圓柏屬植物抗冷凍光合適應(yīng)機(jī)制的研究.pdf

1、光合適應(yīng)性是當(dāng)前植物抗凍性研究的熱點(diǎn)，本文以大田栽培的常綠木本植物祈連圓柏和圓柏為材料，運(yùn)用生理生化和組織結(jié)構(gòu)的方法，研究了兩種圓柏屬植物超微結(jié)構(gòu)和光合代謝季節(jié)變化與抗凍性的關(guān)系，尤其從葉綠體結(jié)構(gòu)和光合代謝特征以及葉綠體自由基產(chǎn)生和淬滅的平衡方面進(jìn)行了較為深入的探討，旨在闡明兩種圓柏屬植物的抗冷凍光合適應(yīng)機(jī)制。研究結(jié)果如下：
　　 (1)冬季兩種圓柏屬植物葉綠體超氧自由基的產(chǎn)生量和電子傳遞速率均比夏季低，而抗氧化物質(zhì)含量(類胡蘿

2、卜素、抗壞血酸和谷胱甘肽)、不飽和脂肪酸的比率和ATP酶的活性均高于夏季，這些變化均有利于其冬季抗氧化能力和抗凍性的提高。祈連圓柏葉綠體內(nèi)抗氧化物質(zhì)的含量和電子傳遞率高于圓柏(p＜0.05)，而祈連圓柏葉綠體超氧自由基的產(chǎn)生量低于圓柏(p＜0.05)。可見分布在高海拔地區(qū)的祈連圓柏非酶促抗氧化能力及超氧自由基產(chǎn)生和清除的平衡均優(yōu)于低海拔的圓柏。因此抗氧化能力增強(qiáng)及維持超氧自由基產(chǎn)生和清除的平衡是植物抗凍性強(qiáng)的重要適應(yīng)機(jī)制。
　　

3、 (2)葉綠體光合參數(shù)和氣溫的變化呈正相關(guān)。隨氣溫降低，祁連圓柏和圓柏葉綠素、PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、開放的PSⅡ反應(yīng)中心捕獲激發(fā)能效率(Fv'/Fm')、光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)、有效量子產(chǎn)量(Yield)、光合電子傳遞速率(ETR)、非光化學(xué)猝滅系數(shù)(qN)和有效光輻射(PAR)下降，而隨氣溫的回升，這些參數(shù)均增高。祁連圓柏葉Fv/Fm、Fv'/Fm'、qP、qN、ETR和Yield的值均高于圓柏，而較強(qiáng)的PSⅡ功能有利于

4、減輕光抑制，因此祁連圓柏較強(qiáng)的PSⅡ功能是抗凍性強(qiáng)的重要原因，同時表明利用非損傷的葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)可快速地對其抗寒力和低溫的傷害程度進(jìn)行判定。
　　 (3)在生長季節(jié)(6月和8月)，圓柏葉綠體外膜和類囊體的結(jié)構(gòu)完整。在冬季(12月和2月)，祈連圓柏和圓柏葉綠體結(jié)構(gòu)受到不同程度的破壞，而祁連圓柏葉綠體結(jié)構(gòu)受破壞的數(shù)目較圓柏少，并出現(xiàn)結(jié)構(gòu)完整而基粒垛疊程度降低的葉綠體；兩種圓柏屬植物線粒體結(jié)構(gòu)沒有明顯的受害現(xiàn)象。可見低溫脅迫下祁連圓柏

5、葉綠體表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性。因此維持葉綠體結(jié)構(gòu)的完整是植物抗凍性強(qiáng)的重要原因。
　　 (4)隨月平均氣溫的降低，祁連圓柏和圓柏葉片總含水量、自由水/束縛水和δ13C呈明顯降低的趨勢，反之增加。滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸和可溶性糖分含量與氣溫的變化趨勢相反，即氣溫降低，其值增加。滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累和含水量的降低可增強(qiáng)抗?jié)B透脅迫的能力，這是圓柏屬植物度過嚴(yán)冬的重要機(jī)制。
　　 綜上所述，自然降溫對植物起到冷鍛煉的作用，造成葉綠體膜脂不