胡杨异形叶光抑制特性与光破坏防御机制研究
胡杨作为荒漠区抗逆性极强的树种,其异形叶特征与适应性有着密切关系。胡杨异形叶各种研究均表明卵形叶、锯齿叶在光合、抗逆等方面的能力高于条形叶,胡杨通过多变的叶形来适应荒漠区高温、强光、干旱的环境。目前,有关胡杨自然条件下光抑制特性及其光破坏防御机制方面的研究报道较少。本研究利用光合、叶绿素荧光技术对胡杨条形、卵形、锯形这三种典型异形叶进行测定,研究胡杨适应荒漠强光的光破坏防御机制,深入分析胡杨不同异形叶对光能吸收、耗散和转化的特性,揭示自然条件下胡杨不同异形叶光抑制特性及光破坏防御机制的差异,发现胡杨适应荒漠强光生境的内在生理机制,为荒漠植物光适应机理提供理论依据。主要研究结果如下:（1）胡杨不同着生部位异形叶的生理生化特性表现出对荒漠强光生境的适应,树冠下部的条形叶适宜弱光环境的生长,着生部位靠上的卵形叶、锯齿叶更适宜高温、强光环境。胡杨三种异形叶PSⅡ原初光能转化效率、光合能力,卵形叶最高,锯齿叶居中,条形叶最低。大树底部条形叶,叶片薄、SLA高,其在弱光环境中的竞争力更强;上部叶片卵形叶LA、N、P、光合色素含量高使其具有更强的光合能力;锯齿叶提高LA、LD增强抗逆性,减少高温强光的胁迫。MDA含量、POD活性、SP含量、Pro含量卵形叶显著高于条形叶。（2）胡杨异形叶能通过光破坏防御机制有效抵御自然条件下正午高温、强光下产生的光抑制现象,光系统Ⅱ反应中心的可逆失活、以NPQ形式增强非辐射性热耗散是胡杨异形叶重要的光破坏防御机制。随着光照强度的增强,胡杨叶片在午间强光条件下出现了光抑制现象,条形叶下降幅度大于卵形叶、锯齿叶。随着光照强度降低各指标逐步回升至清晨水平,三种异形叶之间没有差异,表明胡杨异形叶能通过光破坏防御机制有效抵御自然条件下产生的光抑制现象。胡杨叶片上午Fo不断升高、Fv/Fm不断降低,下午Fo逐步降低、Fv/Fm逐步升高;非辐射能量耗散NPQ、用于天线非辐射耗散的能量D正午不断增高,表明光系统Ⅱ反应中心的可逆失活、非辐射性热耗散是胡杨异形叶光破坏防御的重要机制。（3）水-水循环这一机制在胡杨异形叶防御光破坏中发挥的作用大于电子传递、叶黄素循环、交替呼吸途径。抑制剂DTT、DCMU、SHAM、IAM均使胡杨三种叶形叶片的Pn、Tr、Gs、WUE、LUE、AQY、Pnmax、Fv/Fm、Fv’/Fm’、ФPSⅡ、q P与未经抑制的叶片相比均出现不同程度降低,条形叶各项指标下降幅度高于锯齿叶、卵形叶,三种异形叶光合能力依旧卵形叶最高,锯齿叶居中,条形叶最低。抑制剂IAM处理的胡杨叶片各项指标均显著低于其他抑制剂处理的胡杨叶片,其MDA含量显著升高。表明抑制胡杨异形叶叶黄素循环、电子传递、水-水循环、交替呼吸途径,均可使胡杨异形叶的光抑制程度加重,抑制胡杨叶片水-水循环这一机制对于胡杨异形叶的破坏程度大于抑制电子传递、叶黄素循环、交替呼吸途径的破坏程度。
- 作者：
- 代雅琦
- 学位授予单位：
- 塔里木大学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2022年
- 导师姓名：
- 王海珍；刘艳萍
- 中图分类号：
- S792.11
- 关键词：
- 胡杨；异形叶；光抑制；光破坏防御
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- 基金项目：
- 国家自然科学基金项目“胡杨异形叶光抑制发生的PSII行为与光保护机制研究”（项目编号:31660117）