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两种沙冬青幼苗对低温的光合生理响应

宋祥春  
【摘要】: 新疆沙冬青[Ammopiptanthus nanus (M.Pop.)Cheng f.]和蒙古沙冬青[A.Mongolicus (Maxim)Cheng f.]为温带荒漠区特有的常绿阔叶灌木,是国家濒危保护物种,能在-20℃~-30℃,甚至更低的温度下正常越冬且保持常绿。其独特的生物学特性与适应性对于研究极端环境条件下植物的适应机制与植物生态系统多样性具有重要的科研价值。然而对于两种沙冬青能在较低温度下正常越冬且保持常绿的机理还不清楚,国内外还未见有关这方面的研究报导。本研究以濒危植物新疆沙冬青和蒙古沙冬青幼苗为材料,研究了不同低温对叶片的叶绿素荧光特性、叶绿体色素含量、叶绿体中抗氧化系统等的影响,初步探讨两种沙冬青低温下的光合作用能力,及其光合机构对低温的生理响应,为该属植物的低温光合生理特性研究提供基础理论资料,为今后揭示两种沙冬青光合系统的抗寒机理,加深对两种沙冬青抗寒特性的认识打下基础,这不仅对利用、保护这一濒危物种具有重要意义,还对研究特殊条件下的植物光合作用具有一定的参考价值。主要研究结果如下: 1.零上低温使两种沙冬青叶片PSⅡ反应中心发生可逆失活,未引起光抑制;光合膜系统未受损伤,抗氧化酶活性的升高,对过剩光能的耗散体系起到了很好的保护作用,增强了光合作用的自我保护能力。 2.零上低温对两种沙冬青叶片光能的吸收和传递都有一定的影响,两个光系统的外周天线组分对低温更敏感。温度降低以热的形式耗散过多能量的能力增强,这是两种沙冬青光合系统的一种自我保护机制。两种沙冬青的光合系统对零上低温具有很强的适应性和耐受性。 3.零下低温使两种沙冬青的PSⅡ反应中心发生不可逆失活,类囊体膜破损,光化学效率降低,引发较严重的光抑制。零下低温增强了两种沙冬青以热的形式耗散过剩光能的能力,保护光合系统免受零下低温的伤害。 4.零下低温下两种沙冬青仍具有较高的抗氧化酶活性,对过剩能量的激发途径起到一定的保护作用,增强了过剩光能的热耗散能力,对PSⅠ起到了很好的保护作用。两种沙冬青光合系统对零下低温也具有一定的适应能力和耐受性。 5.低温下,两种沙冬青具有一定的光合作用能力,在零下低温下能维持较低水平的光合效率。与冷敏感植物相比,两种沙冬青的光合作用系统对低温具有更强的适应性和耐受性。两种沙冬青在低温下的光合作用具有一定的差异,即蒙古沙冬青的光化学反应对低温较敏感,易受零上低温的影响,新疆沙冬青的光合系统对零下低温的耐受性显著低于蒙古沙冬青。


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