不同光照条件下喜阴植物谢君魔芋对稳态和动态光源的响应特征

谢君魔芋(Amorphophallus xiei)是起源于云南西南地区热带雨林的典型喜阴植物,近年来得到了广泛种植和推广,在种植过程中,谢君魔芋需要采用遮荫栽培模式。为了揭示谢君魔芋对光照强度的适应策略,该研究探讨了生长在不同光照强度下(透光率为50%、29%、17%、7%)谢君魔芋叶片的光合作用特征、光合诱导特征、光合色素含量以及叶片氮素(N)含量和N分配。结果表明:随着生长环境光照强度的降低,单位叶面积和单位叶质量最大净光合速率、光合色素含量、最大羧化速率、最大电子传递速率及比叶面积均增大,而暗呼吸和光补偿点均减小。在光合诱导过程中,生长在透光率为17%光环境中的谢君魔芋完成50%光合诱导所需的时间最短,约为81.4 s;在光诱导进行10 min时,诱导状态最高,为87.3%。完成50%和90%光合诱导所需的时间与低光下初始气孔导度呈负相关关系。随着生长光照强度降低,叶片中的N分配到羧化组分和生物能转化组分中的比例先增大后减小,在透光率为17%的光环境下具有最大值;而叶片中的N分配到捕光色素组分中的比例随着生长环境光照强度降低而增加。该研究结果表明,喜阴植物谢君魔芋通过加强对低光和动态光源的利用能力及有效的N资源分配策略来适应低光照环境。     

间作和净作条件下喜阴植物谢君魔芋的光合作用及光合诱导特征研究

为了解种植模式对谢君魔芋(Amorphophallus xiei)光合作用的影响,研究了间作和净作模式下谢君魔芋的光合作用和光合诱导特征。结果表明,间作模式下的谢君魔芋净光合速率(Pn)比净作模式的高18.97%,最大气孔导度(gs-max)比净作模式的小22.4%,且间作模式下谢君魔芋有较高的表观量子产额(AQY)、光饱和点(LSP)、羧化效率(CE)、叶绿素含量以及较小的暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)、CO_2补偿点(Г*)。高光照诱导后,间作模式下的光合诱导状态(IS)大于净作模式,且在间作模式下光合诱导过程中达到最大光合速率(Pmax)和最大气孔导度(gs-max)的30%、50%所需时间较短;同时,光合诱导过程中达到Pmax和gs-max的30%、50%和90%的时间(t30%P、t50%P、t90%P和t30%gs、t50%gs、t90%gs)与gs-initial呈负相关关系。因此,玉米-魔芋间作下,谢君魔芋通过增大AQY和LSP、减小Rd和LCP等来提高光的利用能力及维持碳平衡;同时通过快速的光合诱导,提高对光斑的利用能力从而增加碳获得。     

不同光照强度下花魔芋（Amorphophallus konjac）与谢君魔芋（Amorphophallus xiei）光合特性及光保护机制研究

为探讨不同耐光性植物光合特性及光保护机制,本研究以耐高光的喜阴植物花魔芋（Amorphophallus konjac K.Coch）和典型的喜阴植物谢君魔芋（Amorphophallus xiei H.Li & Z.L.Dao）为材料,测定与分析在透光率为100%、15%及2%光照条件下两种魔芋的光合能力、抗氧化酶活性及抗氧化物和光合色素组分的含量。结果表明,花魔芋最大光合速率和气孔导度随着生长环境光照强度降低而显著降低（P<0.05）,谢君魔芋在透光率为15%时最大光合速率达最大值。大部分情况下,花魔芋的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶活性比谢君魔芋高（P<0.05）,而谢君魔芋具有较高的过氧化物酶活性（P<0.05）。总的来看,在中高光照环境下两种植物的抗氧化酶活性较高（P<0.05）。在透光率15%时,花魔芋谷胱甘肽和抗坏血酸显著比谢君魔芋高（P<0.05）。谢君魔芋的光合色素含量在透光率为15%时最高（P<0.05）;相应地,花魔芋的光合色素含量在透光率为2%时含量最低（P<0.05）;在不同光照强度下花魔芋光合色素含量基本上显著高于谢君魔芋（P<0.01）。本研究结果暗示,喜阴植物花魔芋耐受高光可能源于相对较高的光合作用能力和有效的光保护机制。     

不同光照强度下谢君魔芋的光合作用及能量分配特征

为了探讨喜阴植物谢君魔芋(Amorphophallus xiei)对不同光强的适应策略,测量和分析了不同透光率(高光,透光率100%;中光,透光率32.6%;低光,透光率5.98%)下谢君魔芋对光、CO₂、光斑的响应特征及响应过程中叶绿素a荧光和能量分配特征.结果表明: 随着生长光强的增大,谢君魔芋最大净光合速率(P_max)、暗呼吸速率、表观量子产额、羧化效率显著降低,光补偿点、CO₂补偿点显著升高.中光处理的谢君魔芋对光合诱导的响应更迅速(P<0.05);随着生长光强的增加,暗适应初始气孔导度(g_s-i)显著升高;完成光合诱导中最大净光合速率30%(t_30%P)、50%(t_50%P)和90%(t_90%P)所需的时间与g_s-i呈负相关.高光处理的植株PSⅡ实际光化学效率(ΔF/F_m′)、光化学猝灭(q_P)和电子传递速率(ETR)较高,且在光合诱导过程中所对应的非光化学猝灭(NPQ)值相对较高,而低光处理具有较高的反应中心激发能捕获效率(F_v′/F_m′).高光处理非光化学耗散途径比例(Ф_NPQ)较低,而低光处理Ф_NPQ则相对较高.表明喜阴植物谢君魔芋在中低光下生长时受到高光胁迫能够启动快速耗散机制来保护自身光合机构,长期处于高光环境则采用增加热耗散成本和形成淬灭复合物的策略在一定程度上应对高光胁迫,这可能是其不能很好适应高光环境的原因之一.