基于叶绿素荧光成像及荧光参数分布特征的叶片光合异质性定量分析

植物叶片光合作用具有高度的空间异质性,叶绿素荧光成像技术为叶片光合异质性的研究提供了便利,但叶片光合异质性的定量分析并没有得到广泛应用。本文利用ImagingPAM叶绿素荧光成像系统,获得 中亚热带地区越冬期小叶榕（Ficus microcarpa）阳生叶和阴生叶的叶绿素荧光参数图像,并利用仪器的分析软件对其进行分析,定量比较了阳生叶和阴生叶的光合异质性特征。研究发现：越冬期小叶榕阳生叶的光合异质性和光抑制程度明显高于阴生叶,变异系数可作为光合异质性的定量指标。低温强光导致阳生叶坏死率（P_LN）达4.30%,并有53.30%的区域处于严重光抑制（0<F_v/F_m<0.627）,但仍有42.27%的区域仅为轻度光抑制（0.627≤ F_v/F_m<0.800）。而低温弱光并未造成阴生叶坏死和严重光抑制。通过对光系统Ⅱ（PSⅡ）的实际光合效率 （Y（Ⅱ））、调节性能量耗散的量子产额（Y（NPQ））和非调节性能量耗散的量子产额（Y（NO））荧光参数异质性的定量分析表明,阳生叶具有相对较高的光化学能力,阴生叶则具有相对较高的热耗散能力;冬季强光虽然会导致小叶榕阳生叶PSⅡ严重激发压积累,存在严重光抑制的潜在风险,但其致死面积并不大,叶片中仍存在一定面积低激发压的低风险区,而低温弱光下的阴生叶则主要以低风险区域为主。     

光强对砂仁叶片光合作用光抑制及热耗散的影响

通过测定不同光照条件下砂仁 (AmomumvillosumLour.)叶片气体交换和叶绿素荧光参数 ,探讨了光对其光合机构及其光破坏防御的影响。试验期间 ,上午 11:0 0之前有雾 ,光强较弱。上午砂仁阳生叶净光合速率 (Pn)与下午 (6 .5 3μmol·m-2 ·s-1)相似 ,高于阴生叶 (5 .94μmol·m-2 ·s-1) ,下午阴生叶Pn 高于上午 ,与阳生叶相似。下午砂仁叶片表观量子效率低于上午。其初始荧光 (Fo)、最大荧光 (Fm)、光系统Ⅱ (PSⅡ )最大光能转换效率 (Fv/Fm)、Fm/Fo 及PSⅡ的潜在效率 (Fv/Fo)随日光增强而降低 ,15 :0 0降至最低 ,表明光抑制逐渐加剧。之后随光强减弱这些叶绿素荧光参数升高 ,光抑制得到缓解。与此相反 ,非光化学猝灭系数 (qN)随光强的增加而升高 ,并一直维持在较高水平 ,表明依赖叶黄素循环的保护性反应逐渐增强。阳生叶的光抑制比阴生叶强烈 ,当日遮荫处理使光抑制缓解 ,但各处理间qN 差异不大 ,表明热耗散未受显著影响。结论 :弱光下砂仁叶片即发生光抑制 ,在不同光照下其光抑制的普遍发生 ,是依赖叶黄素循环的保护性反应 ,而非光破坏的结果 ;砂仁叶片叶黄素循环的启动不需过剩光能 ,不同光处理对其影响不大 ;砂仁对光的适应能力较强。     

两种杜鹃花属植物对长期遮阴后全光照环境的生理响应及其光保护机制

植物通过提高光能利用能力和光保护途径以响应环境光强的增加, 但不同植物对环境光强增加的生理响应存在差异, 从而导致植物对光环境的适应性不一致。为探讨植物对光环境变化的生理响应及其适应机制, 该文以遮阴条件下培养1年的2种杜鹃属(Rhododendron)植物比利时杜鹃(R. hybrida)和杜鹃(R. simsii)为材料, 对其由遮阴后转入全光照下培养5天时的叶片叶绿素荧光参数及其快速光曲线变化进行了比较研究, 以期从叶片吸收光能分配和光保护机制的角度探讨这2种植物对光环境变化的适应机制。结果表明: 全光照降低了喜阴植物比利时杜鹃叶片的光化学反应和热耗散能力, 且其吸收光能分配于光化学反应和调节性能量耗散部分的比例减少, 导致光系统II反应中心过量激发能积累, 造成了叶片光抑制甚至光破坏。杜鹃作为耐阴喜光植物对光环境变化具有较强的适应性, 具有较高的光化学反应、热耗散和环式电子传递能力等内在生理特性; 在遮阴和全光照两种光环境下均能维持较高的吸收光能在光化学反应和调节性能量耗散部分的分配比例, 从而保护了光合机构的正常运行, 是其全光照强光未造成叶片光抑制的原因。     

两种常绿阔叶植物越冬光系统功能转变的特异性

通过叶绿素荧光和P700氧化还原动力学同步测定,研究大叶黄杨(Euonymus japonicus)和锦熟黄杨(Buxus spervirens L.)的阳生叶和阴生叶在北京地区越冬进程,光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)功能转变机制的特异性.结果表明,入冬前0℃以上低温条件下,各叶片PSⅡ有效光量子效率Y(Ⅱ)(Effective quantum yield of PSⅡ)处于同一水平,但阳生叶Y(Ⅰ)(Effective quantum yield of PSⅠ)均高于阴生叶,同时各叶片Fo(Minimal fluorescence)和OJIP水平不完全相同:大叶黄杨两种叶片差异不显著,锦熟黄杨阳生叶显著低于其阴生叶;同步测定P700氧化还原变化表明,两种阴生叶在0-20 ms的P700氧化过程分两个阶段,尤其是锦熟黄杨2 ms后的氧化速率显著降低,而两种阳生叶0-20 ms基本保持同一氧化速率;两种阴生叶的两个光系统量子效率比Y(Ⅰ)/Y(Ⅱ)＜1,两种阳生叶Y(Ⅰ)/Y(Ⅱ)=1.入冬后,各类叶片PSⅡ受到不同程度光抑制,而PS Ⅰ光量子效率Y(Ⅰ)均先增加后减小,Y(Ⅰ)/Y(Ⅱ)发生不同程度增加,Y(Ⅱ)和两个光系统的平衡能力均依次为锦熟黄杨阴生叶＞锦熟黄杨阳生叶＞大叶黄杨阴生叶＞大叶黄杨阳生叶;冬季大叶黄杨阴生叶J相的相对强度高于锦熟黄杨阴生叶,而两种阳生叶OJIP动力学变化几乎消失;同步测定P700氧化还原变化表明,锦熟黄杨阴生叶2 ms即达到Pm(Maximal P700 change),其他叶片0-20 ms保持同一氧化速率,阳生叶Fo、P700氧化速率和Pm均低于阴生叶.返青后,各叶片两个光系统功能逐渐恢复.可见,冬季低温或低温强光逆境会导致阳生叶和阴生叶的两个光系统功能和互动机制发生不同转变.     

刺栲（Castanopsis hystrix）的气体交换和叶绿素a荧光特征

用LI-6400便携式光合测定系统和PAM-2100便携式植物荧光分析仪分别在初夏和秋季测定了广州龙眼洞林场刺栲(Castanopsishystrix)幼树叶片的气体交换和叶绿素a荧光参数。结果表明:1)刺栲冠层阳生叶的光饱和点为400μmolphotonsm-2s-1,最大光合速率在4-6μmolm-2s-1之间,说明刺栲幼树保持阳生植物的特征。阴生叶与阳生叶的叶绿素a/b值相似,均约为2.4,而阴生叶叶绿素b含量高于阳生叶,表明阴生叶具有潜在利用弱光的能力;2)刺栲幼树冠层叶片的PSⅡ的最大光化学效率Fv/Fm和光化学量子产额(Yield)的日动态变化在中午略有下降,说明其在强光下能发生可逆性的光抑制。刺栲冠层阳生叶的最大光合能力比较低,整个冠层叶能高效而稳定地利用散射和透射光,这些特征使得常绿的刺栲幼树能在林边或林下良好生长,较好地适应不同的光环境并成功渡过幼苗期,最终成为群落中的上层优势种。     

飞机草和兰花菊三七光合作用对生长光强的适应

测定了干季不同光强下生长的飞机草和兰花菊三七叶片最大净光合速率(Pmax)、荧光动力学参数、叶绿素含量和比叶重(LMA),研究了两种植物适应光环境的策略,探讨了其与入侵性的关系.100%光强下,两种植物主要通过降低捕光色素复合体Ⅱ的含量减少光能吸收,提高Pmax增加光能利用维持叶片能量平衡,而它们的热耗散能力并不强,均显著低于其它光强下的值.100%光强下,提高类胡萝卜素含量是飞机草耗散过剩能量的有效策略,而兰花菊三七可能有其它耗散途径.4.5%光强下仅飞机草能够存活,它通过降低LMA、维持很低的日间热耗散和较高的光合系统Ⅱ非环式电子传递效率适应了弱光环境.推测对强光环境较强的适应能力是入侵植物的共性之一,但这种能力强不一定入侵性大.     

紫茎泽兰光合特性对生长环境光强的适应

测定了不同光强下生长的紫茎泽兰叶片最大净光合速率(Pmax)、叶绿素荧光参数、光合色素含量和比叶重(SLW),探讨了其光适应能力及生理生态学机制．强光下(100％相对光强)紫茎泽兰发生了轻度光抑制,Pmax、SLW、类胡萝卜素含量和日间热耗散升高,但热耗散能力没有提高．强光下紫茎泽兰通过：1)加强日间热耗散和活性氧清除能力以及光系统Ⅱ反应中心可逆失活来耗散过剩光能;2)增大P～以增加光能利用;3)提高SLW,降低单位干重叶绿素含量以减少光能吸收3个途径避免了光合机构光破坏．弱光下(36％、12．5％和4．5％相对光强)紫茎泽兰日间热耗散很小,SLW降低,但P～较高,这有利于其增加光能吸收和利用效率．紫茎泽兰能在很大的光强范围内有效地维持光合系统正常运转,这可能是其表现较强入侵性的原因之一．     

晴天条件下光、温变化对苹果绿色果皮原初光化学反应的影响

利用快速叶绿素荧光诱导动力学和光谱反射测定技术,研究了晴天条件下,光、温变化对苹果绿色果皮原初光化学反应的影响.结果表明：一天内,随着光、温的增强,金冠苹果果皮在12:00-14:00存在较严重的光抑制.O-J-I-P荧光诱导曲线在300 μs处的相对可变荧光（W_k）几乎没有变化,说明果皮PSⅡ的放氧复合体（OEC）的活性在一天当中没有受到强光和高温的伤害;但是果皮捕获的激子将电子传递到电子传递链中Q_A-下游电子受体的概率（Ψ_o）从8:00-12:00逐渐下降,说明金冠果皮PSⅡ反应中心受体侧的功能受到抑制.强光降低了果皮单位面积上有活性的反应中心（RC/CS）的数量,导致单位反应中心吸收的光能（ABS/RC）增加.果皮的光化学反应（TR_o/RC）不能完全利用所吸收的光能,使单位反应中心的热耗散（DI_o/RC）增加.伴随着光抑制的出现,苹果果皮叶黄素库的脱环化比例增加,表明强光下,果皮启动了叶黄素循环机制,来耗散过剩光能,以减轻过剩光能对光合机构的进一步伤害;一天中,光强和温度的增加均可加重果皮的光抑制程度,但光强对果皮的影响程度显著大于温度对果皮的影响.     

遮阴对闽楠一年生和三年生幼树叶绿素荧光特性及能量分配的影响

为探讨闽楠幼树对不同光环境的光合生理响应,本研究分析了不同光照条件(全光和88.3%遮光率)对闽楠1年生和3年生幼树叶绿素含量、叶绿素荧光参数、捕光色素分子内禀特性和光能分配的影响。结果表明:88.3%遮光率条件下生长的闽楠1年生和3年生幼树叶绿素a、叶绿素b、类葫芦卜素含量均显著大于全光照。遮阴导致闽楠1、3年生幼树初始荧光(Fo)、PSII最大光化学量子产量(Fv/Fm)和PSII有效光化学量子产量(Fv'/Fm')增加,光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(NPQ)下降。88.3%遮光率条件下生长的闽楠1年生和3年生幼树捕光色素分子有效光能吸收截面(σik')和天线热耗散(D)显著低于全光照,处于最低激发态的捕光色素分子数(Nk)和非光化学能量耗散(E)高于全光照。在全光照或88.3%遮光率条件下,闽楠1年生幼树叶绿素含量、类葫芦卜素含量、Fv/Fm、Fv'/Fm'、NPQ与3年生幼树无显著差异。在全光照条件下,闽楠1年生幼树qP、电子传递速率(ETR)、σik'、光化学耗散(P)显著小于3年生幼树,Nk和E高于3年生幼树。这说明闽楠1年生和3年生幼树适宜在遮阴条件下生长,全光照条件下会产生光抑制,闽楠3年生幼树对高光环境的抗性较1年生幼树强。     

角毛藻光合作用对连续强光照射的动态响应

利用调制荧光技术研究了角毛藻(Chaetocerossp.)光合作用对连续强光照射的动态响应。用1000μmolm-2s-1的强光处理12h内,角毛藻的快速光曲线和荧光参数呈动态变化。处理30min内,最大光合速率P(m即最大相对电子传递速率)和光系统Ⅱ的最大量子产量Fv/Fm均逐渐下降至最低值,表明角毛藻受到了光抑制;初始斜率α的降低和非光化学淬灭NPQ的升高,表明角毛藻可以通过降低捕光色素对光能的吸收和增加热耗散来保护光合器官免受过度损伤。此后,α开始增加,但始终不能恢复到初始值,说明角毛藻逐渐适应了强光照状态,捕光能力逐渐增加;Pm逐渐恢复并超过初始值,最终(8h后)达初始值的2倍,表明经过光系统Ⅱ的电子传递明显加快;而Fv/Fm只能恢复到初始值的一半左右,说明强光下光系统Ⅱ的光能转换效率明显降低;NPQ达最大值(1h)后逐渐下降至低于初始值,表明热耗散在光保护中不再起主要作用。随处理时间的延长,出现光化光关闭后的短期荧光上升现象,且上升速度逐渐加快,说明围绕光系统Ⅰ的环式电子传递速度逐渐加快,可能在光保护中发挥重要作用。     

西双版纳两种生态特性不同的外来草本植物对生长环境光强的适应策略

于干热季测定了紫茎泽兰和阳春砂仁叶片比叶重、色素含量、光合能力和叶绿素荧光动力学参数,探讨了它们适应环境光强的策略及其生理生态学机制。36 %光强下砂仁叶片光抑制较明显;10 0 %光强下紫茎泽兰光抑制不严重,光系统 最大光能转换效率和量子效率始终维持在较高水平。随着环境光强的升高,紫茎泽兰最大净光合速率(Pmax)、比叶重、非光化学猝灭系数(N PQ)和单位面积叶片类胡萝卜素含量升高,单位干重叶片叶绿素含量降低。紫茎泽兰能通过形态和生理特性的变化适应大幅度的光强范围,这可能是其表现强入侵性的重要原因之一。强光下紫茎泽兰热耗散并不多,主要通过提高Pmax利用更多的光能来保护光合机构,光系统 反应中心可逆失活也能耗散部分光能。虽然砂仁Pmax也能随生长环境光强的升高而增大,但其值较低,增幅不大,相反其热耗散的增加较多,N PQ较高,白天初始荧光明显低于黎明,表明砂仁主要是通过热耗散来保护光合机构。     

光合电子流对光响应的机理模型及其应用

光合电子流对光响应的机理可以揭示植物光合电子流与光强、植物捕光色素分子物理特性之间的关系。该文讨论了光合电子流对光响应的机理模型的特性以及捕光色素分子的物理性质, 并利用此模型拟合了山莴苣(Lagedium sibiricum)、一年蓬(Erigeron annuus)和紫菀(Aster tataricus)的光合电子流对光响应的曲线。由此模型不仅可以得到植物的最大光合电子流、饱和光强、初始斜率等参数, 还可以获得捕光色素分子有效光能吸收截面和处于最低激发态的捕光色素分子数对光的响应关系。结果表明: 随光强的增加, 山莴苣的捕光色素分子的有效光能吸收截面下降最快, 紫苑的下降速度最慢; 山莴苣处于最低激发态的捕光色素分子数增长速度最快, 紫苑的增长速度最小。捕光色素分子的有效光能吸收截面随光强增加而下降、处于最低激发态的捕光色素分子数随光强增加而增加的特性将减少其光能的吸收和激子的传递, 因而有利于减少强光对植物产生的光伤害。     

细胞外ATP对低温下菜豆叶片光系统Ⅱ运行及光能分配的影响

细胞外ATP(eATP)可作为一种重要的胞外分子调节植物的多种生理反应。该研究以菜豆(Phaseolus vulgaris L.)品种‘农普12号’幼苗叶片为实验材料,研究了胞外1.0mmol/L ATP溶液对低温下(10℃、10h)菜豆叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)运行及光能分配的影响。结果显示:(1)低温胁迫(10℃、10h)对菜豆叶片PSⅡ的潜在最大光化学效率(F_v/F_m)没有产生显著性影响,但低温胁迫却降低了叶片的实际光化学运行效率[Y(Ⅱ)],同时降低了PSⅡ的光化学反应能量(P),增加了天线热耗散能量(D)和非光化学反应耗散能量(E),使叶片胞外ATP水平有所下降。(2)叶片施加外源ATP可以有效缓解低温胁迫下菜豆叶片胞外ATP水平的下降,同时使叶片的实际光化学效率[Y(Ⅱ)]和光化学反应能量(P)显著上升,也使天线热耗散能量(D)非光化学反应耗散能量(E)均显著下降。研究表明,低温胁迫降低了菜豆叶片PSⅡ的光化学运行并增加了光能的耗散,而在低温胁迫下增加胞外ATP水平能够有效提高菜豆叶片光化学反应的运行效率并降低光能的耗散。     

水淹导致皇冠草光合机构发生变化并加剧其出水后光抑制

通过气体交换和叶绿素荧光等方法研究了水淹及胁迫解除后皇冠草不同功能叶的光合特性及光抑制的变化.结果表明:与对照相比,气生叶(全淹组淹水前形成的功能叶)在水淹条件下叶片大小和气孔没有明显变化,但沉水叶(全淹组淹水后新生的功能叶)的叶面积增加,气孔变小,上表皮气孔密度增加.水淹导致气生叶碳同化能力、光化学效率和叶绿素含量下降.沉水叶在发育过程中碳同化能力、光化学效率和叶绿素逐渐升高.气生叶和沉水叶出水后其活体叶片在强光下的相对含水量急剧下降,发生明显的光抑制;而弱光下无明显光抑制发生.出水后离体叶片强光照射下6h后两种功能叶均发生严重光抑制,且弱光下不能恢复.因此,可以认为淹水条件下,沉水叶上表皮气孔密度的增加使其蒸腾速率提高;沉水叶较强的碳同化能力和增加的叶面积是确保其植株水下生存的重要因素;强光使气生叶和沉水叶出水后均发生严重光抑制,导度和蒸腾速率提高导致的叶片失水则加剧了这一过程,两者共同作用导致自然条件下两种功能叶的出水死亡.     

油茶叶片捕光色素分子内禀特性和光能利用效率对光照强度的响应北大核心CSCD

以油茶品种‘长林4号’2年生幼苗为材料,在人工气候箱内设置盆栽实验,研究不同光照强度(10%、40%、70%光照和全光照)对油茶光能利用特性的影响。结果显示:(1)油茶叶片净光合速率(P_(n))、电子传递效率(ETR)、光补偿点(I_(c))、CO_(2)补偿点(Γ)、饱和光强(I_(sat))、饱和胞间CO_(2)浓度(C_(isat))、光呼吸速率(R_(p))、暗呼吸速率(R_(d))以及在叶片水平与植株水平上的光能利用效率均随光照强度的增强而提高。(2)在弱光条件下,油茶叶片光化学淬灭系数(qP)提高,非光化学淬灭系数(NPQ)降低,所吸收的光能被更多地分配向光化学耗散和过剩激发能,使_(PSⅡ)光化学效率(F_(v)/F_(m)、Φ_(PSⅡ))提高。(3)油茶通过提高叶片叶绿素含量、捕光色素分子数(N_(0))和本征光能吸收截面(σ_(ik))来增强对光的捕获能力,但随光照强度降低,其捕光色素分子的有效光能吸收截面(σ_(ik)')减小,捕光色素分子处于最低激发态的最小平均寿命(τ_(min))变长,累积在最低激发态的天线色素分子数(N_(k))增多。研究表明,在低光照强度环境下,电子在捕光色素分子之间的传递和光合电子流的产生受到限制,油茶叶片光能捕获与光合电子传递效率无法同时提高,最终导致其光合碳同化能力和光能利用效率下降。     

胡杨异形叶光合系统Ⅱ叶绿素荧光特性

以塔里木盆地胡杨3种典型异形叶(条形叶、卵形叶与锯齿阔卵形叶)为材料,利用光合与叶绿素荧光测定技术测量胡杨异形叶气体交换与叶绿素荧光动力学参数,探讨异形叶光合机构对太阳辐射光能的利用、能量分配与耗散特性及影响其光合能力的主要因素,揭示胡杨异形叶光合生理功能的差异与生理生态适应机制。结果表明:(1)晴天正午胡杨异形叶净光合速率(P_n)、PSⅡ有效光化学量子效率(F_v′/F_m′)、实际光化学量子效率(Φ_(PSⅡ))、光化学猝灭系数(qP)显著降低,而PSⅡ激发能压力(1-qP)、光合功能相对限制(L_(PFD))则显著增大,至傍晚F_v′/F_m′、Φ_(PSⅡ)、qP与光化学反应能量(P)恢复,表明荒漠强太阳辐射导致正午胡杨异形叶光合作用发生了光抑制,但并未造成PSⅡ反应中心的不可逆破坏。(2)3种异形叶采取了不同的适应方式来适应荒漠强光环境。卵形叶通过提高光能捕获与转化效率、光化学反应能量来保持叶片高光合能力以消耗多余能量、降低过剩激发能对光合机构的影响;锯齿叶通过保持高光合电子传递能力来缓解光合膜上的还原态压力并以热耗散清除过剩激发能,二者协同保护光合机构免受强光损伤从而维持较高的P_n;条形叶不耐强光,但可以通过降低光能捕获与转化效率并将吸收的光能更多用于热能和荧光辐射耗散过剩激发能来适应强光环境。(3)逐步回归分析表明,锯齿叶光合能力主要受PSⅡ反应中心光合电子传递速率和非光化学猝灭过程中的非辐射能量耗散的影响;卵形叶、条形叶分别受PSⅡ反应中心光能捕获与转化效率和非光化学猝灭过程中的过剩激发能耗散的影响。综上所述,胡杨异形叶在生长发育过程中采取了不同的生态策略来适应荒漠环境。     

Na2CO3胁迫下星星草幼苗叶片PSⅡ光能利用和耗散与培养基质渗透势的关系

用荧光动力学的方法研究了碱性盐Na2CO3胁迫下星星草幼苗叶片PSⅡ光能利用和耗散与培养基质渗透势的关系。结果发现在大于-4bar的胁迫下,PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ潜在光化学效率（Fv/Fo）、PSⅡ实际光化学效率（φPSⅡ）以及开放的PSⅡ反应中心有效光化学效率（Fv’/Fm’）的变化不大;然而在小于-4bar Na2CO3胁迫下,Fv/Fm、Fv/Fo和Fv’/Fm’均随着渗透势的增大而增大,而中PSⅡ、电子传递速率（ETR）、光化学速率、捕光色素吸收的光能被用于热耗散的相对份额及热耗散速率则随着渗透势的增大而减小。这些研究结果说明星星草幼苗在Na2CO3胁迫所导致的不同的渗透胁迫下（小于-4bar和大于-4bar）其过剩光能的耗散机制可能不同,大于-4bar的胁迫下可能存在精细的渗透调节机制,而在高强度的Na2CO3所导致的渗透胁迫下具有与其它植物不同的保护机制,可能通过两条途径耗散过剩的光能,一方面通过增加捕光色素吸收的光能被用于热耗散的相对份额及热耗散速率;另一方面通过增大西PSⅡ、光化学速率、ETR,增强假循环式光合磷酸化过程,而由此引起的活性氧的增加则通过体内较高活性的保护酶系统来清除,以保护光合器官免受过剩光能的损伤。     

热带雨林冠层树种绒毛番龙眼两种发育阶段叶片的光抑制

 通过测定西双版纳热带雨林冠层树种绒毛番龙眼(Pometia tomentosa)完全伸展嫩叶和成熟叶的叶片解剖、生理特征和雨季晴天自然条件下叶绿素a荧光以及午间强光对部分保护酶活性和膜脂过氧化作用的影响,探讨了两种不同发育阶段叶片光合作用的光抑制与强光和温度的关系。结果表明：绒毛番龙眼全展嫩叶和成熟叶表现出明显的解剖和生理特征差异。与全展嫩叶相比,成熟叶的叶片较厚、叶绿素含量高、气孔导度大、羧化效率高、最大净光合速率和光饱和点高,而气孔密度和保卫细胞长度没有显著差别。在雨季晴天自然条件下,午间最高光强可达2 200 μmol·m-2·s-1以上,最高叶温比气温高7～8 ℃,而成熟叶片的最高温度比全展嫩叶高1.5～2 ℃。上午随光强的增大,两种叶片的非光化学猝灭系数（NPQ）增大,PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率［(Fm′_Fs)/Fm′］逐渐减小,在15∶30左右达最小。下午随着光强的减弱,Fv/Fm逐渐恢复,在傍晚基本恢复到清晨值。初始荧光(F0)在一天中变化很小。这表明绒毛番龙眼叶片光抑制是非辐射能量耗散增加引起的保护光合机构免受光破坏的保护性反应,而非光破坏。全展嫩叶比成熟叶有较低的光化学效率和非辐射耗散能力,对强光和高温处理的敏感性也较强,但在自然条件下一天中的光抑制程度与成熟叶没有显著差别。田间午间强光导致两种叶片的保护酶活性(超氧化物歧化酶,SOD;抗坏血酸过氧化物酶,APX)升高,而H2O2含量变化较小。其中,全展嫩叶的保护酶活性高,丙二醛(MDA)含量低。这表明自然条件下,与成熟叶相比,绒毛番龙眼全展嫩叶通过较低的光能利用效率、较低的叶温和高的保护酶活性减轻了强光高温的光抑制程度。     

不同生态习性热带雨林树种的幼苗对光能的利用与耗散

研究了生长于100％、25％和8％光照条件下的热带雨林先锋树种团花、演替顶极阶段的冠层树种绒毛番龙眼和中下层树种滇南风吹楠幼苗的光合能力及光能分配特性对光强的响应。与绒毛番龙眼和滇南风吹楠相比,团花具有较高的最大光合速率和最大电子传递速率,从光能分配对光强的响应曲线可以看出,随着光强的增加,3个树种幼苗叶片吸收的光能分配到光化学反应的比例减少,分配到热耗散的比例增加,光能在光化学反应与热耗散之间的分配呈显著负相关,与其它两个种相比,100％光下的团花幼苗将较多的光能分配到光化学反应中,热耗散较弱且未达到饱和。过剩光能少,没有引起长期光抑制,绒毛番龙眼和滇南风吹楠将叶片吸收的较多光能分配到热耗散中,但生长于100％光下的幼苗过剩光能仍然较多,导致幼苗遭受长期光抑制,结果表明,不同生态习性热带雨林树种幼苗更新对光环境的要求与这些幼苗对光能的利用和耗散特性密切相关。     

夜间低温对不同光强下生长的两种沟谷雨林树苗荧光参数的影响

 于雾凉季测定了叶片叶绿素荧光参数,探讨了4～6 ℃夜间低温对4种相对光强下生长的两种西双版纳沟谷雨林树苗光系统Ⅱ（PSⅡ）活性的影响及雾对植物的可能保护机制。随夜间低温处理时间延长,不同光强下生长的团花树（Anthocephalus chinensis）和玉蕊（Barringtonia macrostachya）叶片日间和长期光抑制,以及PSⅡ反应中心的可逆失活或破坏加剧,生长环境光越强夜间低温的效应越明显,弱光下其效应不显著。间接表明雾使光强减弱利于缓解自然夜温降低对本区热带植物的影响。中光强下玉蕊对照植株发生了胁迫诱导的光抑制;相同处理条件下玉蕊的光抑制程度均比团花树重,表明玉蕊对夜间低温引起的光抑制更敏感。夜间低温处理后,中等和低光强下团花树的热耗散多于玉蕊,表明其光保护作用较强。夜间低温处理期间两种植物的光抑制与热耗散增多和PSⅡ反应中心的可逆失活或破坏的加剧有关。