青藏高原东缘林线交错带糙皮桦幼苗光合特性对模拟增温的短期响应

采用开顶式生长室(OTC)模拟增温对植被影响的研究方法, 研究了青藏高原东缘林线交错带糙皮桦(Betula utilis)光合特性对模拟增温的响应。结果表明: 与对照样地相比, OTC内日平均气温(1.2 m)在植物生长季中增加2.9 ℃, 5 cm土壤温度增加0.4 ℃。增温使糙皮桦幼苗叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)分别增加17.4%、21.4%和33.9%, 但对糙皮桦幼苗叶片的水分利用率(WUE)却没有明显影响, 而对糙皮桦的叶氮浓度却表现为显著的负效应。同时, 增温能显著增加糙皮桦幼苗的最大同化速率(P_nmax) (+19.6%)、暗呼吸速率(R_d) (+14.3%)、表观量子效率(AQY) (+7.9%), 但对其光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)却没有明显的影响。此外, 增温使糙皮桦幼苗叶片的最大羧化速率(V_cmax)和电子传递速率(J)分别增加了12.3%和11.7%, 而磷酸丙糖利用率(TPU)和CO₂补偿点(CCP)对增温却并不敏感。该研究表明, 模拟增温对林线糙皮桦光合生理总体上表现为正效应, 这有可能帮助该物种对未来气候变化更快更好地适应。     

准噶尔荒漠早春短命植物的光合特性及生物量分配特点

准噶尔荒漠分布的早春短命植物不仅具有十分独特的生物学特点,而且在荒漠植物群落演替、物种多样性维持及土壤改良与防治水土流失等方面具有重要的生态学价值。该文运用Li-6400开放式气体交换光合作用测定系统,对分布于准噶尔荒漠的16种早春短命植物生长盛期的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)等特征进行了测定,并对其中7种植物与生长相关的生物量分配特征进行了分析。结果表明:1)16种植物的最大P_n、 最大T_r及WUE分别为8.07~35.96 μmol CO₂·m^-2·s^-1、3.16~29.64 mmol H₂O·m^-2·s^-1、0.54~4.26 μmol CO₂·mmol^-1H₂O;种间最大P_n与最大气孔导度(Stomatal conductance, G_s)之间存在正相关关系,其相关系数为0.77(p<0.05),线性回归斜率为26.36 μmol·mmol^-1;从光合速率对胞间CO₂浓度及光量子通量密度的响应曲线来看,这类植物的表观CO₂补偿点均在4~5 Pa之间(28~30 ℃),表观羧化效率为0.64~1.86 μmol CO₂·m^-2·s^-1·Pa^-1,表观量子效率为0.05~0.06。2)从生物量分配来看,所测植物的个体生物量为0.05~0.39 g;单株总叶面积为 3.24~51.40 cm²;单位叶面积干重为0.40~0.77 g·m^-2,根在总生物量中所占比例为5.72%~19.43%,单株叶面积比在2.92~9.00 m²·kg^-1之间。种间根所占生物量的比与对应的WUE之间的比较分析结果表明,二者之间存在显著的正相关关系,其相关系数r为0.93(p<0.01)。这些结果表明,所观测的早春短命植物具有典型的C₃植物特征,相比其它类型的荒漠植物具有较高的单位叶面积P_n、高T_r及低WUE,并且在生长发育过程中表现出很低的根/地上生物量比、较高的叶面积比和单位叶面积干重,说明它们具有相对高的生长速率,这与其生长发育节律相一致,反映了它们与准噶尔荒漠环境相适应的特点。     

缺磷强光下脐橙的过剩能量耗散机制

采用营养液培养的方法,对缺磷强光下脐橙的过剩能量耗散机制进行了研究.结果表明,在强光下,用缺磷营养液处理脐橙后,光合色素含量、净光合速率P_n、光呼吸速率P_r、最大荧光F_m、光化学效率F_v/F_m和电子传递速率ETR下降,初始荧光F_o和光呼吸/光合比P_r/P_n升高.叶绿素荧光的非光化学猝灭的快相qNf下降,中间相qNm和慢相qNs升高.用DTT处理后F_o升高,qNm和qNs下降,qNf无明显变化.缺磷强光胁迫加剧了脐橙光合作用的光抑制,进而启动了多种能量耗散机制.     

胡杨异形叶光合作用对光强与CO2浓度的响应

胡杨(Populus euphratica)叶形多变, 随个体生长发育, 植株出现条形、卵形和锯齿阔卵形叶。在新疆塔里木河上游人工胡杨林内选择具有此3种叶形的成年标准株, 将枝条拉至同一高度, 通过活体测定, 比较其光合作用-光与CO₂响应及叶绿素荧光响应特征。结果表明: 胡杨异形叶光合速率对光强/CO₂浓度与电子传递速率对光强的响应曲线均可用直角双曲线修正模型来拟合, 得出的主要光合参数与实测值较吻合。胡杨卵形叶、锯齿阔卵形叶光合速率-光响应参数与生化参数及快速光响应参数与条形叶差异显著, 而光合速率-CO₂响应参数则无显著差异。胡杨异形叶CO₂饱和浓度下的最大净光合速率(P_nmax)较饱和光强下的P_nmax高, 表明胡杨强光下光合速率在很大程度上受CO₂供应和1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)再生能力的限制。卵形叶、锯齿阔卵形叶的初始量子效率(α)、初始羧化效率(CE)、P_nmax、光合能力(A_max)与最大羧化速率(V_cmax)均显著高于条形叶; 锯齿叶光饱和点(LSP)、最大电子传递速率(ETR_max)与光呼吸速率(R_p)高于卵形叶, 条形叶光补偿点(LCP)与LSP、α、CE最低。表明荒漠干旱环境下胡杨锯齿叶最耐强光, 高R_p可能是其耗散过剩光能、保护光合机构免于强光破坏的重要途径; 卵形叶高的α、CE、磷酸丙糖利用效率(TPU)、PSII实际光化学效率(Φ_PSII)与低LCP及叶氮分配策略是其保持高光合速率的原因; 条形叶Φ_PSII、ETR、P_n低, 因其制造光合产物不足而难以满足树体生长逐渐减少并处于树冠下部。可见, 胡杨条形叶光合效率低、抗逆性差, 主要以维持生长为主; 随着树体长大, 条形叶难以适应荒漠环境来维系其生长, 出现了卵形叶; 卵形叶光合效率高, 易于快速积累光合产物而加快树体生长, 但其LSP低和耐光抑制能力弱, 逐渐被更耐强光、高温与大气干旱的锯齿叶所取代, 从而使胡杨在极端逆境下得以生存, 这是胡杨从幼苗到成年叶形变化及异形叶着生在树冠不同高度的原因。     

油页岩废渣地12种木本植物光合作用的季节变化

研究了引种在油页岩工业废渣地12种木本植物冬、夏季光合作用特征,根据此评价引种植物的光合作用效率,测定的主要参数包括净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)。结果表明:1) 冬、夏季各项测定指标差异很大,P_n、T_r、G_s均是夏季高于冬季,而且,夏季平均P_n、T_r和G_s值要比冬季均值分别高60.9%、77.7%和85.7%,但水分利用效率(WUE)却是冬季高于夏季26.8%~77.2%。2) P_n日变化节律冬、夏季有异,夏季较多的种出现“双峰型”,而冬季较多出现“单峰型”。但也有例外,樟树(Cinnamomum camphora)冬、夏季均出现“单峰”;油榄仁(Terminalia bellirica)、红胶木(Tristania conferta)和柚木(Tectona grandis)冬、夏季均出现“双峰”;海南蒲桃(Syzygium cumini)则冬季为“双峰”,夏季为“单峰”。3) 若某一植物种在冬、夏季都表现出有较高的P_n日均值,相对于另一种植物其中有一季有较高的P_n,说明前者更适应当地环境生长。据此,以冬、夏季P_n日均值的平均值高低排序,评价参试植物在当地自然光照条件下的光合作用效率高低,树种的排序为:大叶相思(Acacia auriculiformis)、油榄仁、铁刀木(Cassia siamea)、云南石梓(Gmelina arborea)、柚木、红胶木、樟树、海南红豆(Ormosia pinnata)、铁冬青(Ilex rotunda)、海南蒲桃、双翼豆(Peltophorum ptetocarpum)和海南翅萍婆(Pterygota alata)。     

三峡库区岸边共存松栎树种水分利用策略比较

对三峡库区木鱼岛上马尾松(Pinus massoniana)、槲栎(Quercus aliena)和栓皮栎(Q. variabilis)组成的针阔混交林成林和幼林的光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、清晨和中午水势(ψ_pd和ψ_md)以及叶片稳定碳同位素(δ¹³C)进行了测定。实验结果表明:针叶树马尾松P_n、G_s均低于阔叶树槲栎和栓皮栎(差异达到极显著水平,p<0.001),但马尾松内在水分利用效率(WUE_i, P_n/G_s)却高于槲栎(p=0.003)和栓皮栎(p=0.025)。反映了裸子植物和被子植物木质部不同的水力特性。针阔叶树幼树的P_n和G_s高于成年树,但WUE_i和δ¹³C却低于成年树。表明水分利用效率与水分在树体内传输的距离有关。幼树属于挥霍型水分利用策略,成年树属保守型水分利用策略。三峡大坝的建设所造成的生态环境的改变可能会对三峡库区针阔混交林的演替产生一定的影响,但这需要长期的研究。     

不同光强下高锰对黄瓜光合作用特性的影响

采用营养液培养的方法,研究了不同光强下高锰对黄瓜植株生长、叶绿素含量、叶绿素荧光参数和光合作用的影响.结果表明,高锰处理抑制了黄瓜植株的生长,与弱光处理相比强光下抑制幅度更加显著.强光下,高锰处理显著降低叶绿素含量,但降低光强却增加其含量.强光下,高锰处理显著降低原初光能转换效率(F_v/F_m)、光合电子传递量子效率(ΦPSII)和光化学猝灭系数(qP);弱光下,高锰处理对F_v/F_m和qP无显著影响.高锰处理使净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)下降.尤其是在强光下下降幅度更大.高锰处理使细胞间CO₂浓度(C_i)在强光下升高,而在弱光下则下降.与C_i相反,高锰处理使气孔限制值(L_s)在强光下下降,而在弱光下上升.因此,强光下高锰胁迫使净光合速率下降可能是由非气孔限制引起的,而弱光下高锰处理使净光合速率下降可能是由气孔因子限制引起的.     

麻花艽叶片光合色素含量及厚度对UV-B辐射的响应

以中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站自然生长的麻花艽(Gentiana straminea Maxim.)为材料,进行了不同月份和草盛期不同天数的短期增补和过滤UV-B辐射试验,比较分析叶片光合色素含量和叶片厚度等的变化.结果表明:(1)生长季内麻花艽叶片叶绿素a+b含量呈波动变化的趋势,7月份含量均较高;草盛期不同天数处理时,UV-B辐射对麻花艽叶片叶绿素a+b含量的影响不大.(2)生长季内麻花艽叶片类胡萝卜素含量也是7月份较高,短期增补UV-B辐射有降低其含量的趋势.(3)增加UV-B辐射能够降低Chl a/b值;自然UV-B辐射下Car/Chl比值能维持一个较高水平,是对强辐射的适应.(4)随处理时间延长,麻花艽叶片厚度有降低趋势,其叶缘出现一些发黄、变黑、变透明等受害症状,叶片能通过增加叶片厚度来适应增强的UV-B辐射.可见,生长于高海拔地区的植物麻花艽虽然对UV-B辐射表现出诸多的生理适应特性,但依然不可避免地受到其损伤.     

地黄连作的生理生态特性

选择具有典型连作障碍效应的药用植物地黄(Rehmannia glutinosa)为试验材料, 以正茬地黄为对照, 研究连作条件下地黄植株的生理生态特性变化。结果表明, 该试验条件下地黄的连作障碍效应起始于苗期, 在栽种后60天时, 连作引起植株细胞膜质过氧化作用, 使膜的正常结构和功能受到损伤; 重茬地黄的光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和胞间CO₂浓度(C_i)显著低于对照, 而气孔限制值(L_S) 33.97%, 显著高于对照, 同期重茬地黄叶绿素含量(Chl)也开始显著低于对照。相关分析表明, P_n与G_s、Chl含量相关(相关系数分别为0.977和0.814)。对植株叶片叶肉细胞的电镜观察显示, 连作条件下地黄光合细胞结构在其生长中期开始发生变化。因此, 在地黄生长早期由于(连作)环境胁迫植株叶片细胞内活性氧、自由基积累所带来的膜结构损伤, 导致了叶绿素含量的降低, 而气孔关闭以及叶绿素含量的降低共同造成连作地黄早期光合能力降低, 生长受阻, 从而表现出明显的障碍效应。     

高山植物唐古特山莨菪和唐古特大黄对强太阳辐射光能的利用和耗散特性

以西宁地区人工栽培的唐古特山莨菪(Anisodus tanguticus)和唐古特大黄(Rheum tanguticum)为材料,比较研究了两典型高山植物对青藏高原强太阳辐射光能的利用和耗散特性。PSⅡ反应中心的最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学量子效率(Φ_PSⅡ)和光合功能的相对限制(L_(PDF))的分析表明,强太阳辐射会导致光合作用的光抑制,但并不造成PSⅡ反应中心的不可逆破坏。猝灭分析表明,唐古特山莨菪的光化学猝灭系数(q_P)显著小于唐古特大黄,非光化学猝灭(NPQ)和(q_N)则相反(p<0.05),意味着唐古特山莨菪将PSⅡ反应中心吸收的过剩光能以热耗散等非光化学过程消耗的能力大于唐古特大黄,因而降低了用于光化学反应的份额。q_N的3组分中,q_Nf所占比例较大;尽管相对份额很小,中午强光下两高山植物的q_Nm都有增大趋势,表明它在过剩光能的非光化学耗散中也起重要作用。NPQ_S和q_Ns的日变化趋势很相似;同样,NPQ_F为NPQ的主要组分,且唐古特山莨菪的NPQ_F和q_Nf都显著大于唐古特大黄(p<0.05)。唐古特山莨菪PSⅡ天线色素吸收光能中分配于光化学反应的相对份额(P)始终低于唐古特大黄,而用于天线热能耗散的相对份额(D)则大于唐古特大黄,两者都具有极显著差异(p<0.01)。以上结果表明,唐古特山莨菪的Φ_PSⅡ较唐古特大黄小是因为PSⅡ天线色素吸收的光能中分配于光化学反应的相对份额或光化学猝灭的比例较小,而分配于天线热耗散的相对份额或非光化学过程的比例较大的缘故。唐古特山莨菪的NPQ和q_N较大,与NPQ_F和q_Nf以及NPQ_S和q_Ns都显著大于唐古特大黄有关(p<0.05)。     

青藏高原药用植物唐古特山莨菪和唐古特大黄光合作用对强光的响应

与唐古特大黄相比,唐古特山莨菪的表观光合量子效率(AQY)较高,但最大净光合速率(Pmax)较低。在光强小于1200μmolm-2s-1时,后者用于碳同化的电子传递占总光合电子传递的比例(JC/JF)比前者高,而分配于光呼吸的电子传递(JO/JF)及Rubisco氧化和羧化速率的比值(VO/VC)则相反;光强大于1200μmolm-2s-1以后两种植物的这些参数都趋向稳定。随光强增加,后者叶片吸收光能分配于热耗散(D)的增加斜率较前者高,表明两高山植物对强辐射的适应方式略有不同。加强光呼吸途径的耗能代谢和PSII天线热耗散份额是唐古特山莨菪适应高原强辐射的主要方式,而提高叶片光合能力则是唐古特大黄的一种适应方式。     

滤除自然光中UV-B辐射成分对高山植物美丽风毛菊光合生理的影响

采用滤除自然光谱中UV-B辐射成分的方法, 探讨了高山植物美丽风毛菊(Saussurea superba)光合机构对青藏高原强UV-B辐射的响应和适应特性。结果表明, 强太阳光中的UV-B成分能引起净光合速率的降低。连续16天不同天气下的观测表明, 滤除UV-B处理时3 min暗适应的光化学量子效率有升高的趋势; 晴天下稳态光化学效率的分析也显示滤除UV-B处理的实际光化学量子效率和光化学猝灭系数有升高趋势, 意味着自然光中的UV-B成分可限制美丽风毛菊叶片PSII反应中心的激发能捕获效率。PSII有效光化学量子效率的增加和非光化学猝灭系数的降低进一步表明, UV-B辐射能导致有效光化学效率的降低和非光化学能量耗散的增加。由上可知, 自然强UV-B辐射是限制美丽风毛菊叶片光合作用的一个因素。滤除UV-B辐射处理对光合色素含量的影响较小, 无论以叶面积还是叶鲜重为基础的滤除UV-B处理仅有微弱的增加趋势, 说明强UV-B辐射具有加速光合色素的光氧化进程, 促进细胞成熟和叶片衰亡的潜在作用。同样UV-B吸收物质的含量也几乎没有变化, 表明强太阳辐射环境下生活的高山植物美丽风毛菊叶表皮层中已具有较多的紫外线屏蔽物质, 足以抵御目前环境中强太阳UV-B辐射可能引起的伤害, 较少受UV-B辐射波动的影响。     

高山植物美丽风毛菊PSII光化学效率和光合色素对短期增补UV-B辐射的响应

在中国科学院海北高寒草甸生态系统实验站的综合观测场, 于植物生长季的不同月份进行短期增补UV-B辐射的模拟试验, 研究了高山植物美丽风毛菊(Saussurea superba)的PSII光化学效率、光合色素和UV-B吸收物质对增强UV-B辐射的响应。结果表明, 尽管差异不显著, 暗适应3 min的PSII最大光化学量子效率在不同月份均有降低的趋势, 说明增强UV-B辐射能加剧光合机构的光抑制。不同月份短期增补UV-B辐射均引起光下PSII实际光化学量子效率和光化学猝灭系数的降低, 以及非光化学猝灭系数的增高, 表明增强UV-B辐射能降低叶片的光能捕获效率, 促进非光化学能量耗散过程。增补UV-B辐射后, 叶片光合色素的含量略有降低趋势, 可能与短时间内光合色素形成过程受抑制和光氧化程度的加剧, 以及叶片厚度的略微降低有关。UV-B吸收物质的含量在不同月份没有一致和较为显著的变化, 说明高原强UV-B环境下生存的美丽风毛菊叶表皮层中由类黄酮和衍生多酚类组成的内部紫外屏蔽物质相对稳定, 倾向于较少受增补UV-B辐射的影响。     

热带雨林三种树苗叶片光合机构对光强的适应

对生长在不同光强(自然日光的8％,25％,50％)下西双版纳热带雨林3种木本植物团花(Anthocephalus chinensis)、玉蕊(Barringtonia pendala)和藤黄(Garrcinia hanburyi)幼苗光合机构的研究表明,随着生长光强的升高,植物叶片的光饱和点、补偿点、净光合速率和非光化学淬灭系数(NPQ)升高,而表现量子效率(AQY)、有效光化学量子产量(Fv／Fm)、光化学淬灭系数(qP)下降．在抗氧化系统中,超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化酶(APX)活性随着光强的升高而升高,而过氢化物酶(CAT)活性与生长光强的变化不一致．抗坏血酸(AsA)含量随着光强的升高而急剧上升。最能反映PFD的变化．可以认为,除与叶黄素循环有关的热耗散增大之外,植物叶片抗氧化系统的加强也是响应强光的一种保护措施．     

桃儿七光合生理特性的地理差异研究

对中国由南向北5个种源地桃儿七(Sinopodophyllum hexandrum)的光合生理生态特性进行了研究.结果表明:(1)北部宁夏六盘山地区植株的光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)最高,表观光量子效率(AQY)、瞬时光能利用效率(ILUE)和最大光合速率(Pmax)最低,光合能力最差;最南部云南纳帕海植株的LSP和LCP很低,但因其AQY和ILUE最高,故其Pmax最大,强光下的光合能力最高.(2)最南部云南纳帕海和最北部甘肃兴隆山个体的羧化效率(CE)最高,且CO2补偿点(CCP)较低,因此CO2利用率较高;而较南部四川刷经寺个体的CE最低,且CCP最高,故CO2利用效率最低.(3)各种源植株叶片的叶绿素总量及叶绿素a含量无显著差异,而不同地区个体的Chla/Chlb值差异显著,最北部甘肃兴隆山植株的Chla/Chlb值最大,而南部四川刷经寺的Chla/Chlb值最小.(4)各种源地植株的水分利用效率(WUE)和蒸腾速率(Tr)对光量子通量密度(PFD)与CO2浓度的响应过程也表现出显著的地理分异.总的来看,桃儿七是一种喜光但又较耐阴植物,但不同分布区桃儿七的光合生理生态特征已经出现了较显著的地理分化.     

青藏高原强UV-B辐射对美丽风毛菊光合作用和色素含量的影响

以青藏高原矮嵩草草甸的主要伴随种美丽风毛菊为材料,通过滤除太阳辐射光谱中UV-B成分的模拟试验,研究了强太阳UV-B辐射对高山植物光合作用、光合色素和紫外吸收物质的影响.结果表明：与对照相比,弱UV-B处理能促使美丽风毛菊叶片净光合速率增加和提高稳态PSⅡ光化学效率;对照中叶片厚度的相对增加能弥补单位叶面积光合色素的光氧化损失,是高山植物对强UV B辐射的一种适应方式.短期滤除UV-B辐射处理时紫外吸收物质含量几乎没有变化,说明高山植物叶表皮层中该类物质受环境波动的影响较小.强UV-B环境下光合色素的相对增加是一种表象,而青藏高原强太阳UV-B辐射对高山植物美丽风毛菊的光合生理过程仍具有潜在的负影响.     

低温条件下黄瓜嫁接株与自根株光合特性的比较

研究了长期低温条件下,设施黄瓜嫁接苗和自根苗(播种后35 d)的净光合速率(P n)、表观量子效率(AQY)、气孔导度(G s)、蒸腾速率(T r)和胞间CO2浓度(C i)与光通量密度(PFD)的关系.结果表明:不同PFD条件下,经过长期低温后黄瓜嫁接苗和自根苗叶片的光饱和点、AQY、P n、G s和T r均较适温条件下显著下降,但嫁接黄瓜下降速度及程度显著低于自根黄瓜.适温条件下,黄瓜C i随PFD增加而降低;低温条件下,嫁接黄瓜C i也随PFD增强而降低,自根黄瓜则始终保持较高水平.以上结果表明,长期低温条件下,黄瓜嫁接苗与黄瓜自根苗均发生气孔抑制现象,但嫁接苗较自根苗保持相对较高的气孔导度,维持较高的光合同化效率,产生较少的过剩激发能,光合器官的伤害程度降低,因而有较强适应低温的能力.     

Leaf photosynthesis and simulated carbon budget of Gentiana straminea from a decade-long warming experiment

Aims Alpine ecosystems may experience larger temperature increases due to global warming as compared with lowland ecosystems. Information on physiological adjustment of alpine plants to temperature changes can provide insights into our understanding how these plants are responding to current and future warming. We tested the hypothesis that alpine plants would exhibit acclimation in photosynthesis and respiration under long-term elevated temperature, and the acclimation may relatively increase leaf carbon gain under warming conditions.Methods Open-top chambers (OTCs) were set up for a period of 11 years to artificially increase the temperature in an alpine meadow ecosystem. We measured leaf photosynthesis and dark respiration under different light, temperature and ambient CO₂ concentrations for Gentiana straminea, a species widely distributed on the Tibetan Plateau. Maximum rates of the photosynthetic electron transport (J max), RuBP carboxylation (V c max) and temperature sensitivity of respiration Q 10 were obtained from the measurements. We further estimated the leaf carbon budget of G. straminea using the physiological parameters and environmental variables obtained in the study.Important findings1)?The OTCs consistently elevated the daily mean air temperature by ~1.6°C and soil temperature by ~0.5°C during the growing season. 2)?Despite the small difference in the temperature environment, there was strong tendency in the temperature acclimation of photosynthesis. The estimated temperature optimum of light-saturated photosynthetic CO₂ uptake (A max) shifted ~1°C higher from the plants under the ambient regime to those under the OTCs warming regime, and the A max was significantly lower in the warming-acclimated leaves than the leaves outside the OTCs. 3)?Temperature acclimation of respiration was large and significant: the dark respiration rates of leaves developed in the warming regime were significantly lower than leaves from the ambient environments. 4)?The simulated net leaf carbon gain was significantly lower in the in situ leaves under the OTCs warming regime than under the ambient open regime. However, in comparison with the assumed non-acclimation leaves, the in situ warming-acclimated leaves exhibited significantly higher net leaf carbon gain. 5)?The results suggest that there was a strong and significant temperature acclimation in physiology of G. straminea in response to long-term warming, and the physiological acclimation can reduce the decrease of leaf carbon gain, i.e. increase relatively leaf carbon gain under the warming condition in the alpine species.     

Adaptive radiation of photosynthetic physiology in the Hawaiian lobeliads: light regimes, static light responses, and whole-plant compensation points

Six endemic genera/sections of lobeliads (Campanulaceae) occupy nearly the full range of light regimes on moist sites in the Hawaiian Islands, from open alpine bogs and seacliffs to densely shaded rainforest interiors. To determine whether this clade has undergone a corresponding adaptive radiation in photosynthetic adaptations, we studied the natural light habitats and physiological characteristics of 11 species representing each sublineage. Across species in the field, average photon flux density (PFD) varies from 2.3 to 30.0 mol · m(-2) · d(-1), and maximum assimilation rate (A(max)) ranges from 0.17 to 0.35 μmol CO(2) · g(-1) · s(-1). Across species, A(max), dark respiration rate (R), Michaelis-Menten constant (k), light compensation point, specific leaf area (SLA), maximum carboxylation rate (V(cmax)), maximum rate of electron transport (J(max)), photosynthesis at saturating CO(2) (A(satCO(2))), and carboxylation efficiency (α) all increase significantly and in tightly coupled fashion with PFD, in accord with classical economic theory. Area-based rates have a higher degree of physiological integration with each other and tighter coupling to PFD than the corresponding mass-based rates, despite the energetic importance of the latter. Area-based rates frequently show adaptive cross-over: high-light species outperform low-light species at high PFD and vice versa at low PFD. A(max)-mass has little relationship to leaf mass per unit area (LMA), leaf N content, or leaf lifespan individually, but a multiple regression explains 96% of the variance in A(max)-mass across species in terms of SLA, leaf N content, and average PFD. Instantaneous leaf compensation points range from 0.1 to 1.2% full sunlight, far lower than the ecological (whole-plant) compensation points (ECPs) of 1.1 to 29.0% sunlight calculated based on photosynthetic parameters, leaf longevity, and allocation to leaf vs. nonleaf tissue. The ECPs are much closer to the lower limits of PFD actually experienced by lobeliads, suggesting they may play an important role in restricting species distributions. Taken together, these data provide evidence for an adaptive radiation in photosynthetic traits that is strongly correlated with-and indeed may help determine-the light regime that each species inhabits.