荒漠区不同微生境下齿肋赤藓对一次降雪的生理生化响应

耐旱苔藓广泛分布于干旱半干旱荒漠地区, 对荒漠生态系统稳定性与功能多样性具有重要作用。齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)是古尔班通古特沙漠苔藓结皮层的优势物种, 生于不同的微环境中。古尔班通古特沙漠冬、春季降雪频繁, 并能形成稳定的积雪层。目前关于降雪与微生境对齿肋赤藓生理生化特征影响的研究极为缺乏。该研究探讨了初冬一次降雪前后活灌丛、死灌丛和裸露地3种微生境下齿肋赤藓相关生理生化特征。结果表明, 与降雪前相比, 降雪后各微生境下齿肋赤藓植株的含水量、荧光活性、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均有明显提高, 但脯氨酸、可溶性蛋白和丙二醛(MDA)含量有不同程度的降低。微生境对齿肋赤藓的生理指标有不同程度的影响, 而且与降雪具有显著的交互作用(脯氨酸除外)。降雪前后, 活灌丛下的齿肋赤藓具有较高的含水量和光合活性, 以及较低的保护酶(POD和SOD) 活性, 裸露地则表现出完全相反的特点。表明前者面临的胁迫最小, 生理活性最大, 但抗性较弱; 而后者具有更大的抗胁迫能力, 但生理活性低。降雪后, 脯氨酸、MDA、POD及SOD均与植株含水量呈显著负相关, 而荧光活性、可溶性糖及可溶性蛋白含量与植株含水量为显著正相关, 表明降雪降低了齿肋赤藓的水分胁迫程度, 改善并促进了生理活性与光合作用, 而且初冬的低温也起到了促进作用。     

荒漠藓类植物齿肋赤藓对4年积雪深度变化的生理生化响应

冬季降雪作为古尔班通古特沙漠最主要的降水形式,在荒漠生物土壤结皮的稳定和发育发挥重要作用。全球的持续变暖和极端气候事件的频繁发生导致荒漠冬季的积雪格局发生重大变化。荒漠藓类植物作为荒漠重要地被类型生物土壤结皮的重要组成成分,在生理生化层面将如何响应长期的积雪深度变化还不清楚。因此,通过野外设置去除积雪(-S)、自然积雪(S)、2倍积雪(2S)和3倍积雪(3S) 4个积雪梯度,探讨经历4年积雪深度变化下齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)的生理生化特征。结果表明,积雪深度变化显著影响了齿肋赤藓的植株含水量、最大光化学量子产量(F_v/F_m)、实际光化学效率(Y(II))、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性。与去除积雪处理相比,随着积雪深度的增加,齿肋赤藓的植株含水量、F_v/F_m和Y(II)呈现增加趋势,而植株内的游离脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性呈现降低趋势。相关性分析显示,齿肋赤藓的F_...     

不同微生境下齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)生理生化特性对不同季节的响应

齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)作为典型的耐旱藓类,在古尔班通古特沙漠的藓类结皮中占优势地位。该沙漠的季节气候差异较大,冬季低温湿润,春季干旱,夏季高温且干旱。荒漠藓类植物叶片仅具单层细胞,对外界环境的变化十分敏感。而有关荒漠藓类植物在生理上如何适应这种剧烈环境变化还不得而知。研究测定了生长于两种不同微生境下的齿肋赤藓,经由低温湿润的冬季到干旱的春季再到高温干旱的夏季过程中生理生化变化特征,以探究不同微生境下齿肋赤藓在水热变化剧烈的不同季节的适应机制。研究发现:季节、微生境及二者的交互作用能够显著影响齿肋赤藓的游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白及丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性。夏季的高温干旱使齿肋赤藓的脯氨酸、可溶性糖、MDA含量及3种抗氧化酶活性均显著高于冬季及春季,而可溶性蛋白含量却呈相反趋势。干旱的春季齿肋赤藓脯氨酸及可溶性糖显著高于冬季。而在低温湿润的冬季,齿肋赤藓丙二醛含量及过氧化氢酶活性均显著高于春季。表明夏季齿肋赤藓所受胁迫最大,脯氨酸、可溶性糖含量及抗氧化酶活性大幅度提高。同时,在具有积雪覆盖的冬季,两种微生境下的齿肋赤藓生理生化特性无显著差异;而在无积雪覆盖的春夏季节,灌丛的遮阴作用为齿肋赤藓提供了水含量相对较高的良好生活环境,其下齿肋赤藓的渗透调节物质含量和抗氧化酶活性均显著低于裸露地。表明生长在裸露地的齿肋赤藓较活灌丛拥有更强的胁迫耐受性。     

冻融过程对荒漠区不同微生境下齿肋赤藓渗透调节物含量和抗氧化酶活力的影响

齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)作为典型的耐旱藓类, 广泛分布于世界干旱和半干旱荒漠地区, 是古尔班通古特沙漠生物土壤结皮中的优势藓类植物。该沙漠冬季具有稳定的降雪, 初春的积雪融化为植物的生长提供了良好的水热条件。荒漠藓类植物叶片仅具一层细胞, 对外界环境的变化十分敏感, 有关荒漠藓类植物在冬季和早春地表冻融交替过程中如何适应环境剧烈变化的研究鲜见报道。该研究探讨了生长于3种不同微生境(活灌丛、枯死灌丛和裸露地)下的齿肋赤藓, 经由冬季低温冻结到早春融雪复水再到春季中旬自然干燥过程中的生理生化变化特征。结果表明: 不同冻融期、微生境及二者的交互作用能够显著影响齿肋赤藓的渗透调节物质(游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白)含量、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性(过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性)。冬季低温冻结期的极端低温和春季中旬的干燥环境使得齿肋赤藓可溶性糖和MDA含量, 以及3种抗氧化酶活性均显著高于早春融雪期, 可溶性蛋白含量显著低于融雪期。同时, 在融雪期灌丛遮阴所形成的“冷岛效应”使得生长于灌丛下的齿肋赤藓植株可溶性糖和MDA含量显著高于枯死灌丛和裸露地。但灌丛的存在也为春季中旬干旱无雨期齿肋赤藓提供了一个相对良好(含水量高)的生活环境, 其下齿肋赤藓的渗透调节物含量和抗氧化酶活性均显著低于其他两个生境。在整个冻融过程中裸露地齿肋赤藓的3种抗氧化酶活性均显著高于灌丛下, 这可能是由于生活于裸露地的苔藓有更强的耐胁迫特性。     

Impacts of freeze-thaw processes on antioxidant activities and osmolyte contents of Syntrichia caninervis under different desert microhabitats

 齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)作为典型的耐旱藓类, 广泛分布于世界干旱和半干旱荒漠地区, 是古尔班通古特沙漠生物土壤结皮中的优势藓类植物。该沙漠冬季具有稳定的降雪, 初春的积雪融化为植物的生长提供了良好的水热条件。荒漠藓类植物叶片仅具一层细胞, 对外界环境的变化十分敏感, 有关荒漠藓类植物在冬季和早春地表冻融交替过程中如何适应环境剧烈变化的研究鲜见报道。该研究探讨了生长于3种不同微生境(活灌丛、枯死灌丛和裸露地)下的齿肋赤藓, 经由冬季低温冻结到早春融雪复水再到春季中旬自然干燥过程中的生理生化变化特征。结果表明: 不同冻融期、微生境及二者的交互作用能够显著影响齿肋赤藓的渗透调节物质(游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白)含量、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性(过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性)。冬季低温冻结期的极端低温和春季中旬的干燥环境使得齿肋赤藓可溶性糖和MDA含量, 以及3种抗氧化酶活性均显著高于早春融雪期, 可溶性蛋白含量显著低于融雪期。同时, 在融雪期灌丛遮阴所形成的“冷岛效应”使得生长于灌丛下的齿肋赤藓植株可溶性糖和MDA含量显著高于枯死灌丛和裸露地。但灌丛的存在也为春季中旬干旱无雨期齿肋赤藓提供了一个相对良好(含水量高)的生活环境, 其下齿肋赤藓的渗透调节物含量和抗氧化酶活性均显著低于其他两个生境。在整个冻融过程中裸露地齿肋赤藓的3种抗氧化酶活性均显著高于灌丛下, 这可能是由于生活于裸露地的苔藓有更强的耐胁迫特性。     

灌丛移除对荒漠齿肋赤藓越冬过程中生理生化特性的影响

灌丛和生物土壤结皮镶嵌分布是古尔班通古特沙漠一种重要的地表覆被类型, 灌丛的存在不仅为小型动物提供了庇护场所, 也为隐花植物及部分草本植物创造了良好的生存条件。然而在初冬时期移除灌丛是否会影响这些隐花植物的越冬及生长还不得而知。该研究通过模拟放牧及鼠害, 移除50%双穗麻黄(Ephedra distachya)灌丛、移除全部双穗麻黄灌丛及自然对照, 测定齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)植株脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量, 以及丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT) 3种抗氧化酶活性, 并测定原位光化学效率, 探讨初冬灌丛丧失对荒漠藓类植物越冬的影响。结果表明, 在积雪期3种处理下齿肋赤藓的游离脯氨酸和可溶性糖含量之间差异并不显著, 但去灌丛后其MDA含量、POD、SOD和CAT 3种抗氧化酶活性均显著高于自然灌丛下齿肋赤藓的相关生理指标。即使是在融雪期, 去灌丛下齿肋赤藓的可溶性糖含量及POD和CAT活性仍显著高于自然灌丛, 而可溶性蛋白明显较低, 这可能是由于灌丛的丧失造成的温度波动加剧了冬季低温对藓类植物的伤害。灌丛的部分移除(50%)对齿肋赤藓的生理生化特性影响不显著, 就积雪融化期叶绿素荧光活性持续时间而言, 与自然灌丛和移除50%灌丛相比, 完全移除灌丛的齿肋赤藓植株叶绿素荧光活性持续时间显著缩短。这可能是由于灌丛移除导致其UV-B辐射增加及“湿岛效应”消失所致, UV-B辐射的增加加剧了对植物的伤害, 而春季融雪期保水能力的下降也是其叶绿素荧光活性时间缩短的重要原因。     

脱水过程中两种结皮藓类植物的光合特性

土生对齿藓(Didymodon vinealis)和真藓(Bryum argenteum)是沙坡头地区用于固沙的生物土壤结皮的两个重要组成部分.本文研究了脱水过程中这2种藓类的光合特性,检测了其光合相关蛋白的表达情况.结果表明:随着水分含量的降低,土生对齿藓和真藓的可溶性蛋白、叶绿素含量、叶绿素a荧光诱导动力学参数及光系统蛋白含量均显著降低,而离子渗漏率和类胡萝卜素的含量则显著升高,且均与水分含量呈正相关.真藓的这些光合参数的变化程度比土生对齿藓更为明显.以上结果说明,脱水导致土生对齿藓和真藓的蛋白质含量减少,胞膜完整性遭受破坏,进而降低PSⅡ反应中心活性,最终导致光合作用能力的下降.     

陇中黄土高原典型草原生物土壤结皮发育对土壤养分的影响

为了解生物土壤结皮发育与土壤养分特征的关系,该研究选取处于不同发育阶段和不同盖度的藓结皮(M-crust)和地衣结皮(L-crust),对其结皮层生物体及结皮下层3 cm土壤进行养分分析。结果显示：(1)藓结皮生物体对土壤全氮(TN)、全磷(TP)、铜(Cu)和锌(Zn)的生物富集作用较强,其富集系数分别高达807.4%、175%、122.4%和244.5%,而地衣结皮生物体对TN、TP和钙(Ca)的生物富集作用较强,其富集系数分别高达950.8%、126.2%和208.6%;除Ca外,藓结皮生物体中TP、钠(Na)、钾(K)、Cu、铁(Fe)、镁(Mg)、锰(Mn)和Zn均显著高于地衣结皮。(2)土壤生物结皮盖度与其对应的土壤养分含量之间无显著线性相关关系,但发育有不同盖度藓结皮的土壤其平均TN、TP、Cu、Fe、K、Na和Ca含量均高于地衣结皮。研究表明,不同类型生物土壤结皮对养分吸收、富集效率不同,处于发育后期的藓结皮较发育中期的地衣结皮具有更强的养分累积效应,提高了土壤的养分贮存量,对黄土高原典型草原生态系统的恢复与重建具有潜在的重要影响。     

失水-吸水过程中集球藻的生理生化特性研究

荒漠结皮藻类广泛分布于干旱、半干旱地区,经常面临生存水源的短缺。以一种从荒漠结皮中分离的典型绿藻-集球藻(Palmellococcus sp.)为材料,研究其在失水-吸水过程中的某些生理生化特性。即在温室模拟条件下设置相对湿度分别为0%(极度失水)、43%(适度失水)和98%(水合,对照),测定不同失水处理对集球藻光合活性、膜脂过氧化产物丙二醛含量、细胞内可溶性物质含量和抗氧化酶活性的影响,并测定蒸馏水、BBM培养基、0.2 g/L蔗糖溶液、0.2 g/L蓝藻多糖、0.2 g/L脯氨酸和2.5 mmol/L氯霉素及50μmol/L敌草隆进行吸水处理时对失水藻体光合活性的恢复效果。结果表明,与对照处理相比,集球藻在失水过程中光合活性迅速降低,SOD和CAT活性大量升高,细胞内可溶性糖含量和可溶性蛋白含量明显增加,并且膜脂丙二醛含量出现大量积累。不同的失水-吸水处理发现,外源蔗糖和胞外多糖吸水对集球藻的光合活性有较好的恢复作用,添加脯氨酸和氯霉素吸水时光合活性也获得了一定程度的恢复,采用敌草隆吸水时则出现光合活性的明显抑制。研究结果对于更好地理解荒漠结皮绿藻对干旱的生理适应机制提供了有意义的参考。     

荒漠齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)非结构性碳水化合物含量对植株脱水的响应

苔藓结皮作为生物土壤结皮演替的最高阶段和生物量的最主要贡献者,具有很强的环境适应性,对维持荒漠地表稳定和改善微环境具有重要作用。非结构性碳水化合物是植物重要的组成部分,能够抵御环境胁迫对植物造成的损伤。目前,荒漠藓类植物非结构碳水化合物对干旱的响应机制尚不清楚。选取古尔班通古特沙漠南缘和腹地苔藓结皮中优势藓类植物齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)为研究对象,对其在复水后脱水过程中非结构性碳水化合物含量变化特征进行了分析。结果表明:植株含水量在脱水24 h内下降趋势显著,此后趋于稳定。可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量在脱水1h内显著下降。可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量在脱水2—16 h没有显著的变化。但16—24 h可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量出现显著增加,脱水24—48 h,腹地齿肋赤藓可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量缓慢下降到复水前水平,而南缘可溶性总糖、蔗糖、果糖含量低于复水前水平。复水前不同地区齿肋赤藓非结构性碳水化合物含量存在显著性差异,脱水结束后两个地区齿肋赤藓非结构碳水化合物含量无显著差异。结果说明齿肋赤藓在不同地区其非结构性碳水化合物含量不同,在同一脱复水过程中不同地区齿肋赤藓非结构性碳水化合物含量表现出不同的变化趋势,主要原因是可溶性糖含量对脱水过程中水分胁迫的响应不同。齿肋赤藓脱水过程中非结构性碳水化合物的研究,有助于抗旱非维管植物在干旱环境中从降雨湿润进入干旱过程的适应策略研究。     

Winter snowfall can have a positive effect on photosynthetic carbon fixation and biomass accumulation of biological soil crusts from the Gurbantunggut Desert,China

Winter snowfall is an important factor in the growth and development of biological soil crusts (BSCs) in temperate desert regions of China. In this study, intact algae, lichen, and moss crusts from the Gurbantunggut Desert were collected and exposed to five experimental treatments—snow removal (0S), snow decrease to half that of ambient conditions (1/2S), ambient snow (S), snow increase to 1.5 times that of ambient conditions (3/2S), and snow increase to twice that of ambient conditions (2S)—to evaluate the effect of snowfall on the ecophysiological parameters of the BSCs during the melt and at the end of the growing period. The results clearly identified differences in physiological and ecological indexes between snowfall manipulation treatments in March, and further found that the values of most of the ecophysiological indexes were influenced by snow removal/reduction treatments, the type of BSC and their interaction effect. The chlorophyll fluorescence parameters, chlorophyll content, and the rates of photosynthesis and respiration of all three types of crust declined because of decreased soil water content with decreased snow cover, and this effect would likely be even greater under conditions of decreased precipitation. The rates of photosynthesis and respiration of the main types of BSC were changed by variations in the winter snowfall, and confirmed the existence of long-term snowfall impacts on photosynthetic carbon fixation and biomass accumulation. These results provide a foundation for future studies to assess the potential effects of snowfall on the carbon sequestration of BSCs from arid and semi-arid regions.     

荒漠结皮层藓类植物死亡对表层土壤水分蒸发和入渗的影响

水分是荒漠植物生长最主要的限制因子,藓类结皮作为荒漠土壤表层重要覆被物,对土壤水分蒸发入渗具有重要影响。研究表明,在全球气候变化背景下,不确定的降水格局变化导致结皮层藓类植物出现集群死亡现象,但这一过程对荒漠地表土壤水分蒸发与入渗过程的影响及其机理尚不清楚。以古尔班通古特沙漠齿肋赤藓结皮为研究对象,利用便携式渗透计和蒸发仪,研究了结皮层藓类植物死亡对土壤水分蒸发与入渗的影响。结果表明,与裸沙相比,藓类结皮的存在显著抑制了水分入渗,而藓类植物死亡的结皮层抑制作用最大,其初渗速率、稳渗速率和累积入渗量分别是活藓类结皮的39.89%、85.91%及64.48%,仅为裸沙的5.96%、13.13%及20.42%。在水分蒸发初期,裸沙的水分蒸发速率明显高于活藓类结皮和藓类植物死亡的结皮层,但藓类植物死亡的结皮层维持相对稳定的蒸发速率的时间长于裸沙和活藓类结皮,这也导致最终累计蒸发量以藓类植物死亡的结皮层最高、裸沙最低。可见,荒漠生物土壤结皮中藓类植物死亡会明显减少土壤水分入渗、增大水分蒸发,进一步影响荒漠表层土壤水分格局,从而影响生物土壤结皮与维管植物的水分利用关系。     

Responses of photosynthetic properties and chloroplast ultrastructure of Bryum argenteum from a desert biological soil crust to elevated ultraviolet‐B radiation

Our understanding of plant responses to enhanced ultraviolet‐B (UV‐B) radiation has improved over recent decades. However, research on cryptogams is scarce and it remains controversial whether UV‐B radiation causes changes in physiology related to photosynthesis. To investigate the effects of supplementary UV‐B radiation on photosynthesis and chloroplast ultrastructure in Bryum argenteum Hedw., specimens were cultured for 10 days under four UV‐B treatments (2.75, 3.08, 3.25 and 3.41 W m^–2), simulating depletion of 0% (control), 6%, 9% and 12% of stratospheric ozone at the latitude of Shapotou, a temperate desert area of northwest China. Analyses showed malondialdehyde content significantly increased, whereas chlorophyll (Chl) fluorescence parameters and Chl contents decreased with increased UV‐B intensity. These results corresponded with changes in thylakoid protein complexes and chloroplast ultrastructure. Overall, enhanced UV‐B radiation leads to significant decreases in photosynthetic function and serious destruction of the chloroplast ultrastructure of B. argenteum. The degree of negative influences increased with the intensity of UV‐B radiation. These results may not only provide a potential mechanism for supplemental UV‐B effects on photosynthesis of moss crust, but also establish a theoretical basis for further studies of adaptation and response mechanisms of desert ecosystems under future ozone depletion.     

Effects of UV-B,water deficit and their combination on <Emphasis Type="Italic">Bryum argenteum</Emphasis> plants

The changes in climate can result in several environmental stress factors. Among these, ultraviolet- B (UV-B) and water-deficit have serious detrimental effects on plants at the physiological, morphological, and biochemical levels. Biological soil crusts (BSCs), formed by an association between soil particles and photosynthetic algae, cyanobacteria, lichens, and mosses in varying proportions, are a key functional feature of arid and semi-arid areas. In this study, Bryum argenteum, isolated from BSCs found in the Tengger Desert, China, was subjected to UV-B and water-deficit, singly and in combination, in a greenhouse for 10 days. The treatments consisted of four UV-B levels (2.75, 3.08, 3.25, and 3.41 W/m²) and two water application levels (well-watered and water-deficit). UV-B treatment and water-deficit singly caused a significant decrease in chlorophyll (Chl) fluorescence parameters, carotenoid (Car), total flavonoid contents, and a significant increase in MDA content. The combined application of UV-B and water-deficit produced significantly higher Chl fluorescence parameters, Chl, Car and total flavonoid contents, but reduced MDA content. These results suggest that water-deficit alleviates the negative effects on B. argenteum caused by enhanced UV-B radiation. Our results provide novel insights into understanding the relationships between BSCs and environmental factors, and supply a theoretical foundation for BSC assessment and protection in arid and semi-arid regions.     

不同沙地共有种沙生植物对环境的生理适应机理

选择3个温带沙地(松嫩沙地、呼伦贝尔沙地、科尔沁沙地)4个共有种沙生植物(黄柳(Salix gordejevii)、差巴嘎蒿(Artimisia halodendron)、扁蓿豆(Melissitus ruthenica),猪毛菜(Salsola collina),通过自然状况下其叶片抗氧化酶活力和渗透调节物及丙二醛(MDA)含量日变化分析,探讨抗氧化酶活力和渗透调节物在沙生植物适应沙漠环境强光辐射和温度日变化中的作用,以及不同科属沙生植物抗逆生理调控机理的差异。结果表明:(1)不同沙地的4个共有沙生植物种可通过自身快速生理代谢调解,积累渗透调节物、提高抗氧化酶活力应对沙漠环境强光辐射和温度日变化,但生理调控幅度较小。(2)3个沙地不同科属的4个共有种在渗透调节物含量和抗氧化酶活力及种类上存在差异。扁蓿豆叶片日均MDA含量、POD(peroxidase)活力、CAT(catalase)活力、脯氨酸含量均最高,分别较其它3个种平均高2、10、2和2.5倍。黄柳叶片日均MDA含量较高,SOD(superoxide dismutase)活力和可溶性糖含量最高,分别较其它3个种高1.2和3倍。差巴嘎蒿和猪毛菜叶内MDA含量较低,POD、CAT、SOD活力和脯氨酸、可溶性糖含量均最低。沙生植物细胞中膜脂过氧化程度和抗氧化酶活力及渗透调节物含量呈正相关。自然状况下3个沙地的扁蓿豆和黄柳通过生理代谢调节维持细胞水分和氧自由基代谢平衡适应沙漠环境,差巴嘎蒿和猪毛菜依靠特殊的叶片形态结构变异减少光辐射吸收、降低水分蒸腾、维持叶片水分平衡、降低细胞膜脂过氧化。因此不同科属沙生植物维持叶片水分和氧自由基代谢平衡可能是其适应沙漠环境生存的重要生理调控机理。由于不同科属沙生植物种对沙漠环境适应的生理调节机理的不同,在未来农作物、林木抗逆育种中,根据具体科属植物选择合适的沙生植物作为亲本对提高抗逆育种效率是十分重要的。     

Photosynthesis of two moss crusts from the Tengger Desert with contrasting sensitivity to supplementary UV-B radiation

Predicting the effects of increased ultraviolet-B (UV-B) radiation due to stratospheric ozone depletion on temperate desert ecosystems requires better knowledge of the ecophysiological response of common moss species. The aim of the current work was to determine whether elevated UV-B radiation affected photosynthetic performance and chloroplast ultrastructure of two moss crusts and whether response differences were observed between the crusts. In laboratory experiments, Bryum argenteum and Didymodon vinealis, which show microdistributions and are dominant in soil crusts at the Tengger Desert, Northern China, were subjected to four levels of UV-B radiation of 2.75 (control), 3.08, 3.25, and 3.41 W m^?2 for 10 days, simulating 0, 6, 9, and 12% of stratospheric ozone at the latitude of Shapotou, respectively. The results showed that chlorophyll a fluorescence parameters (i.e., the maximal quantum yield of PSII photochemistry, the effective quantum yield of PSII photochemistry, and photochemical quenching coefficient), pigment contents, soluble protein contents, and the ultrastructure were negatively influenced by elevated UV-B radiation and the degree of detrimental effects significantly increased with the intensity of UV-B radiation. Moreover, results indicated that B. argenteum was probably more sensitive to supplementary UV-B radiation than D. vinealis. Therefore, we propose the use of B. argenteum crusts as a bioindicator of responses to elevated UV-B radiation.