两种杜鹃花属植物对长期遮阴后全光照环境的生理响应及其光保护机制

植物通过提高光能利用能力和光保护途径以响应环境光强的增加, 但不同植物对环境光强增加的生理响应存在差异, 从而导致植物对光环境的适应性不一致。为探讨植物对光环境变化的生理响应及其适应机制, 该文以遮阴条件下培养1年的2种杜鹃属(Rhododendron)植物比利时杜鹃(R. hybrida)和杜鹃(R. simsii)为材料, 对其由遮阴后转入全光照下培养5天时的叶片叶绿素荧光参数及其快速光曲线变化进行了比较研究, 以期从叶片吸收光能分配和光保护机制的角度探讨这2种植物对光环境变化的适应机制。结果表明: 全光照降低了喜阴植物比利时杜鹃叶片的光化学反应和热耗散能力, 且其吸收光能分配于光化学反应和调节性能量耗散部分的比例减少, 导致光系统II反应中心过量激发能积累, 造成了叶片光抑制甚至光破坏。杜鹃作为耐阴喜光植物对光环境变化具有较强的适应性, 具有较高的光化学反应、热耗散和环式电子传递能力等内在生理特性; 在遮阴和全光照两种光环境下均能维持较高的吸收光能在光化学反应和调节性能量耗散部分的分配比例, 从而保护了光合机构的正常运行, 是其全光照强光未造成叶片光抑制的原因。     

城市不同遮阴环境下光强和光质特征

城市的发展伴随着大量高层建筑的出现,城市建筑作为人工构筑物,形成了与自然环境不同的人工遮阴环境,这种人工环境可能会对其下生长的植物产生一定的影响。为了研究人工建筑遮阴与自然遮阴环境之间的差异,北京市典型高层建筑遮阴和冠层遮阴光环境进行了测量,发现建筑和冠层显著改变其遮阴微环境的光强和光质。两种遮阴下光合有效辐射分别为天空自然辐射的9.09%和5.50%,遮阴处的光合有效辐射均小于200μmol m~(-2)s~(-1),低于多数城市植物的光饱和点。与天空自然辐射相比,建筑遮阴处蓝光在光合有效辐射中所占比例(B/P)、蓝光与红光的比例(B/R)以及蓝光与远红光的比例(B/FR)升高,且高于冠层遮阴,红光与远红光的比例(R/FR)没有显著变化,而冠层遮阴下R/FR则低于天空自然辐射。建筑遮阴下光质的改变可能会对植物的光合产生积极作用,并可能影响到植物的形态及生理反应。窄波段和宽波段两种不同积分方法对R/FR没有显著影响,采用宽波段积分得到的B/R低于窄波段,但降低幅度很小,在植物光合生理研究方面两种积分方法可以通用。     

遮阴对骆驼刺叶性状和水分生理的影响

以塔克拉玛干沙漠南缘荒漠绿洲过渡带优势种骆驼刺为试验材料,研究正常光照(NL)、中度遮阴(MS)和重度遮阴(SS)3种不同遮阴环境对骆驼刺(Alhagi sparsifoliashap.)叶厚、单叶面积、比叶面积、比叶质量等叶性状参数和相对含水量、水势、失水速率、气孔导度、蒸腾速率以及水分利用效率等水分生理参数的影响。结果显示:随着光照强度的降低,骆驼刺的叶片厚度(LT)、比叶质量(LMA)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)明显降低,而单叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、相对含水量(RWC)、失水速率(RWL)和水势(WP)明显升高;各叶性状参数与水分生理参数之间均有极显著的相关性。说明:骆驼刺在遮阴环境下,其叶性状特征主要通过单叶面积和单叶干物质积累的变化来响应遮阴环境;其水分生理特征主要是牺牲对水分胁迫具有较好抗逆性的水分生理特征并通过气孔调节和更多的水分消耗用于维持一定的光合能力来响应遮阴环境。叶性状与水分生理参数相关性分析表明,遮阴环境下骆驼刺叶性状变化主要通过影响RWL、WP、Tr和WUE进而影响其水分生理特征的变化。因此,建议可利用遮阴措施对极端干旱区荒漠植物骆驼刺进行植被恢复,但其遮光度应设置在70%—80%自然光之间。     

5-氨基乙酰丙酸(ALA)对遮光环境下菘蓝的生长、叶片气孔气体参数和生物碱含量的影响

研究了不同浓度的5-氨基乙酰丙酸(ALA)处理遮光环境对菘蓝(Isatisindigotica)生长和靛蓝、靛玉红含量的影响。结果表明:遮光显著降低菘蓝幼苗叶片叶绿素含量、光合气体交换参数、根长、根径、生物量以及靛蓝、靛玉红含量,而外源ALA处理可以缓解遮光对菘蓝营养生长、光合作用以及生物碱积累的抑制效应;其中,13.3～25mg·L-1的ALA对营养生长以及光合作用的促进效应最明显,而100mg·L-1的ALA对生物碱积累的促进效应最明显。作者建议,在弱光条件下,用低浓度ALA处理可以提高菘蓝生物学产量,而在生物碱积累期,用较高浓度ALA处理可以提高菘蓝的药用成分含量。     

植株叶片的光合色素构成对遮阴的响应

叶绿素在植株体内负责光能的吸收、传递和转化, 类胡萝卜素则行使光能捕获和光破坏防御两大功能, 它们在光合作用中起着非常重要的作用。该文综述了几大主要光合色素的分布和功能, 以及不同物种的色素含量和构成差异。阳生植物的叶黄素库较大, 但脱环氧化水平不及阴生植物。黄体素与叶黄素库的比值与植物的耐阴性呈正相关关系。由不同的遮阴源造成的遮阴环境, 光强和光质有很大的差异, 总体来说对植物生长的影响, 建筑物遮阴<阔叶林遮阴<针叶林遮阴。光强的改变可诱导类胡萝卜素的两大循环——叶黄素循环和黄体素循环。由光强诱导的叶绿素含量和叶绿素a/b比值的改变与该物种的耐阴性无关。短时间的遮阴不会对植物的生长造成危害, 叶黄素库的大小不仅与每天接受的光量子有关, 更与光量子在一天的分布有关, 因为光照和温度是协同作用的。光合作用或色素构成是蓝光、红光和远红光共同作用的结果, 不是某一种单色光所能替代的。我们总结了影响植物色素构成的内因和外因, 指出植物主要通过调整光反应中心和捕光天线色素蛋白复合体的比例, 以及两个光系统的比值来调整色素含量和构成以适应不同的光照条件, 提出了现存研究中存在的一些问题, 旨在为今后的相关研究提供建议。     

遮阴对猫爪草光合特性及叶片解剖结构的影响

【目的】探究不同遮阴度对野生植物猫爪草（Ranunculus ternatus Thunb）光合特性和叶片解剖结构的影响,为深入了解其耐阴性以及开展规模化栽植提供理论基础。【方法】采用控制变量法,以盆栽猫爪草为试验材料,设置全光照（CK）、30%遮阴（T1）、50%遮阴（T2）、70%遮阴（T3）和90%遮阴（T4）5个处理,对不同遮阴处理下的光合特性及叶片解剖结构进行分析。【结果】（1）随着遮阴程度增加,叶面积在T3环境下达到最大值,株高和茎粗逐渐降低。（2）随遮阴程度的增加,叶片表观量子效率（AQE）先升后降,在T4处理下显著低于其他处理,而光饱和点（LSP）、光补偿点（LCP）、暗呼吸速率（Rd）和最大净光合速率（Pnmax）逐渐降低;最大荧光（Fm）、可变荧光（Fv）、最大化学效率（Fv/Fm）和PSⅡ潜在活性（Fv/F0）先升后降,初始荧光（F0）热耗散的电子比率（φDo）则先降后升。（3）随着遮阴程度的增加,叶片气孔密度先减后增,并在T3处理达到最小值,上下表皮厚度和海绵组织厚度逐渐降低,组织结构紧密度（CTR）先降后升,组织结构疏松度（SR）先升后降。（4）叶片栅栏组织、海绵组织、叶片厚度及上、下表皮厚度与Rd呈极显著或显著正相关关系;海绵组织厚度、CTR和SR与Pnmax ,以及栅海比（P/S）、SR与AQE均呈显著正相关关系;海绵组织厚度和SR与F0呈显著负相关关系。【结论】猫爪草可以通过降低光合速率和改变叶片结构来提高耐阴性,在全光照下生长良好,也能较好地适应30%-70%遮阴环境。     

遮阴对三种木兰科幼苗生长和光合特性的影响

为探讨观光木、山白兰和灰木莲三种木兰科植物对不同光环境的光合适应机制,该文以其幼苗为材料,设置透光率分别为100%NS、72.3%NS、48.6%NS、24.9%NS的四种光照处理,测定其光合特性参数、生物量分配比例、叶绿素含量等,研究不同遮阴处理对其生长和光合作用的影响。结果表明:(1)过强或过弱的光照环境限制了幼苗株高及地径的生长,与全光照相比,72.3%NS有利于幼苗的形态生长。(2)随着遮阴程度的增加,观光木、山白兰和灰木莲幼苗的最大光合速率、光补偿点、光饱和点、暗呼吸速率、蒸腾速率逐渐降低,叶绿素含量增加,水分利用效率先升后降。(3)随着光强的减弱,观光木和山白兰地上部分的生物量积累增加,灰木莲的根生物量积累增加。(4)观光木的比叶面积随着遮阴程度的增加而先增后减;灰木莲的比叶面积显著减小;山白兰的比叶面积差异不显著;观光木、山白兰和灰木莲对低光环境响应和适应的差异主要表现在生物量分配比例及叶的形态特征上。综上结果认为,72.3%NS最有利于幼苗的生长,观光木、山白兰和灰木莲在遮阴条件下可以通过降低P_max、LSP、LCP、R_d、T...     

杉木种子萌发及幼苗生长对光强的响应

设置不同光强梯度(透光率分别为100%、40%、20%、10%和5%,光照强度PPFD分别为201.3、77.0、37.5、19.2、9.8 μmol·m^-2·s^-1),研究光对杉木种子萌发和幼苗早期生长的影响,分析杉木种子萌发、幼苗存活、生长、形态响应、生物量积累及其分配格局对不同光环境的响应策略.结果表明: 杉木种子的萌发率、存活率、建植率和萌发指数在不同光强梯度下均有显著差异,且40%的透光率是种子最适萌发条件,萌发率最高,而全光照下存活率和建植率最高;随光照强度的减弱,杉木幼苗茎长增大,根长、子叶长、子叶厚、真叶数呈降低趋势,而基径在各光照强度间无显著差异;总生物量、根生物量、茎生物量、叶生物量均表现为全光照下最大.随着光照强度的减弱,光合组织与非光合组织生物量比、叶生物量比呈降低趋势,茎生物量比呈增加趋势,根冠比和根生物量比无显著差异.弱光环境促进杉木种子萌发,不利于杉木幼苗存活和生长.在弱光环境下,杉木幼苗通过增大茎生物量来提高对弱光环境的耐受力.     

遮阴对两种泥炭藓植物生长及相互作用的影响

以大泥炭藓和喙叶泥炭藓为材料,研究遮阴对其生长及植物相互作用的影响.结果表明:在单种群中,遮阴处理明显促进了大泥炭藓的高生长,但对喙叶泥炭藓的生长以及大泥炭藓生物量和分枝数未产生影响;在混合群中,喙叶泥炭藓抑制了大泥炭藓生物量和分枝数的增长,而大泥炭藓对喙叶泥炭藓的生长无影响.随遮阴胁迫的增加,邻体对喙叶泥炭藓竞争加剧,当胁迫进一步增强,邻体效应有转变为正相互作用的趋势,但邻体对大泥炭藓的效应始终为竞争,未随胁迫增加而变化.     

遮阴对浙江三叶青生理生化及总黄酮的影响

为探究抗癌药物浙江三叶青在不同遮阴处理下其有效成分总黄酮含量及生理生化响应,该研究设置5个光照梯度(全光照CK、遮阴30%、50%、70%、90%),以三叶青二年生扦插苗为材料,处理6个月后,测定三叶青在不同遮阴梯度条件下的生长指标、生化指标以及不同部位(叶片和块根)的总黄酮含量。结果表明:遮阴70%的处理中植株长势最佳,随着光照强度的减弱,三叶青生物量呈现先增高后降低趋势;比叶重呈降低趋势;叶片中的可溶性蛋白(SP)、游离脯氨酸(FP)和超氧化物歧化酶(SOD)含量均在全光照下最高,遮阴70%时最低,分别比全光照降低了33.36%、17.22%、46.88%,表现出光胁迫特点;总黄酮含量为叶片块根,且均以遮阴70%下含量最高,从整体来看,总黄酮含量随着遮阴度的增大而呈现先增加后降低的趋势。这表明光照强度是影响浙江三叶青生长及有效成分积累的重要因素,且高光强在一定程度上抑制三叶青植株的生长,适当遮阴对三叶青植株的生长起促进作用,但块根和叶片中的总黄酮含量对光强的响应却不同,这为今后科学栽培种植及合理有效开发三叶青提供了科学依据。