理则显著降低;未接种处理的非光化学淬灭系数(NPQ)在盐浓度为300 mmol/L时显著升高,而AMF接种处理的NPQ没有显著变化。双因素方差分析表明,接种AMF对Chl a、Chl b、Car含量和Φ_PSⅡ有显著影响。【结论】AMF通过改善光合色素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数,提高了桢楠对光能的利用能力,从而减轻了盐分对桢楠造成的伤害,表明AMF能够增强桢楠的耐盐性,进而促进桢楠在盐碱性土壤中生长。     

完全淹水解除后‘中山杉407’生长及光合特性的恢复

【目的】明确‘中山杉407'(Taxodium ‘Zhongshanshan407')在完全淹水胁迫解除后的生长和光合特性,为三峡库区消落带等湿地生态系统恢复与构建中的植被选择提供依据。【方法】以‘中山杉407'2年生苗为试验材料,设置全淹(S)和对照(CK)2个处理,其中S处理的植株预先经过3个月的完全淹水胁迫。淹水胁迫解除后,使用LI-6400 XT气体交换系统和OS1p便携式调制荧光仪测定两处理植株的光合作用参数和叶绿素荧光参数,并于植株恢复生长10个月后,测定其生长指标。【结果】淹水阶段结束后,S组植株的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)显著高于对照(CK)组植株,而S组的水分利用效率(E_WUE)低于CK组。同时,‘中山杉407'维持一定的叶绿素荧光水平,S组和CK组的可变荧光(F_v)、PSⅡ潜在活性(F_v/F₀)、PSⅡ最大光量子产额(F_v/F_m)、实际量子产量(Ф_PSⅡ)和电子传递速率(V_ETR)均没有显著差异。经过10个月的恢复,S组‘中山杉407'的总干质量、地上部分生物量与CK组无显著差异。【结论】完全淹水胁迫解除后,‘中山杉407'能够通过合理调整生长和光合策略,表现出良好的适应性,是适宜于三峡库区消落带等淹水环境生态修复工程实践的优良树种。     

重金属铬胁迫对髯毛箬竹光合特性的影响

【目的】 探讨髯毛箬竹(Indocalamus barbatus McClure)光合特性对铬胁迫的响应,为铬胁迫环境下髯毛箬竹生理响应机制的研究提供依据。【方法】采用盆栽法研究不同浓度铬(含量分别为0、100、400、800 mg/kg)胁迫对其光合气体交换参数及叶绿素荧光参数的影响。【结果】随着铬浓度的增加,髯毛箬竹叶绿素相对含量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)均呈先上升后下降趋势,而胞间二氧化碳浓度(C_i)则呈相反趋势,说明在铬胁迫下,髯毛箬竹的光合作用具有“低促高抑”现象,且胁迫导致的P_n变化主要受非气孔因素影响。与对照相比,低浓度铬胁迫(含量100 mg/kg)均导致髯毛箬竹PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在活性(F_v/F₀)、PSⅡ有效光化学效率(F_v'/F_m')、PSⅡ实际光化学效率(η_ΦPSⅡ)、电子传递速率(R_ETR)、光化学猝灭系数(C_PQC)升高而非光化学猝灭系数(C_NPQ)下降,说明低浓度铬促进光合作用与刺激叶肉细胞光化学活性和增强光能利用效率有关,而PSⅡ反应中心开放率的增加和热耗散的降低是光能利用率提高的主要原因。随着铬胁迫浓度和时间的增加,髯毛箬竹的F_v/F_m、F_v/F₀、 F_v'/F_m'、η_ΦPSⅡ、C_PQC和R_ETR总体上均呈现下降趋势,而C_NPQ呈上升趋势。说明高浓度长时间铬处理使髯毛箬竹光合机构受损,光化学活性降低,并产生了明显的光抑制。热耗散的增强是髯毛箬竹叶片防御高浓度铬胁迫下光破坏的重要机制。【结论】髯毛箬竹能适应一定浓度的铬胁迫环境,并对不同浓度铬胁迫产生不同的光合响应调节。     

不同叶色青钱柳叶片色素、多酚含量及光合特性的差异

【目的】青钱柳是多功能树种,通过比较分析两种不同叶色青钱柳叶片色素、黄酮和单宁两类多酚含量及其光合特性的差异,为青钱柳良种选育提供理论依据。【方法】按照季节动态分别采集红叶青钱柳和绿叶青钱柳的新叶和成熟叶,测定其花色素苷、叶绿素、类胡萝卜素、单宁和黄酮含量,定期测定4种类型叶的净光合速率(P_n)和PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m),并采用单因素方差分析比较不同类型叶间的差异。【结果】红叶青钱柳的新叶花色素苷含量显著高于其他3种类型叶(P<0.05),但叶绿素和类胡萝卜素含量显著低于红叶青钱柳和绿叶青钱柳的成熟叶片(P<0.05);红叶青钱柳和绿叶青钱柳的成熟叶片中的黄酮和单宁含量在多数采样时间均无显著差异(P> 0.05),但在秋季,红叶青钱柳成熟叶片的单宁含量显著高于绿叶青钱柳的成熟叶片(P<0.05);由于红叶青钱柳的新叶积累高花色素苷含量而使总叶绿素含量下降,但其P_n与绿叶青钱柳的新叶不存在显著差异(P> 0.05),红叶青钱柳和绿叶青钱柳成熟叶片的P_n也不存在显著差异(P> 0.05)。【结论】较高浓度的花色素苷是红叶青钱柳新叶呈现红色的主要原因;红叶青钱柳和绿叶青钱柳叶中单宁与黄酮的含量存在一定差异,但总体上差异不显著;红叶青钱柳新叶阶段叶多酚类物质含量较高,但在成熟叶阶段与绿叶青钱柳无显著差异(P> 0.05)。因此,红叶这一表型性状可为青钱柳药用优良单株的筛选提供一定参考,红叶青钱柳在7—8月叶片仍保持较高花色素苷含量而呈现红色,比绿叶青钱柳具有更高的观赏价值。     

雌、雄株和金叶银杏光合生理及黄酮成分年动态变化研究

【目的】为了解黄酮类化合物在银杏叶片中的合成代谢规律,确定银杏合适采摘期,以及选育优良的银杏品种,探讨了雌、雄株和金叶(芽变品种)银杏叶片光合生理与黄酮含量的周年变化及相关性。【方法】以银杏种质资源圃的雌株、雄株及嫁接的金叶银杏为材料,对4—11月银杏的光合色素、叶绿素荧光参数、黄酮成分及含量间的变化进行了研究。【结果】在整个叶片生长周年动态变化中,雄株银杏的含水量低于雌株和金叶银杏,特别是在6—9月夏季高温时期的差异更显著;雌株银杏的含水量、相对叶面积、叶绿素含量都大于雄株与金叶银杏,特别是在5—8月,但雄株与金叶银杏的相对叶面积增加速度较快;雌株银杏的光化学淬灭系数(qP) 及非光化学淬灭系数(NPQ)高于雄株和金叶银杏,雌株具有更强的抗氧化能力。银杏叶中黄酮苷含量及总黄酮含量的高点分别出现在4—5月和9月,各银杏叶总黄酮的含量依次为金叶银杏>雄株>雌株;雄株的叶绿素、类胡萝卜素与槲皮素之间,雌株的叶绿素a、类胡萝卜素与总黄酮之间都存在极显著正相关。金叶银杏叶色在4—6月为金黄色,其叶绿素含量均比雄株、雌株银杏低,7月转绿后与雌株和雄株差异不大,其光合、黄酮代谢的变化更接近于雄株,且其黄酮合成的能力高于雄株及雌株。【结论】银杏叶的最佳采收期在9月,雄株和金叶银杏更适用于叶用林的培育,雌株的抗逆性高于雄株与金叶银杏,金叶银杏既有观赏价值,又有优良的经济性状,因而具有良好的开发利用前景。     

盐胁迫对西南卫矛生长及光合特性的影响

以西南卫矛(Euonymus hamiltonianus Wall. ex Roxb.)为试材,设置4个NaCl质量浓度(0、2.0、4.0、6.0 g·L^-1)处理,通过对其叶片光合气体交换参数(净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和细胞间CO₂浓度)、生物量、相对电导率、叶绿素含量及叶绿素荧光动力学特征的测定,分析了盐胁迫对西南卫矛生长与光合特性的影响。结果表明:与对照相比, 2.0、4.0、6.0 g·L^-1盐浓度处理下西南卫矛净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、气孔限制值和水分利用效率显著降低,胞间二氧化碳浓度显著升高,叶片最大光化学效率和单位面积有活性的反应中心数目均显著降低, OJIL曲线中K点和J点均大幅上升,叶绿素含量显著降低; 2.0 g·L^-1盐浓度处理下西南卫矛根冠比和相对电导率与对照差异均不显著,而4.0、6.0 g·L^-1盐浓度处理下西南卫矛根冠比和相对电导率显著升高。表明西南卫矛对低浓度盐胁迫有一定的耐受能力,但高浓度盐胁迫会对西南卫矛造成影响,抑制PSⅡ活性,降低光化学效率,降低植株对营养物质的吸收和利用,使植株的生长受到阻碍甚至死亡。