光强增加对对马耳蕨孢子体和配子体光合作用的影响及适应对策研究

论文摘要

本研究以典型的林下阴生植物对马耳蕨为试验材料,通过对全光照和荫棚对马耳蕨光合生理生化特征的比较,配子体发育阶段的光合作用特征,孢子体和配子体对光能利用及光响应差异、以及外源黄酮处理模拟胁迫对对马耳蕨光抑制的缓解作用,旨在评价森林破坏对林下蕨类植物生活史不同阶段光合作用的影响,以探讨其对裸露生境光强的适应对策,为制定蕨类植物的管理和保护策略提供理论基础,同时验证环境诱导次生代谢物质产生机制中的抗光损害假说和资源获得假说。理论上探讨次生代谢与环境的关系。研究结果表明：1、对马耳蕨孢子萌发为典型的书带蕨型,属需光型。从孢子萌发到丝状体、片状体、原叶体,配子体形成的四个阶段,其光合色素含量、PSⅡ反应中心光能转效率和潜在活性、光能利用能力、光化学淬灭、热耗散水平均与发育进程极显著正相关,光适应能力逐渐增强。配子体发育过程需70d左右才能完成,时间越长,配子体世代越容易受到生境因子胁迫,将决定生活史能否顺利进行。2、遮阴和全光照两种光强处理下,全光照中对马耳蕨通过降低捕光色素含量、PSⅡ反应中心光能转效率和潜在活性、增强光能利用能力、热耗散水平等适应对策的调整,能很好的适应高光生境。与荫棚中对马耳蕨相比,全光照对马耳蕨叶片类胡萝卜素、总黄酮含量极显著增加,且全光照对马耳蕨光抑制恢复能力较强,说明高光胁迫诱导黄酮类次生代谢物质的合成积累,有利于清除富裕能量产生的活性基团,结果符合资源获得假说和抗光抑制损害假说。3、与孢子体相比,配子体表现出较低的光合色素含量、光能转化效率、PSⅡ潜在活性和电子传导速率,但具有较高的光化学份额,高光下发生光抑制后恢复能力较弱。当两者同时处于高光生境时,配子体更容易发生光抑制或光破坏,是对马耳蕨生活史中的脆弱阶段。说明真叶的形成,提高了植物对光能和水分的利用,适应环境能力增强,使对马耳蕨能够占领相对干旱、高光的生境。但是裸露生境的形成对孢子体和配子体极为不利。4、外源黄酮并不能缓解对马耳蕨的光抑制,反而增加了受光抑制的风险。有关外源黄酮对降低阴生植物光合作用光抑制的作用及作用机理等方面,仍有待进一步研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 引言
• 1.1 相关研究进展
• 1.1.1 蕨类植物的生活史特征及研究意义
• 1.1.2 光照对植物的影响与植物对光强的适应
• 1.1.3 叶绿素荧光技术在评价植物逆境胁迫中的运用
• 1.2 目的与意义
• 1.3 拟解决的关键科学问题
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验材料处理
• 2.3 实验测定与分析方法
• 2.3.1 孢子萌发及观测
• 2.3.2 叶绿素含量的提取测定
• 2.3.3 叶绿素荧光动力学参数的测定
• 2.3.4 样品淬灭诱导曲线的测定
• 2.3.5 样品qN弛豫动力学测定方法
• 2.3.6 叶绿素荧光光响应曲线的测定
• 2.3.7 短时强光光抑制恢复的测定
• 2.3.8 叶绿素荧光特性日变化测定
• 2.3.9 总黄酮含量的提取测定
• 2.3.10 外源黄酮对光抑制的减缓作用
• 2.3.11 气体交换日变化的测定
• 2.3.12 数据分析
• 3 结果与分析
• 3.1 对马耳蕨配子体发育过程光合生理特征及光适应机理
• 3.1.1 配子体形成过程各荧光参数随发育时间的变化
• 3.1.2 配子体发育过程热耗散能力的变化
• 3.1.3 配子体发育过程抗光抑制恢复能力的变化
• 3.1.4 配子体发育不同阶段对光强的响应特征
• 3.1.5 小结
• 3.2 生境光强增加对对马耳蕨孢子体光合作用的影响
• 3.2.1 生境光强增加对马耳蕨叶绿素含量的影响
• 3.2.2 生境光强增加对对马耳蕨总黄酮含量的影响
• 3.2.3 对马耳蕨光系统Ⅱ（PSⅡ）对生境光强增加的响应
• 3.2.4 光增加对对马耳蕨荧光诱导的影响及淬灭分析
• 3.2.5 生境光强增加对对马耳蕨叶片qN淬灭的影响
• 3.2.6 光强增加对对马耳蕨光合-光响应曲线的影响
• 3.2.7 两种生境对马耳蕨光抑制恢复能力比较
• 3.2.8 光合作用日变化
• 3.2.9 小结
• 3.3 对马耳蕨孢子体和配子体光合特征及光适应分析
• 3.3.1 孢子体和配子基本叶绿素荧光基本参数分析
• 3.3.2 孢子体和配子体光合色素成分分析
• 3.3.3 孢子体和配子体非光化学淬灭特征分析
• 3.3.4 光合光响应曲线
• 3.3.5 对马耳蕨孢子体和配子体抗光抑制恢复比较
• 3.3.6 小结
• 3.4 外源黄酮处理对光抑制的减弱作用
• 3.4.1 对PSⅡ反应中心的影响
• 3.4.2 对光合色素含量的影响
• 3.4.3 对体内总黄酮含量的影响
• 3.4.4 外源黄酮处理对光合-光响应的影响
• 3.4.5 对光抑制的缓解作用
• 3.4.6 小结
• 3.5 讨论
• 3.5.1 配子体发育过程光合特性及对光强的适应对策
• 3.5.2 光强增加对对马耳蕨孢子体光合作用的影响
• 3.5.3 光强增加对对马耳蕨孢子体和配子体影响光合作用的影响及光适应差异
• 3.5.4 对马耳蕨孢子体对光强的响应及适应对策
• 3.5.5 外源黄酮处理对植物光抑制缓解作用
• 4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文