尖叶拟船叶藓光系统Ⅱ光合荧光特性、活性氧代谢与耐脱水生理生态适应的关系

以广布湿生藓类——湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum)为比较材料,研究东亚特有濒危植物尖叶拟船叶藓(Dolichomitriopsis diversiformis)在不同快速脱水和复水胁迫下PSⅡ的叶绿素光合荧光变化和活性氧代谢及抗氧化系统变化,探讨两种藓类生理生态适应性差异的成因,以初步确定尖叶拟船叶藓受水分条件限制分布狭窄趋于濒危的原因。结果显示:(1)尖叶拟船叶藓的光合电子传递在脱水后可被极微弱光完全抑制,其抑制光强的恢复明显慢于湿地匐灯藓;其PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学量子效率(YⅡ)先降而后升,恢复较慢;光化学淬灭(q P)复水后恢复较快,非光化学淬灭(NPQ)的绝对值和变化速率则始终低于湿地匐灯藓。(2)尖叶拟船叶藓活性氧水平明显高于湿地匐灯藓;其SOD、CAT、APX等抗氧化系统酶活性整体变化幅度较大,抗氧化保护物质(As A)含量则明显低于湿地匐灯藓。以上结果表明尖叶拟船叶藓受到环境水分因子限制的原因主要有:(1)PSⅡ的反应中心色素(P680)对脱水伤害较为敏感;(2)复水修复过程中抗氧化保护系统的保护能力偏低。     

脱水和复水过程中金发藓(Polytrichum commune)与湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum)叶绿素荧光特性变化的比较研究

以来自不同水分生境的金发藓(Polytrichum commune)和湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum)为材料,利用叶绿素荧光成像技术比较了脱水和复水过程中两种藓类的荧光光响应曲线、光系统Ⅱ光能转化效率(ratio ofchlorophyll variation fluorescence,Fv/Fm)、光系统Ⅱ光量子产量(quantum yielding of PSⅡ,Y(Ⅱ))、光化学猝灭(photochemical quenching,qP)和非光化学猝灭(none-photochemical quenching,NPQ)的变化.结果显示,在脱水过程中,金发藓的抑制光强可维持在800μmol/(m2.s)以上,而湿地匐灯藓可低至400μmol/(m2.s)左右;金发藓ETR(electron transportation rate)值始终可维持在20附近,而湿地匐灯藓可降至0;两种藓类的Fv/Fm、Y(Ⅱ)、qP均下降,但金发藓较湿地匐灯藓高;NPQ先升后降,金发藓的峰值早于湿地匐灯藓,而幅度低于湿地匐灯藓.在复水过程中,两种藓类抑制光强和ETR均迅速恢复后略有下降,金发藓的恢复较湿地匐灯藓慢但波动小;两种藓类Fv/Fm和Y(Ⅱ)均能恢复到正常水平,金发藓均高于湿地匐灯藓;两种藓类qP略有上升,NPQ则略有下降.说明藓类植物对脱水伤害的耐受能力主要体现在复水的修复能力上,而脱水持续和程度会对不同生境的藓类产生不同的胁迫效应.从光保护能力的角度来看,生活于易产生水分亏缺条件下的金发藓比生活在水分充沛条件下的湿地匐灯藓具有更强的脱水耐受能力.     

快速脱水与复水过程中2种藓类植物的活性氧代谢与脂质过氧化特征

以来自不同水分生境的金发藓和湿地匐灯藓为材料,对二者在脱水与复水胁迫条件下的活性氧代谢、脂质过氧化损伤程度及其抗氧化系统应答的差异进行比较研究。结果显示:在脱水与复水过程中,(1)硅胶快速脱水更接近阳光直射条件下藓类植物的水分丧失。(2)随着含水量的变化,湿地匐灯藓虽然能够在复水后迅速修复细胞的完整性,但变化剧烈;金发藓则能够始终维持较低的膜透性。(3)2种藓类植物的丙二醛(MDA)含量变化均呈先升后降趋势,但金发藓的MDA含量明显低于湿地匐灯藓。(4)2种藓类植物的超氧阴离子自由基(O2.-)产生速率和过氧化氢含量(H2O2)的变化均与MDA含量变化相似,且金发藓活性氧水平明显高于湿地匐灯藓。(5)2种藓类植物的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性受活性氧诱导亦呈先升后降的趋势,但金发藓抗氧化酶对活性氧迸发的应答更快,活性更强。(6)2种藓类植物的抗坏血酸(AsA)含量呈先降后升态势,但金发藓的含量低于湿地匐灯藓。研究表明,来自不同生境的2种藓类植物对脱水胁迫所致的氧化胁迫均具有很强的适应能力,尤其是复水过程中的修复能力,但不同藓类可能通过不同途径和机制来适应脱水所致的氧化胁迫;来自易发生水分亏缺生境的金发藓可能因具有更强抗氧化能力,从而获得比来自水分充沛生境的湿地匐灯藓更高的脱水耐性。