模拟酸雨对3种菊科入侵植物光合特性的影响

研究了模拟酸雨(pH值分别为2.5、4.5和5.6)对3种菊科入侵植物--三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)、薇甘菊(Mikania micrantha)和飞机草(Chromolaena odoratum)光合生理生态特性的影响。结果表明, 重度酸雨(pH值2.5)对3种入侵植物叶片均造成可见伤害, 其中飞机草受害最严重, 薇甘菊次之, 三裂叶蟛蜞菊受害最轻。同时, 3种入侵植物对酸雨胁迫表现出不同的光合响应, 随着酸雨pH值的降低, 飞机草和薇甘菊叶片叶绿素含量均有所下降, 其净光合速率(P_n)受到抑制, 而三裂叶蟛蜞菊叶片叶绿素含量变化不大, 其P_n值呈上升趋势。酸雨处理下, 3种入侵植物的细胞膜透性、丙二醛含量(MDA)及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均有不同程度的增加, 表明它们受到酸雨的胁迫并具有一定的抵抗力。其中, 经pH值2.5酸雨处理后的三裂叶蟛蜞菊叶片SOD活性增幅最大, 其对酸雨胁迫的反应最为迅速。上述研究结果表明, 三裂叶蟛蜞菊对酸雨胁迫的耐受性和适应性均高于飞机草和薇甘菊。在酸雨污染日趋严重的今天, 应对其危害予以高度重视。     

夏季高光下入侵植物三裂叶蟛蜞菊叶片变红的生理功能

三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)是世界最有害的100种外来入侵种之一, 现已在我国东南沿海地区广为分布, 并造成危害。我们对其野外种群的观察发现, 在夏季光照强烈的生境中, 其叶片常常有变红的现象。本研究针对这一现象, 从叶片花色素苷含量的变化入手, 探讨了三裂叶蟛蜞菊叶片变色的原因及其生理功能。结果表明, 红叶中的花色素苷含量显著高于绿叶(P<0.05), 夏季高光照诱导的花色素苷的积累是叶片由绿色变为红色的主要原因。由于花色素苷含量较高, 红叶的总抗氧化能力增强, 在甲基紫精(MV)光氧化处理过程中, 红叶的最大光量子产量(F_v/F_m)和实际光量子产量分别下降了28.2%和79.1%, 显著低于绿叶的下降幅度(70.9%和93.8%)。这一结果表明, 三裂叶蟛蜞菊在夏季遭受强光胁迫时, 叶片由绿色变为红色增强了对氧化逆境的耐受能力, 而相同环境下的本地蟛蜞菊(W. chinensis)并没有叶片变红的现象, 暗示这可能是入侵植物三裂叶蟛蜞菊抵御和适应夏季高光的一种特殊的生理机制。     

干旱和复水对入侵植物三裂叶蟛蜞菊叶片叶绿素荧光特性的影响

选取入侵植物三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)及其本地近缘种蟛蜞菊(W. chinensis)为实验材料,比较干旱和复水后二者叶片的叶绿素荧光特性和抗氧化酶活性等生理指标的变化规律,探讨入侵种三裂叶蟛蜞菊对干旱的响应和生态适应性.结果发现,在自然干旱处理过程中,入侵种三裂叶蟛蜞菊与本地种蟛蜞菊相比土壤含水量下降较快,对它们叶片气孔形态的比较发现,干旱胁迫11d后三裂叶蟛蜞菊叶片气孔开度明显大于蟛蜞菊,这可能是导致其失水较快的原因之一.干旱胁迫11d后三裂叶蟛蜞菊的PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)降低了43.8%,而蟛蜞菊只降低了3.7%;同时,与蟛蜞菊相比,三裂叶蟛蜞菊的PSⅡ实际光化学量子产量(Yield)、表观光合电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(qP)也表现出较大幅度的降低,说明三裂叶蟛蜞菊对干旱胁迫较敏感;但复水后,三裂叶蟛蜞菊能够较快地恢复到正常水平,且与本地种不存在显著差异.这主要是由于入侵种在遭受干旱胁迫时提高了对其过量激发能的热耗散能力以及超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸还原酶(APX)的活性,保护光合机构少受不可逆的损伤,使其在干旱胁迫解除后光合功能得以迅速恢复.研究结果初步表明三裂叶蟛蜞菊容易受到水分条件的限制,它向干旱地区扩散的可能性较小.     

高温对入侵种三裂叶蟛蜞菊叶片PSⅡ功能和光能分配的影响

以入侵植物三裂叶蟛蜞菊及其近缘本地种蟛蜞菊为实验材料,比较高温对二者PSII功能争光能分配特性的影响。结果显示,三裂叶蟛蜞菊PSⅡ最大光能转化效率（FY/Fm）受高温抑制的程度较轻,初始荧光（Fo）上升幅度较小。高温胁迫降低了三裂叶蟛蜞菊叶片总的光合电子传递速率（JF）,但它同时降低了电子流向光呼吸分配的比例（Jo/JF）,相对提高了电子流向碳同化的分配（Jc/JF）。与蟛蜞菊相比,高温处理后三裂叶蟛蜞菊仍然能够将较多吸收的光能用于光化学反应,以维持较高的碳同化水平。本研究的结果表明入侵植物三裂叶蟛蜞菊比本地种蟛蜞菊具有更强的耐高温能力,意味着入侵种三裂叶蟛蜞菊在全球气候变暖的环境背景下具有潜在的扩散优势。