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苏铁光合特性的研究

刘伟丽  
【摘要】: 苏铁类植物属濒危物种,其光合作用的研究很少。本文通过气体交换和叶绿素荧光分析等方法,采用Li-6400便携式光合仪和PAM-2100便携式叶绿素调制荧光仪,对深圳仙湖植物园栽培的八种生态型不同的苏铁观察光强、二氧化碳浓度、温度三个环境因子对光合特性的影响,旨在了解其遗传多样性和对环境适应的特点,为栽培、迁地保护、自然回归等实践提供参考。 八种苏铁的全天净光合速率较低,光合日变化呈双峰型,中午有明显的“午休”现象,主要由非气孔限制因素引起,还可能与其输导系统不发达,光合产物运输不畅有关。 在苏铁光合作用的光响应曲线中,各项指标如最大净光合速率(P_(max))、表观量子效率AQY(0.0132~0.0322μmol CO_2·mol~(-1)photons)等处于较低水平,不利于苏铁光合产物的积累。 苏铁CO_2响应曲线中的羧化效率CE(0.0116~0.0373)、CO_2补偿点Γ(85.99~177.45μmol CO_2·mol~(-1))等指标与一般植物相比,都反映出其对CO_2利用率低的特点。其中三种苏铁在CO_2浓度为2000μmol·mol~(-1)(附带小钢瓶浓度极限值)时仍未达到饱和的这一现象,有可能是它们的祖先曾经生活在高CO_2浓度环境中的反映。 八种苏铁的最适温度约为24.28~33.03℃,高温不利于其光合作用正常进行,影响光合产物的积累。 苏铁叶片吸收光后转化为非环式光合电子流份额较少,同时根据叶绿素荧光特性可将八种苏铁对强光的适应机制大致分为两类:一是通过提高光化学反应和光合能力的途径来适应强光环境,如攀枝花苏铁、台东苏铁和鳞秕泽米铁;二是通过增加光呼吸适应,如越南篦齿苏铁、德保苏铁、石山苏铁、十万大山苏铁、叉叶苏铁。苏铁吸收的光能中,用于光化学反应和热耗散的份额与光强密切相关。 苏铁对高温、强光和低氧等因素作用的光氧化胁迫条件的反应各不相同。其中,攀枝花苏铁表现出较好的耐光氧化的特性,表明其对胁迫环境因子的适应性强;叉叶苏铁、德保苏铁等耐光氧性则最差。这种差别对造园、迁地保护、自然回归等都具有参考价值。 总之,八种苏铁的各项光合作用指标较低。苏铁光合产物积累能力低是其生长缓慢、生存竞争能力低的重要原因之一,可能与该类植物濒危密切相关。 本文的创新之处是首次尝试对苏铁,主要是原产我国有代表性的苏铁属的几个种的光合作用进行了系统的探索,包括外界环境条件(光、温度、二氧化碳)、光被苏铁吸收后的转化利用(Rubisco的羧化、氧化、热耗散等)以及光的伤害(光抑制、光氧化)的情况,并对所得结果提出了自己的解释和推论。


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