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长期低浓度SO_2对油桐光合能量转换效率及机理的影响

廖飞勇  
【摘要】: 油桐(Vernicia fordii Hemsl.)是我国特有的用材和用油两用树种,具有很高的经济价值。但是,油桐对SO2非常敏感,SO2污染严重影响其产量。SO2对于植物生长发育的影响虽有许多研究,但大都是短时间、高浓度处理和破坏性研究为主;对光合机理影响的研究也是以碳同化为主,而对光合能量转换及其机理影响的研究很少,对树木的研究也就更少。因此,研究长期低浓度SO2对油桐光合能量转换效率及机理的影响,不仅能了解SO2对光合能量代谢的影响和光合能量转换效率的机理,同时对桐油生产也具有很重要的实践意义。我们采用与自然条件相近的野外开顶式熏气装置,用0.8571mg/m~3的低浓度SO2长期处理油桐苗木,用近期发展起来的对植物无伤害作用的荧光测定技术和叶红外820nm吸收测定技术,对长期低浓度SO2对光合能量转换效率及其机理进行了研究。 研究结果表明SO2处理明显减缓油桐生长。SO_2熏气处理引起叶片变小、绿色减退,叶柄之间的距离缩短,叶柄长度变短。熏气处理102天以后,一、二和三年生苗木处理的叶面积分别只有对照的67.87%、48.99%和52.84%。 SO2熏气处理使油桐对光能的捕获量下降。SO2熏气处理改变了叶绿素b吸收光谱性状,引起叶绿素在665nm处的吸收峰消失。它使叶绿素a最大荧光峰从677.7nm移到672.1nm;引起叶绿素b的荧光峰从667.2nm移到669.7nm,引起类胡萝卜素在671.2nm处的荧光峰明显增强,731.5nm处的荧光峰几乎消失。SO2熏气后处理100天左右以后,一、二和三年生处理苗木的总叶绿素含量分别是对照的73.31%、72.84%和68.04%,类胡萝卜素分别是对照的1.0725、1.3898和0.6232倍;Car/TCh1比值随着熏气时间的延长而升高,熏气100天后,一、二和三年生苗木处理的值分别是对照的1.4031、1.9080和1.0971倍。 在不同测定环境对叶绿素荧光的测定结果显示,在0.8571mg/m3SO2环境下,油桐光合能量传递效率低,测得的光合ETR降低,Yield下降,qN也减小,qP大幅度降低;在2%O2的环境条件下油桐光合能量分配受到影响,测得的可变荧光产量降低,ErR降低,Yield下降,qN增加。 SO2熏气处理使光合能量转换和传递效率下降。SO2熏气处理降低了PSII的光能转换效率、潜在活性和电子传递效率。SO2熏气处理100天以后,一、二和三年生苗木处理的F0/TCh1分别是对照的1.6359、1.2938和1.8250倍;处理的Fm/TCh1分别是对照的65.53%、36.88%和80.07%;处理的Fv/Fm别是对照的90.13%、72.17%和94.96%。SO2熏气处理引起qP/TCh1、ETR/TCh1首先上升,处理30天左右以后处理开始下降,到处理100天时其下降达到最大。Ft/TCh1和qN/TCh1的变化与qP/TCh1和ETR/TCh1的变化相反。SO2熏气处理对于荧光的OIP的曲线过程没有明显的影响。 SO2熏气处理降低了PSI的光能转换效率、潜在活性和电子传递效率。SO2熏气处理100天以后,二、三年生苗木处理的Iv/Im分别是对照的48%、84%;处理的Iv/I0分别是对照的52%、78%。SO2处理以后(Iv/Lv)/TCh1的增加和(Im/L0)/TCh1的降低说明SO2处理使PSI中心的结构受到破坏,功能受到影响,光能转换效率下降。 SO2熏气处理引起能量消耗的明显增加。处理100天后,一、二和三年生苗木处理的呼吸速率分别是对照的1.6455、1.0864和1.5524倍。熏气93天后,一年生苗木处理的乙醇酸氧化酶活力是对照的1.8078倍,熏气129天后,三年生苗木的乙醇酸氧化酶活力是对照的2.3397倍。处理100天以后,二、三年生苗木处理多酚氧化酶的活性分别是对照的5.7551、2.1989倍;它们的过氧化物酶活性则是对照的4.8484、15.6403倍。SO2熏气后清除过氧化 博 士 学 位 论 文 物的其它同工酶被启动,表现为三年生苗木经SOZ处理 120天后处理叶片中过氧化物同工 酶谱中增加了迁移率为0.0297、0.0597、0.0896、0.2537的四条谱带。502熏气处理引起光 呼吸的明显增加。熏气30mins流向光呼吸的能量增加 13%,熏气108天后流向光呼吸的能 量增加 82%。熏气处理 110大后假循环电子传递所耗散的能量增加 1.7倍。 SO。处理引起可溶性蛋白含量增加。一、二和三年生苗木SO。熏气100天后,叶片中可 溶性蛋白的含量分别是对照的1.0382、1.2929和l.2205倍。 So处理引起流向光合暗反应光合能量减少。熏气引起表观光合电子传递速率明显下 降。。年生苗木熏气处理 83天、三年生苗木处理 108天后在 350 p thol 6leCt*m./·S 条件下测定,它们的ETR分别是对照的85.71%、66.92%。熏气处理100天以后,一、H和 三年生苗木的光合速率分别是对照的68-96%、47.97%和68.76%。502熏气处理天100天后 一、二和三年生苗木叶片中可溶性糖的含量分别只有对照的89.69%、62.91%和85.28%。 SO。处理弓I起能量吸收、传递、转换效率的下降主要是SO。处理引起细胞结构的变化,S0z 处理引起细胞膜结构变化而引起电解质的外渗。三年生苗木经SO。处理115天后的电导率 是对照的1.3509倍。三年生苗木502熏气处理110天后引起细胞内膜过氧化作用增强,表 现为处理叶片丙二醛含量是对照的1.4151倍。气相?


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