《干旱胁迫对胡杨PSII光化学效率和激能耗散的影响朱成刚;陈亚宁;李卫红;付爱红;杨玉海植物学报2016-07-10》.pdf

植物学报 Chinese Bulletin of Botany 2011, 46 (4): 413–424, doi: 10.3724/SP.J.1259.2011.00413 ·研究报告· 干旱胁迫对胡杨PSII光化学效率和激能耗散的影响 1, 2 1* 1 1 1 朱成刚 , 陈亚宁 , 李卫红 , 付爱红 , 杨玉海 1 中国科学院新疆生态与地理研究所, 荒漠与绿洲生态国家重点实验室, 乌鲁木齐 830011 2 中国科学院研究生院, 北京 100049 摘要 选取塔里木河下游4处地下水位埋深4 m的监测井位, 结合地下水位数据, 调查并分析了在地下水位下降引发的干 旱胁迫下, 胡杨(Populus euphratica) 的叶片水分特征及叶绿素荧光特性, 从能量代谢与转换角度分析了干旱胁迫对胡杨的 PSII光化学效率和激能耗散的影响。结果表明: 随着地下水位下降引发的干旱胁迫程度的加剧, 胡杨的叶水势显著降低, 而 叶片相对水分含量差异不显著, 总体处于适宜状态(80.38%–86.19%); 在干旱胁迫的影响下, 胡杨的综合光合活性明显降 低, 叶片光饱和点显著下降; 同时胡杨的光合作用电子传递速率、PSII光下实际光化学效率以及光化学猝灭均随着光强的 增大而显著降低, 且干旱胁迫越剧烈, 下降幅度越大; 干旱胁迫下, 胡杨的非光化学猝灭和调节性能量耗散量子产量等参 数则随着光强的增大显著升高, 但是其潜在最大光化学效率却处于适宜状态(0.80–0.86)。说明干旱胁迫下, 胡杨的光合作 用光能利用份额下降, 耐受高光强的能力减弱, 捕获的光能过剩程度加剧。胡杨主要通过热耗散来缓解光能过剩带来的压 力。虽然研究区胡杨的PSII尚未发生不可逆的光损伤, 但是其发生光抑制以及由此带来的光系统损伤的潜在危险在增加。 关键词 电子传递速率, 叶水势, 光抑制, 光化学效率, 光化学猝灭 朱成刚, 陈亚宁, 李卫红, 付爱红, 杨玉海 (2011). 干旱胁迫对胡杨PSII光化学效率和激能耗散的影响. 植物学报 46, 413–424. 干旱胁迫一直被认为是影响植物生理行为和生 的角度快速且无损伤地对植物的光合作用进行监测 长的一个关键限制因子, 尤其是在干旱区 (Ribas- (张守仁, 1999; Lazár, 1999)。近10年来, 这一测量手 Carbo et al., 2005; Efeoğlu et al., 2009)。干旱胁迫 段已被广泛地应用于农业、林业的苗木选育及植物对 可以影响植物的许多代谢和生理过程; 此外, 许多由 各种环境胁迫的响应研究等领域(焦德茂等, 2001; 干旱胁迫造成的对植物的损伤均与光合作用有关 刘云峰等, 2010; 桂仁意等, 2010)。 (Lambers et al., 2005; Guerfel et al., 2009)。鉴于在 胡杨(Populus euphratica) 隶属杨柳科(Salica- 水分供应不足时, 植物受到的光照强度可能会超出其 ceae)杨属(Populus), 乔木, 是我国及联合国粮农组 相应碳同化能力所需光强, 进而造成光化学转换和电 织(Food and Agriculture Organization of the United 子传递与能量消耗之间的矛盾, 此矛盾可能会改变 Nations, FAO)纳入重点保护范围的珍稀濒危物种之 PSII 的光化学效率, 导致光抑制 (Flexas et al., 一, 主要分布在中亚的干旱和半干旱荒漠区(Gu et 1999)。另外, 这些变化所引起的过剩的激化能在植 al., 2004; 冯起等, 2008)。胡杨作为干旱区内陆河流 物叶片叶绿体中PSII反应中