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在气候变化的背景下,研究植物光合作用和呼吸作用适应性(acclimation)成为了关注的热点问题。光合作用和呼吸作用温度适应性(acclimation)研究对于预测气候变化背景下植物生长,植被生产力和生物地球化学循环的变化有重要意义。 本文主要分为理论分析和实验研究两个方面。在理论分析方面,本文着重于“寻找适应性(acclimation)研究的理论基础”:探讨适应性(acclimation)与表型可塑性两个概念的含义和关联,并探讨了适应性(acclimation)与表型可塑性能力,适应性(acclimation)和表型可塑性收益成本分析,有利的适应性假说(BeneficialAcclimationHypothesis,BAH)几个理论问题。适应性和表型可塑性基本概念的分析,适应性及表型可塑性能力等理论问题的探讨对于论文光合作用和呼吸作用温度适应性实验研究的问题选取、实验设计方面提出了指导和启发。本文的实验研究在两个研究区域开展。第一个区域是中国科学院禹城农业实验站,研究对象为冬小麦(TriticumaestivumL.),主要研究问题为冬小麦自然环境中季节温度变化的适应性(acclimation)过程;追踪了冬小麦在整个生长季的增温实验所产生的光合作用和呼吸作用的适应性(acclimation)(4个生长时期)。第二个研究区域位于四川省卧龙巴朗山森林实验站,研究物种为川滇高山栎(QuercusaquifolioidesRehd.EtWils.),分析不同叶龄叶片其光合作用温度响应状态,分析叶龄对于温度适应的影响。本文研究了以上问题所对应的温度适应性(acclimation)现象,并基于Farquhar-von-Caemmerer-Berry光合作用模型(FvCB)验证关于光合作用适应性(acclimation)的机制的5个假设。 理论分析表明适应性(acclimation)概念应当统一到表型可塑性概念上,适应性和表型可塑性能力的定义包含胁迫生境和非胁迫生境两层不同的含义。叶片光合作用和呼吸作用的温度适应性研究促进了对于BAH假说的理解,反应范式指标选取与BAH假说的验证有重要联系。实验研究发现冬小麦的光合作用和呼吸作用对于季节温度变化产生了明显的适应性(acclimation),但是这种对温度的适应性(acclimation)是非线性的。冬小麦在四个生长期的增温实验中,均表现出了温度适应性(acclimation),不同生长期对温度的适应能力存在差异。川滇高山栎两个叶龄之间光合和呼吸的温度响应曲线存在显著差异,表明不同叶龄叶片对于温度的适应能力的不同。在适应性(acclimation)产生的机理方面发现,Rubisco羧化过程都对于适应性(acclimation)的产生做出了很大贡献,其余各个假设在不同问题中,对适应性(acclimation)的贡献有差异。本文还提供了冬小麦不同季节,增温实验以及川滇高山栎不同叶龄下光合作用和呼吸作用的温度敏感参数,这些参数可以进一步应用到光合作用和生物地球化学循环模拟中。