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盐碱土上马蔺的渗透调节和光合适应性研究

【摘要】:本文研究了生长在盐碱土上马蔺的生长、渗透调节和内源激素ABA的变化,盐碱土生长的马蔺光合日变化、光适应特性、光合机构的控制和马蔺对盐碱土和干旱的光合特点,结果如下: 1、马蔺在7~8月份生长速率较快,其平均株高为50~90cm,分蘖枝为5~8个,生物量为47.2g/株。8月份以后生物量逐渐减小。马蔺的生长过程呈S型曲线变化。生物量干重增重过程大致分为缓慢、快速和停止生长3个生长阶段。马蔺叶片中Na~+、K~+和脯氨酸的含量随着盐碱度的变化而改变,盐碱度较大,即pH高的月份,马蔺叶片中Na~+、K~+和脯氨酸的含量也同样增加,叶片细胞的膜透性增强。渗透调节物质的增加,降低了叶片水势,维持了细胞膨压,保持了马蔺在盐碱土的正常生长。 2、与对照相比处理材料叶片中ABA含量显著增加,外源ABA的加入降低了盐碱胁迫引起的MDA和H_2O_2量的增加,延缓了盐碱胁迫引起的CAT活性的衰减,提高了GR活性。盐碱长期胁迫明显增加了马蔺叶片ABA含量,但是不同植物根系中ABA含量存在着差异。在8天内,马蔺和大豆根系的ABA含量与土壤中ABA含量相差不大,根系ABA流向土壤,使土壤ABA水平在短期内提高,与土壤ABA之间建立了平衡关系。玉米根系ABA明显高于土壤ABA水平,与土壤之间没有交换关系,这主要与玉米根系内皮层的凯氏带有关。 3、马蔺叶片Pn和Tr均呈现双峰曲线,具有光合午休现象。这种现象出现的原因是由于较高的太阳辐射引起叶片温度的升高,叶片的羧化效率(CE)和表观量子产额(AQY)的下降造成的。 4、在马蔺叶片的成熟衰退过程中,光合能力、羧化效率、表观量子效率都逐渐下降,但是PSⅡ最大光化学效率在整个生育期基本维持恒定。同时叶片的羧化效率(CE)和RuBP的再生能力(A_(350))二者下降的幅度高于表观量子产额(AQY)和电子传递能力(J_(max))。也就是说,在马蔺叶片光合衰退过程中,光饱和时的光合速率及光饱和点的下降幅度显著大于CO_2饱和时的光合速率及CO_2饱和点的下降幅度,A_(350)/J_(max)逐渐下降,说明光合暗反应过程的衰退幅度大于光反应过程的衰退幅度。 5、马蔺叶片原初光化学效率(F_v/F_m),实际光化学效率(ΦPSⅡ)的日变化与光强有关,中午PSⅡ功能下调,有明显的光抑制。在光合有效辐射(PAR)逐渐增强时,F_v/F_m和ΦPSⅡ降低,非光化学猝灭(NPQ)增加,激发能由PSⅠ向PSⅡ分配,说明引起马蔺光抑制的原因除了NPQ之外,分配给PSⅡ能量增加后进一步促进PSⅡ可逆失活是非常重要的因素。PAR逐渐减小时,光抑制逐渐减缓,光化学效率恢复,这主要是NPQ减小,尤其是激发能分配不平衡性系数(β/α-1)下降,PSⅡ能量负荷减轻,失活的PSⅡ恢复活性的结果。 6、盐碱(含盐量0.36%、pH8.90)处理对马蔺叶片PSⅡ光化学活性(F_v/F_m)影响不大,但降低了电子传递速率(ETR)。盐碱伴随着干旱胁迫明显降低了PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、光化学猝灭(qP)和PSⅡ反应中心的光能捕获效率(F_v′/F_m′),分配给PSⅠ的激发能减少了33.3%,分配给PSⅡ激发能的份额增加了18.1%,激发能分配失衡。进一步揭示了盐碱和干旱胁迫下,非光化学耗散(NPQ)的增加和状态转换(由状态2向状态1转换)是马蔺减弱逆境伤害的重要适应机制。 7、盐胁迫降低了马蔺光合作用和气孔导度,对F_v/F_m没有影响。在盐胁迫的基础上碱胁迫却降低了F_v/F_m。外源Ca~(2+)和ABA可以明显缓解盐胁迫下的光抑制,外源Ca~(2+)对碱胁迫作用不大,ABA发挥重要的作用。因此,pH值对马蔺光合作用的影响比NaCl更为严重。

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