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NaCl对二色补血草光合作用的影响

周俊山  
【摘要】: 光合作用一直是科学研究的热点领域,但对于盐胁迫下植物光合作用的研究相对较少,许多关键性的问题还没有解决,而对于盐生植物光合作用的研究则更少。本文试图研究盐胁迫对二色补血草光合速率及荧光参数等指标的影响,进一步研究盐渍对其伤害的机理。分别以0、100、200、400 mmol/L NaCl处理二色补血草幼苗,两周后测定各生理指标,结果如下: 1.盐胁迫对二色补血草生长的影响 100 mmol/L NaCl处理下,二色补血草的鲜重和干重比对照升高且差异显著(P0.05)。而在200和400 mmol/L NaCl处理下,其鲜重明显下降,且与对照差异显著(P0.05)。这说明较低浓度的NaCl(100 mmol/L)促进了二色补血草的生长,但较高浓度的NaCl对二色补血草的生长起到抑制作用。 2.盐胁迫对二色补血草光合气体交换参数的影响 100 mmol/L NaCl处理的光合速率(Pn)高于对照,但差异不显著(P0.05)。在200、400 mmol/L NaCl处理下,Pn显著下降,且差异显著(P0.05, P0.01)。随着盐浓度的增加,气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)逐渐下降,而气孔限制值(Ls)正好相反。可见,较高浓度下Pn的下降与气孔限制因素密切相关。 3.盐胁迫对二色补血草CO2补偿点、光补偿点及饱和光强的影响 随着盐浓度的增加,光补偿点、CO2补偿点逐渐增加,说明盐处理后对弱光和CO2的利用能力降低。而饱和光强却逐渐降低,这说明在强光下发生光抑制的可能性增大,这些都会导致光合速率的下降,不利于光合产物的累积,从而影响二色补血草的生长。 4.盐胁迫对二色补血草表观光合量子效率(AQY)和羧化效率(CE)的影响 AQY和CE随着盐浓度的增加逐渐降低,100 mmol/L NaCl处理与对照差异不显著(P0.05),200、400 mmol/L处理与对照差异显著(P0.05, P0.01)。AQY的降低,说明有光抑制的存在。CE的降低,说明RuBPCase的活性受到抑制。 5.盐胁迫对二色补血草叶绿素荧光的影响 Fo随着盐浓度的升高逐渐降低,但各处理之间差异不大(P0.05),说明PSⅡ反应中心在盐胁迫下并没有受到破坏。Fv/Fm,随着盐浓度的升高逐渐降低, 200、400 mmol/L NaCl处理与对照差异显著(P0.05, P0.01)。说明较高浓度的盐胁迫(200、400 mmol/L NaCl)抑制PSⅡ的光化学效率。100 mmol/L NaCl处理时φPSⅡ高于对照且差异显著(P0.05)。而400 mmol/L NaCl处理显著降低了φPSⅡ并与对照差异极显著(P0.01)。说明较低浓度的NaCl(100 mmol/L)对φPSⅡ有提高作用,而较高浓度盐胁迫抑制了PSⅡ的实际量子效率及电子传递速率。随着盐浓度的增加,qP逐渐降低,200、400 mmol/L NaCl处理与对照差异显著(P0.05)。说明较高盐浓度下开放的PSⅡ反应中心的比例减少,PSⅡ活性降低。NPQ与qP的趋势相反,随着盐浓度的增加而上升,400 mmol/L NaCl处理与对照差异显著(P0.05)。说明高浓度盐胁迫下PSⅡ热耗散能力的增加。 6.盐胁迫对二色补血草叶绿素含量的影响 叶绿素a、b、a+b的含量先降低后升高,在100 mmol/L NaCl处理时最低,但与对照差异不显著(P0.05)。200、400 mmol/L NaCl处理比对照含量明显升高。说明盐分可能促进二色补血草中叶绿素的合成,也可能与盐胁迫限制了二色补血草叶面积的增大有关。叶绿素a/b随着NaCl浓度的升高先升高后下降,最高点出现在200 mmol/L NaCl处理时,400 mmol/L NaCl处理叶绿素a/b虽有所下降,依然略高于对照。说明盐处理下类囊体仍可能有较高的垛叠程度。 7.盐胁迫对二色补血草叶片可溶性糖含量的影响 叶片内可溶性糖的含量随着盐处理浓度的增加而增加,且400 mmol/L NaCl处理与对照差异显著(P0.05)。说明糖积累造成的反馈抑制也可能是二色补血草光合速率下降的原因之一。 8.盐胁迫对二色补血草质膜的影响 活性氧导致膜脂过氧化,产生膜伤害。由于膜脂过氧化是最主要的氧化伤害,所以用MDA的含量来表示氧化伤害的程度。随着盐浓度的增加MDA的含量逐渐增加,100 mmol/L NaCl处理与对照差异不显著(P0.05),200、400 mmol/L NaCl处理与对照差异极显著(P0.01)。质膜透性的变化与MDA含量的变化趋势基本相同,说明较低浓度的盐胁迫对二色补血草的质膜影响不大,而较高浓度的盐胁迫对其产生了明显的伤害。 9.盐胁迫对二色补血草光呼吸的影响 不同浓度盐处理下光呼吸速率与乙醇酸氧化酶的变化趋势基本是一致的,随着盐浓度的增加逐渐降低,且400 mmol/L NaCl处理与对照差异显著(P0.05)。由于提高光呼吸有助于耗散过剩的光能,对植物具有保护作用。因此,这也可能是盐胁迫抑制二色补血草生长的原因之一。 10.盐胁迫对二色补血草光合及荧光日变化的影响 二色补血草光合日变化曲线呈双峰形,中午有明显的“午休”现象,但400 mmol/L NaCl处理是单峰形曲线。100 mmol/L NaCl处理在全天各个时段与对照均差异不大,但200、400 mmol/L NaCl处理的光合速率则明显降低。结合Gs和Ci的变化规律表明,中午光合速率的下降主要是非气孔因素引起的。荧光日变化Fv/Fm的变化规律表明,PSⅡ反应中心的光抑制可能是Pn下降的原因之一。 总之,较低的盐浓度促进了二色补血草的生长。而较高的盐浓度则明显降低了其生长和光合速率。光合速率的降低是气孔因素和非气孔因素;如电子传递受阻、PSⅡ反应中心活性下降、可溶性糖的增加产生的反馈抑制、RuBPCase的活性下降等共同作用的结果。另外,在400 mmol/L NaCl处理下,Fv/Fm与对照相比仅下降了1.4%,说明高浓度的盐胁迫对二色补血草的PSⅡ活性影响并不是很大。而400 mmol/L NaCl处理下羧化效率比对照下降了43.0%,可见,盐胁迫对二色补血草暗反应的影响要明显大于对光反应的影响。还有,盐胁迫降低了光呼吸的关键酶乙醇酸氧化酶的活性,减弱了光呼吸,使光呼吸对光合作用系统的保护作用降低,质膜透性的增加影响到细胞内离子及一些小分子代谢物的平衡,进一步影响光合作用。


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