长期低浓度SO_2对油桐光合能量转换效率及机理的影响

【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?