青海高原矮嵩草和珍芽蓼的光合适应性比较

对生长在两个海拨地带（3200m,3980m)的矮蒿草（Kobresia humilis Serg.)和珠芽蓼（Polygonum vivparumL.)叶片的叶绿素荧光特性及其叶绿体超微结构进行了比较研究。海拔升高,矮蒿草的珠芽蓼叶片的Fv/Fo、Fv/Fm和Rfd值均增大,且矮蒿草的Fv/Fo、Fv/Fm和Rfd值大于芽蓼。叶绿体超微结构的结果显示,海拔升高,珠芽蓼和矮蒿草的叶绿体都表现出一定程度的变形,但珠芽蓼的叶绿体变形和类囊体膜肿胀现象更为显。研究表明,矮蒿草和珠芽蓼光合作用对高山胁迫环境具有很强的适应性,且矮蒿草的适应能力比珠芽蓼强。     

青海高原不同海拔珠芽蓼叶绿体超微结构的比较

 用电子显微镜技术观察研究了生长于青海高原3个海拔地带(2500m、3200m、3980m)的珠芽蓼(polygonum viviparum L．)叶绿体的超微结构,发现随着海拔的升高,叶绿体结构呈现显著的变化趋势。2500m和3200m处叶绿体形状规则,分布在细胞边缘。3980m处叶绿体膨大变形,且分布在整个细胞当中。海拔升高,类囊体膜减少,膜垛叠程度减小。不同海拔珠芽蓼叶绿体的类囊体膜结构差异较大,特点显著。随海拔升高,珠芽蓼叶绿体破坏程度增加。主要表现为类囊体膜肿胀、类囊体膜溶解和叶绿体破裂。许多破裂的叶绿体中残留有发达的基粒和大而多的淀粉粒。珠芽蓼叶绿体的这些结构特征,既是环境胁迫的结果,又是植物适应性的表现。     

甘南亚高寒草甸坡向梯度上矮嵩草与珠芽蓼种群点格局及其关联性

种群的空间分布格局及关联性可以反映种群演替方式和环境因子改变的适应策略。矮嵩草(Kobresia humilis)与珠芽蓼(Polygonum vivipurum)是甘南亚高寒草甸的主要物种,通过野外群落调查,运用Ripley K函数,分析了不同坡向的矮嵩草与珠芽蓼种群的空间分布格局及种间关联性。结果表明:矮嵩草和珠芽蓼在3个坡向上的分布具有明显差异,随着坡向由北坡向南坡的转变,矮嵩草种群的株数、盖度及生物量不断增加,而珠芽蓼种群则不断减少;在北坡,矮嵩草种群在0~2.2 m呈现出聚集分布,随着尺度的增加聚集强度减弱并趋向于随机分布,珠芽蓼种群均以聚集分布为主;在西坡,矮嵩草与珠芽蓼种群在0~0.8 m范围呈聚集分布,在2.3 m以上范围内趋向于随机分布;在南坡,矮嵩草与珠芽蓼分布格局在研究尺度内均表现出随机分布;在北坡,这两种物种在0~1 m范围内表现为正相关,西坡为种间在0~1.3 m范围内负关联;随着尺度的增加种间关联度在这两个坡向上均趋向于不相关,而这两个物种在南坡也表现出不相关;矮嵩草和珠芽蓼种群空间格局及关联性有助于我们认识亚高寒草甸种群的种内与种间竞争过程、多样的生态策略及群落演替趋势。     

芳樟不同无性系叶片光合色素含量及叶绿素荧光参数分析

对18个芳樟[Cinnamomum camphora (L.) Presl]无性系叶片光合色素含量和叶绿素荧光参数进行了测定,并对各参数的相关性进行了分析;基于上述测定结果对供试的18个芳樟无性系进行了聚类分析.结果表明:芳樟不同无性系叶片叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素含量分别为0.60～2.26、0.24～1.15和0.14～0.50mg· g-1,差异较大,部分无性系间叶绿素a和b以及类胡萝卜素含量差异达显著水平;其中,无性系BT2叶片的叶绿素a含量在18个无性系中最高,叶绿素b及类胡萝卜素的含量也较高.各无性系间叶片的初始荧光(Fo)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ电子传递情况(Fm/Fo)、光化学淬灭系数(Qp)、非光化学淬灭系数(NPQ)和PSⅡ实际光化学效率(Qy)差异明显,且部分无性系间的差异达显著水平;各无性系间的最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)和荧光下降比值(Rfd)差异不显著.在各叶绿素荧光参数中,Fo与Fm显著正相关;Fm与Fv、Fv/Fm、Fv/ Fo、Fm/Fo以及Fv/Fm与Fv、Fv/Fo、Fm/Fo、Qy间均存在极显著正相关,其中Fv/Fm与Fv/ Fo、Fm/Fo的相关系数均达0.98;Qp与NPQ、Rfd呈极显著正相关,与其他参数则总体上呈负相关;Qy与Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo、Fm/Fo以及Rfd与NPQ、Qp、Qy均存在显著或极显著正相关.采用欧氏距离法,可将18个无性系划分为2类:第1类包含16个无性系;第2类仅包含无性系PC5和WP1.第1类又可进一步划分为2个亚类:第1亚类仅包含无性系BY2;第2亚类共包含15个无性系,其中的BT1与BT2距离最短,光合生理特征最接近.根据研究结果,初步推断芳樟各无性系叶片的潜在光化学活性和电子传递情况共同影响PSⅡ光能转换效率;无性系116、187、BT1和MD1对光能的利用率较高;无性系BT2则具有良好的光合生理性能.     

祁连山冷龙岭南坡移地植物叶片的碳氮特征

在祁连山冷龙岭南麓坡地进行不同海拔高度土壤(0～40(30)cm土层)和植被的整体双向移地实验,以探讨气候变化对主要物种和群落碳、氮特征的影响。结果表明,3 200 m的麻花艽移地至高海拔时,叶片碳、氮含量分别呈现出先增加后减少和一直增加的趋势,而碳/氮值下降明显。3 400 m的兰石草、珠芽蓼、垂穗披碱草、金露梅和鹅绒委陵菜5种植物大部分叶片碳、氮素含量及碳/氮呈现出随海拔增高而下降的趋势。3 600 m的矮嵩草、雪白委陵菜和重齿风毛菊3种植物叶片碳、氮含量及碳/氮在各海拔之间变化不明显。3 800 m的矮嵩草和矮火绒草的叶片碳、氮含量随海拔高度增加而增加,碳/氮下降。整个群落来讲碳含量随海拔升高而降低,氮含量和碳/氮比变化较小。研究发现,各群落和物种对移地的响应方式因物种组成、原生状态不同而存在差异;温度条件(以海拔升降模拟温度降升)对植被群落及主要植物叶片碳、氮含量和碳/氮比有一定影响,尤其是当高海拔稀疏植被移地到低海拔时,其叶片碳、氮和碳氮比与原生状况的植被群落及主要植物种相对变化较大。     

海北站矮嵩草和珠芽蓼玉米黄质含量的变化及与太阳辐射的关系

对海北高寒草甸生态系统定位站矮嵩草(Kobresia humilis )和珠芽蓼(Polygonum viviparum)505 nm处的吸光度值(A505/A652)的日变化和季节变化的测定发现：矮嵩草和珠芽蓼叶片内玉米黄质的相对含量在一个生长季内呈现单峰曲线变化,与海北站太阳辐射强度的季节变化呈正相关;玉米黄质的日变化也呈现单峰曲线,于中午14:00左右达到最大值,与太阳辐射强度的日变化呈正相关;玉米黄质在非辐射能耗散以及防止过氧化方面起着重要作用。     

珠芽蓼叶片对海拔变化的表型可塑性

采用石蜡制片、扫描电镜和透射电镜方法,研究了祁连山植被垂直分布带海拔2300、3200和3900 m 珠芽蓼叶片组织结构、叶表皮特征和叶绿体超微结构对海拔升高的适应性变化。结果表明: 珠芽蓼为异面叶,随海拔升高,叶片表皮毛数目减少而直径增大变粗,表皮蜡质层结构更加致密。叶片厚度在海拔3200 m最大,分别比海拔2300和3900 m增加了39.6%和50.5%。从海拔2300到3200 m,栅栏组织细胞层数由2层增加为3层且细胞排列紧密,海绵组织细胞间隙逐渐增大;在海拔3900 m处,栅栏组织细胞层数减少至2层且细胞间隙增加,海绵组织细胞间隙减小,表皮细胞厚度增加,但细胞层数在3个海拔间无显著差异。随海拔升高,叶下表皮附属物和气孔下室物质的积累增加,气孔密度增加,张度降低,气孔位置由表皮拱起变为内陷。从海拔2300到3200 m,基粒片层由6～9层增至8～12层;至海拔3900 m,基粒片层降为 2～3层且片层之间变得致密,基粒数目减少且排列方向不规则,叶绿体膨大,被膜部分降解。随海拔升高,叶片部分解剖结构指标之间呈现出明显的协同进化,表现出较大的可塑性。珠芽蓼叶片解剖与超微结构在不同海拔表现出的差异显示,表型可塑性及其对高山异质环境和海拔变化的适应特征,是植物长期适应高山复杂环境的结果。     

海北站矮蒿草和珠芽蓼玉米黄质含量的变化及与太阳辐射的关系

对海北高寒草甸生态系统定位站矮嵩草（Kobresia humilis)和珠芽蓼（Polygonum viviparum)505nm处的吸光度值（A505/A652)的日变化和季节变化的测定发现：矮嵩草和珠芽蓼叶片内玉米黄质的相对含量在一个生长季内呈现单峰曲线变化,与海北站太阳辐射强度的季节变化呈正相关;玉米黄质的日变化也呈现单峰曲线,于中午14：00左右达到最大值,与太阳辐射强度的日变化呈正相关;玉米黄质在非辐射能耗散以及防止过氧化方面起着重要作用。     

3种高山植物紫外吸收物质含量随海拔与季节的变化特征

在植物生长季,对生长于不同海拔高度的3种高山植物矮嵩草(Kobresia humilis)、珠芽蓼(Polygonum viviparum)和平车前(Plantago depressa)的紫外吸收物质含量的季节和海拔变化特征进行了比较研究,以揭示高山植物对极端环境适应的生理生态学机制.结果显示:(1)在整个生长季,3种高山植物叶片紫外吸收物质含量在同时期同海拔条件下表现为平车前最低,珠芽蓼最高.随着海拔升高,紫外吸收物质含量在3种植物中均呈现增加趋势,并与海拔高度存在正相关关系.(2)3种高山植物紫外吸收物质含量随季节均呈现单峰变化趋势;矮嵩草和珠芽蓼的紫外吸收物质含量在草盛初期的6月份达到最大值,而后逐渐降低,并且与紫外辐射强度的季节动态存在一定正相关性;平车前紫外吸收物质含量在草盛期的7月份达到最大值,而后含量逐渐降低,其紫外吸收物质含量的季节变化与紫外辐射强度的季节变化呈较低的负相关,而与植物发育时期可能有关.可见,3种高山植物叶片紫外吸收物质含量随海拔与季节变化特征存在差异,这可能与它们的遗传特性和适应高原强紫外辐射环境胁迫策略有关.     

青海高原不同海拔地带生长的珠芽蓼光合特性的比较

对生长于青海高原不同海拔的珠芽蓼（Ｐｏｌｉｇｏｎｕｍｖｉｖｉｐａｒｕｍ）叶片的光合特性进行比较研究发现：随海拔升高叶绿素含量有降低趋势,叶绿素ａ／ｂ比值及类胡萝卜素含量有增大趋势。不同海拔的珠芽蓼叶片和叶绿体的Ｆｖ／Ｆｏ、Ｆｖ／Ｆｍ和Ｒｆｄ值随海拔升高而增大,表明随海拔升高,其潜在光合活力增加。低温荧光测定显示,随海拔升高叶绿体中ＰＳＩ和ＰＳＩ的相对荧光产量比值（ＰＳＩ／ＰＳＩＩ）减小。叶绿体蛋白质ＳＤＳ－ＰＡＧＥ结果表明,在２８－３２ＫＤ附近电泳谱带的变化显著。     

Comparison of Photosynthetic Adaptability Between Kobresia humilis and Polygonum viviparum on Qinghai Plateau

The chlorophyll fluorescence parameters of Kobresia humilis Serg. and Polygonum viviparum L. grown at two different altitudes (3200 m, 3980 m) were measured and the ultrastructure of chloroplasts were observed for studying the photosynthetic adaptability of plants to the influences of stress conditions in alpine environment. Rfd -values, the vitality index, in leaves of K. humilis and P.viviparum grown at 3980 m were higher than those at 3200 m. The higher ratio of Fv/Fo and Fv/Fm in leaves of K. humilis and P.viviparum indicated that the rate of photosynthetic conversion of light energy increased at higher altitude. Ratios of Fv/Fo and Fv/Fm and Rfd -values in K.humilis were higher than that in P.viviparum grown at the same altitude. There were more irregular chloroplasts in leaves of both species grown at higher altitude. Many irregular chloroplasts such as swollen thylakoid, deformed chloroplast envelope, were observed in P.viviparum grown at 3980 m, but few in K.　humilis . These results were discussed in relation to the photosynthetic adaptability of alpine plants and the different adaptive competence between K.humilis and P.viviparum.     

UV light spectral response of photosynthetic photochemical efficiency in alpine mosses

Aims Bryophytes play an important role in primary production in harsh alpine environment. As other alpine plants, the alpine bryophytes are often exposed to stronger UV radiation than lowland plants. Plants growing under high UV radiation may differ from those from low UV regimes in their physiological response to UV radiation. We were to (i) test the hypothesis and to address whether and/or how alpine bryophytes differ in photosynthetic photochemical characteristics in response to UV light and (ii) understand the potential effects of UV radiation on photosynthetic photochemical process in alpine bryophytes.Methods We examined the maximum quantum efficiency of photosystem II (PSII) photochemistry (F v /F m) for two alpine bryophyte species, Distichium inclinatum and Encalypta alpine, from a Kobresia humilis meadow and a Kobresia tibetica wetland, respectively, in Haibei, Qinghai (37°29′N, 101°12′E, altitude 3?250 m), and for a lowland bryophyte, Polytrichum juniperinum, under different spectrum of UV light. Biological spectral weighting function (BSWF) was obtained to evaluate the effect of UV light on the physiological response in these species.Important findings1)?The maximum quantum efficiency of photosystem II photochemistry (F v /F m) declined linearly with the increase of radiation dose in wavelengths from 250 to 420 nm. The effect of UV radiation on F v /F m decreased with higher rate from 250 to 320 nm and from 400 to 420 nm than in UVA range. 2)?The three species from different ecosystems contrasting in altitudes showed similar pattern of UV effectiveness. In comparison with other species reported so far, the moss BSWF was among those with the most modest decrease trend with spectrum effect of UV light 50 times higher at 250 than at 420 nm. 3)?Under the scenario of 16% reduction of stratospheric ozone, the integrated effectiveness from 290 to 345 nm increased only 5%, suggesting that the photochemical activity of the bryophyte PSII is likely to insensitive to O 3 depletion.     

不同海拔地区紫外线B辐射状况及植物叶片紫外线吸收物质含量的分析

对不同海拔地区的太阳 UV- B辐射和植物叶片的光学特性进行了比较研究。结果表明 :位于高海拔地区的海北高寒草甸生态系统定位站 ,太阳 UV- B辐射明显高于相近纬度的西宁、兰州和南京地区。UV- B辐射与总辐射和 PAR的日变化规律相似 ,都受太阳高度角的直接影响 ,在当地太阳正午时最高。UV- B/Q的日变化也为单峰曲线 ,海北站地区的 UV- B/Q高于西宁的同期测定结果。对珠芽蓼等植物的研究表明 ,生长于海北站地区的珠芽蓼 ,其叶片中紫外线吸收物质的含量明显高于西宁的同种植物 ,也略高于海拔较高的达坂山和小达坂山山顶的同种植物。叶绿素含量以海北站珠芽蓼最低 ,达坂山和小达坂山的同种植物最高。珠芽蓼叶片中类胡萝卜素的含量以西宁最低 ,海北站、达坂山和小达坂山依次升高。海北站矮嵩草与从海北站移植到西宁生长 4年的同种植物相比 ,叶片中紫外线吸收物质、叶绿素、类胡萝卜素的变化与生长于两地区的珠芽蓼相同     

矮嵩草光合作用与环境因素关系的比较研究

 以青海高原不同海拔地区生长的矮嵩草(Kobresia humilis)为材料,研究高山植物光合作用随海拔梯度的变化特征及对生长环境和低温胁迫的反应。随海拔升高矮嵩草叶绿素含量有降低的趋势,而叶绿素a／b值和类胡萝卜素含量则随海拔升高而增高。生长地区海拔越高矮嵩草光合速率、光补偿点、光饱和点越高;而光合表观量子产额则随海拔升高而降低。光呼吸强度有随海拔升高而降低的趋势。矮嵩草光合作用特性受生长环境因素的影响。低温胁迫导致矮嵩草光合速率、表观量子产额降低,低温下的光照加剧了光合作用抑制的程度。     

几种高山植物叶绿体淀粉粒的变化特征

利用透射电镜对生长于青藏高原东北部达坂山（海拔3900m）的5种高山植物叶绿体超微结构进行了观察。结果发现,在所研究的5种高山植物叶绿体中,淀粉粒数量均较多,淀粉粒呈长椭圆形或圆形,沿叶绿体长轴分布。在珠芽蓼的叶绿体中,淀粉粒的电子密度内外不均匀,外周电子密度低,中央电子密度高。在其余4种高山植物中,淀粉粒的电子密度均较低。另外,在这5种高山植物叶绿体中还出现了脂质小球。其类囊体均出现了不同程度的膨大现象。研究表明,高山植物叶绿体中淀粉粒的这种变化是对逆境的一种适应,是青藏高原特殊生态条件长期胁迫的结果。     

Effects of temperature and light on the formation of chloroplast protrusions in leaf mesophyll cells of high alpine plants

Chloroplasts of many alpine plants have the ability to form marked, stroma-filled protrusions that do not contain thylakoids. Effects of temperature and light intensity on the frequency of chloroplasts with such protrusions in leaf mesophyll cells of nine different alpine plant species (Carex curvula All., Leontodon helveticus Merat., Oxyria digyna (L.) Hill., Poa alpina L. ssp. vivipara, Polygonum viviparum L., Ranunculus glacialis L., Ranunculus alpestris L., Silene acaulis L. and Soldanella pusilla Baumg.) covering seven different families were studied. Leaves were exposed to either darkness and a stepwise increase in temperature (10-38 degrees C) or to different light intensities (500 and 2000 micromol photons m(-2) s(-1)) and a constant temperature of 10 or 30 degrees C in a special temperature-regulated chamber. A chloroplast protrusions index characterising the relative proportion of chloroplasts with protrusions was defined. Seven of the nine species showed a significant increase in chloroplast protrusions when temperature was elevated to over 20 degrees C. In contrast, the light level did not generally affect the abundance of chloroplasts with protrusions. Chloroplast protrusions lead to a dynamic enlargement of the chloroplast surface area. They do not appear to be directly connected to a distinct photosystem II (PSII) (F(v)/F(m)) status and thus seem to be involved in secondary, not primary, photosynthetic processes.     

青藏高原三种优势植物生物量分配的变化规律

该研究利用4个由高到低不同海拔的同质园实验,以青藏高原高寒草地优势植物垂穗披碱草(Elymus nutans)、矮嵩草(Kobresia humilis)和珠芽蓼(Polygonum viviparum)为对象,分析了植物个体根、茎、叶生物量分配及根冠比的变化规律及影响因素。结果表明:(1)植物个体根、茎、叶质量比和根冠比具有显著的种间差异;与垂穗披碱草和珠芽蓼相比,矮嵩草具有显著较高的根质量比而叶、茎质量比较低,所以其根冠比较高。(2)在向低海拔移栽的过程中,珠芽蓼叶质量比保持不变,茎质量比显著降低而根质量比显著升高,根冠比表现出显著上升的趋势;垂穗披碱草则相反,即叶、茎质量比显著升高而根质量比显著降低,根冠比表现出显著下降的趋势;矮嵩草根、茎、叶质量比和根冠比则无显著变化。(3)随着海拔降低,年均气温明显升高而年均降雨量明显降低,且在植物个体种源地和土壤基质保持一致的条件下,向低海拔移栽过程中温度是导致珠芽蓼根、茎、叶生物量分配及根冠比变化的重要因素,而水分是垂穗披碱草根、茎、叶生物量分配及根冠比变化的重要驱动因素;矮嵩草根、茎、叶生物量分配及根冠比受其遗传因素影响较大。因此,在将来暖干化的背景下,青藏高原高寒草地植物生物量的分配将会发生改变,导致它们对资源(光照、水分和土壤养分)获取和利用的变化而改变它们的种间关系,从而影响群落的物种多样性与组成,最终可能导致生态系统功能的变化。     

青藏高原不同海拔矮嵩草抗逆性的比较研究

主要对生长在海拔４００ｍ（大坂山）,３２００ｍ（海北部）和２２００ｍ（西宁）的地区同矮嵩草的生理生态适应特性进行了比较研究。结果表明：生长在３个不同海拔地区的矮嵩草其生长发育和干物质和积累具有明显差异,随着海拔高度的增加,植株高度明显变低,叶面积、叶绿素含量和干物质积累减少;类胡萝卜素和类黄酮含量增加;光合速率、光饱和点和补偿点提高;光呼吸强度减弱。在花果前期,海拔４０００ｍ处植株地上组织的蔗糖、     

蚕豆萎蔫病毒2号分离物侵染对蚕豆叶片光合活性和叶绿体超微结构的影响

研究了受蚕豆萎蔫病毒2号（Broad bean wilt virus 2,BBWV2）中国分离物B935和欧洲分离物PV131侵染的蚕豆（Vicica faba）叶片光合特性、叶绿素荧光诱导动力学参数和叶绿体超微结构变化。感病蚕豆叶绿素含量减少,叶绿素a／b比逐步降低;光合气体交换参数Pn值和Gs值降低,Ci值升高;叶绿素荧光诱导动力学参数Fv/Fm、FV＇/Fm＇、ΦPSII、qP值均有不同程度降低,NPQ值升高;光合器结构遭到不同程度的破坏,B935侵染后叶绿体发育不良,片层结构疏松,PVl31侵染后叶绿体肿胀变圆,片层结构疏松瓦解。与B935相比,PV131侵染对以上各参数的变化有更大影响,且对叶绿体的破坏更为严重。实验结果表明BBWV2不同分离物对光系统II（PSII）的抑制作用与光合器受损程度相关。     

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。