植物应对环境强光的动态适应差异及机制研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wmxlg2008
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强光是光合作用光抑制的重要诱因,但我们近期的一些研究与此不完全相符。为进一步阐述光抑制的诱导和发生机制,本文以玉簪品种Hosta‘Blue Boy’为材料研究其光抑制发生规律及其与环境光强的关系。结果表明,全日照和遮阴条件下Hosta‘Blue Boy’叶片发育分别形成适应强光和弱光的形态特征;与遮阴处理相比,强光下生长的Hosta‘Blue Boy’光合速率和叶绿素含量较低,并且最大光化学效率较低但中午发生光抑制后到傍晚能恢复,证明强光下植株可以正常生长且光合机构未发生严重光抑制。将遮阴处生长的植株转入全日照,光合速率和最大光化学效率急剧下降;荧光诱导动力学曲线发生明显改变,而且光系统Ⅱ供体侧和受体侧荧光产量的变化幅度分别达到24.3%和34.2%,表明弱光转强光后光系统Ⅱ发生不可逆失活,且受体侧受到的伤害较供体侧更严重。因此,我们认为环境光强骤然提高并超过Hosta‘Blue Boy’生长光强时很容易诱导光合机构发生严重光抑制。本研究对于理解植物适应光环境的策略以及阴生植物的优质栽培有重要意义。  本研究以喜光植物油用向日葵(Helianthus annuusL.)和耐阴植物秀丽圆叶玉簪(H.sieboldiana‘Elegans’)为材料研究遮阴转全日照条件下成熟叶片光合作用的动态适应及相关机制。结果表明,全日照和遮阴条件下向日葵和秀丽圆叶玉簪叶片分别发育形成适应强光和弱光的形态结构,且正常生长。由遮阴条件转全日照后(LH),向日葵和秀丽圆叶玉簪发生不同变化。前者叶片的光合速率(Pn)呈下降趋势,表明植物叶片发生动态适应过程中不一定表现出光合速率的增加;此外,LH处理向日葵叶片非光化学猝灭(NPQ)随转强光时间的延长而增加;最大光化学效率(Fv/Fm)、显微结构都没有明显变化。而玉簪LH处理叶片Pn、Fv/Fm以及NPQ均急剧降低;叶片结构发生显著改变:叶片厚度增加13.75%,Sc增加30.70%。因此,我们认为向日葵成熟叶在光合作用动态适应过程中主要依赖激发能耗散保护其光合机构免受强光伤害,玉簪光合作用的动态适应则涉及叶片细微结构的调节。本研究对于理解不同植物光合作用动态适应机制和差异以及其品种选育、推广和栽培等有重要意义。
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